护坡施工中植生块合格率提升对策

刘天祥，范庭梧

(中国水电基础局有限公司，天津 武清 301700)

湖北省黄石市大冶湖防洪达标一期工程——两堤两港堤防加固工程，主要工程内容包括两湖堤两港堤的堤身背水侧增高培厚、堤身防渗处理、迎水侧护坡和堤顶道路平整等。其中迎水侧护坡采用混凝土植生块来进行防护和美观，植生块护坡设计工程量为10.7万m2。这种植生块是一种具有除尘降噪、透水透气、净水储热等功能，具有环境友好性与生物相容性，有良好的生态效应[1- 4]。

目前针对植生块的研究，大多集中在植生块的设计和运用方面。郭赟[5]总结了生态护岸的功能及现状及其常用的生态护岸技术；高卫军等[6]提出了设置合理的护坡断面尺寸来采用混凝土植生块铺设稳定坡脚护底的方法；张小平[7]针对上海练塘镇的沟渠采用混凝土植生块进行防护，并通过种植植被净化水质，提升了河道景观和河道生态；邢浩翰等[8]设计出了多孔型生态护岸植生块体，便于供鱼类穿梭和栖息，为水生植物提供了生长环境；卢勇鹏等[9]分析了当前常用的各种护岸形式，最终选定联锁式植生块护坡方案用于护岸治理，曹载宏[10]进一步探索了生态联锁式护坡施工技术及其应用效果评价。虽然上述研究充分说明了联锁式植生块在护坡治理工程中的广泛运用，然而对于铺设过程合格率的保证却鲜有论证。

因此，本文针对植生块铺设过程，通过对前期已经完成的植生块护坡单元进行一次验收合格率统计，仅能达到75%，远低于项目质量创优目标中一次验收合格率≥90%的要求。当前的合格率远远不能满足要求，严重影响坡面护坡功能和生态美观需要。因此急需提出解决对策，提高后续植生块铺设的一次验收合格率。

1 现状调查及原因分析

混凝土植生块由水泥、砂、石及水按适当比例配置，再经过一定时间硬化而成的混凝土预制构件，一般具有除尘降噪、透水透气、净水储热等功能，有良好的生态效应。植生块上生长生物、影响生物，对附着在上面的生物与其有着依存关系。对于护坡施工，可打造绿色景观，施工中多采用相互嵌锁的混凝土小型预制构件。混凝土植生块平面结构示意图如图1所示。

1.1 现状调查及分析

然而，对前期已铺设的56个单元工程植生块一次验收合格率进行统计，一次验收合格率仅能达到75%，远低于质量创优目标值，现状差距较大。需要对合格率低这一问题展开现状调查，调查采用对现场施工数据实测实量进行。调查持续时间跨度范围为4个月内已建植生块，共抽样调查14个单元，累计获得数据280个点，根据获得的数据绘制了植生块护坡施工一次验收质量问题调查表。经过调查发现主要有平整度较差，铺设锁口偏差大，施工缝外观质量差，植生块构建质量差等原因导致验收合格率较低，其频数分布及累计频率百分比如图2所示。

图1 植生块结构图及平面布置图

图2 植生块护坡施工一次验收合格率低质量问题排列图

由图2可以看出，“平整度较差”和“铺设锁口偏差大”两方面的问题非常突出，占总质量问题的89.64%，解决这两个问题成为提高验收合格率的关键，而这两个问题的形成又受到多种问题的影响。进一步对这两个原因展开调查，发现“平整度较差”主要受到垫层不均匀沉降、坡度控制不精准、垫层厚度控制不精准、植生块厚度偏差大等问题影响；铺设锁口偏差大受到铺设排版不合理、拼装间隙不精准、植生块尺寸偏差大和铺设方向不合理等问题影响，如图3所示。其中垫层不均匀沉降和铺设排版不合理问题占据了总量的73.86%，显著高于其他几个因素，是造成植生块铺设一次验收合格率低的主要原因。

图3 “平整度较差”和“铺设锁口偏差大”两方面问题影响因素

根据上述调查结果，针对导致植生块验收合格率低的两个主要问题，从人、机、料、法、环、测6个方面进行分析，并根据分析内容绘制出了原因关联图，如图4所示。

从图4可知，影响垫层不均匀沉降的因素主要由以下几个方面组成：①基础层压实度不足，根本原因是削坡时基础层扰动和基础层土壤混填；②垫层施工质量差，根本因素是摊平厚度误差大和摊铺平整度不足；③垫层材料质量差，主要由级配选用不合理和垫层材料含泥量大造成的；④测量误差大，根本原因是测量控制点不足和测量仪器未校准；⑤工人操作不规范，缺少对工人针对性的培训。影响铺设排版不合理的因素有铺设方法选用不当，而根本原因是工人试拼面积少，分缝长度不合理和植生块铺设方法不统一造成的。另外上述工人操作不规范和测量误差因素也会导致铺设排版不合理，属于主导因素。

1.2 现场取样确定主导因素

1.2.1取样1

对来自现场的垫层材料进行随机取样，选取20m×11m工作面，将20m×11m工作面等分为2个格子，将2种垫层材料按30cm厚度进行摊铺并整平，试验场地暂不铺设植生块，四周采用警戒带进行围护，防止试验场地破坏，验证垫层材料7d自然沉降值。7d后(期间降雨1次)，在每个工作面上取得5个数据，见表1。

通过对表1中2个数据区的分析，试验区编号S-CJ- 01的垫层材料7d自然沉降量平均达到了33mm，沉降量较大，已超过了植生块铺设2m/cm的平整度要求。试验区编号S-CJ- 02的垫层材料7d自然沉降量最高达到了41mm，也已超出了植生块铺设2m/cm的平整度要求。通过试验可知，垫层级配不同，沉降值则明显不同。因此，实际施工中，由于工期原因，垫层摊铺后即开始铺设作业，上述因素“垫层材料级配选用不合理”对症结“垫层不均匀沉降”影响较大。

图4 原因分析关联图

表1 垫层材料7d自然沉降量统计表 单位：mm

1.2.2取样2

在现场对测量控制点数量进行了调查，检查了5个单元工程，测量控制点共12处，作业人员施工过程中，自测量控制点引出高程、轴线等数据，用以辅助施工。同时，另选5个单元工程，在原有12个测量控制点的基础上，将测量控制点进行加密，加密至24个，然后进行垫层摊铺及植生块铺设，铺设完成后，同测量控制点较少的5个单元施工效果进行对比。结果发现，测量控制点加密后，植生块铺设锁口、沉降、平整度等质量较测量控制点加密前提升明显。

通过现场两个区域的对比实验，上述因素“测量控制点不足”对症结“垫层不均匀沉降”及“铺设排版不合理”影响都较大，属于主导因素。

1.2.3取样3

因防护堤身轴线有多处弯曲，铺设作业面很多为弧形，然而植生块整体都为矩形。因此，在铺设中对植生块留置施工缝是不可避免的。在施工现场对分缝长度进行了现场实验，随机抽取了10个曲线段已铺设工作面，分缝长度及当前分缝条件下存在的问题如下：

表2 不同分缝长度外观质量描述表

通过以上随机抽取的10个曲线段已铺设工作面施工缝，结果发现有2处施工缝外观良好，铺设质量外观良好；有1处施工缝外观一般，铺设质量外观一般；有7处分缝长度导致施工缝偏斜，施工缝外观质量差、铺设外观质量差。因此，上述因素“分缝长度不合理”对“铺设排版不合理”症结影响较大，属于主导因素。

在获得上述影响验收合格率低的原因及深层关联因素后，对主导因素逐条开展针对性的实验分析对策研究是提高验收合格率的关键。

2 对策制定及实施

2.1 对策1

目标：针对级配选用不合理原因，对策为通过试验选用适合本本堤防的垫层级配，寻找符合7d自然沉降量≤2cm/30cm的级配砂、砾石垫层材料。

为此，开始进行实验，首先由现场取样当前所用的砂垫层2组和碎石垫层2组；另外在市场上采购不同级配的砂2组、不同级配的碎石材料2组以及砂及碎石按不同比例掺配的砂石2组，将10组材料首先在自然环境下进行了沉降量试验，每份样品取沉降点数据3个，取平均沉降值。结果发现，由外部采购的碎石掺配砂料的7d平均自然沉降量仅为18mm，远低于现场抽样的33mm沉降量平均值，认为此碎石掺配砂料的垫层基本满足要求。采用此材料进行铺设作业，对实施单元垫层沉降量进行了随机抽查量测，共取得数据点284个，284个点中，7d沉降超过2cm/30cm数据有13个点，仅占总量的4.6%。而垫层材料7d自然沉降量≤2cm/30cm比例达95.4%，高于对策目标值“垫层材料7d自然沉降量≤2cm/30cm比例达到95%”，对策目标实现，验证了此级配垫层材料是合理的。

2.2 对策2

目标：保持原有测量控制点，挂线辅助施工。

在植生块铺设现场实地从测量控制点引出控制线，控制线根据植生块铺设顶高程、坡度进行布设，在铺设中，严格按控制线轴线、高程施工，控制线布设时，密度需做到3线/1m，控制线布置形式如图5所示。而后根据当前的铺设方法对另外三个铺设班组的挂线情况进行了检查，检查内容为控制线挂设密度、控制线高程、坡度和轴线，将检查数据进行整理，发现三个铺设班组挂线辅助施工比例达100%，挂线辅助施工达到3线/1m，对策目标实现。

图5 控制线布置形式图(黑色实线为现场线，白色虚线为示意)

2.3 对策3

目标：采用建筑信息模型(BIM)模拟，因地制宜确定分缝长度。

采集现场里程、地形、高程、坡度、坡向、曲线角度等信息，将数据整理后导入计算机，通过BIM软件模拟分缝长度和位置，根据得到的模拟分缝数据在现场规范预留施工缝，并绘制出效果图。如图6所示，在现场按BIM软件模拟分缝的数据进行测量放样，并由铺设人员进行试铺，保证植生块锁口居中，铺设时省力快捷。施工缝处，根据模拟数据，对植生块切割加工，施工缝平齐美观。因此按模拟的施工缝位置完全能适用于现场，通过BIM技术确定分缝长度准确率达到95%以上，对策目标实现。

图6 BIM模拟分缝效果图

3 结语

植生块施工不仅需考虑其坡面防护功能，外观质量也要求高。为提升植生块铺设质量，做到铺设成品“平、实、紧、美”，本文基于原因关联分析法提出了解决植生块验收合格率低问题的对策，经实地检验验证了方法的可行性。此方法不仅能提高植生块铺设过程中一次验收合格率和减少因不合格而导致的返工此数，从而极大地降低了材料铺设试验的损耗和劳动费用支出，充分维护了企业形象。高铺设合格率的植生块提高了防护堤坡面的美观度，且孔洞中生长的植被有利于生态环境的建设和保护。此方法不仅可以让同类型植生块铺设工程借鉴，也能为其他领域出现问题时提供一个解决问题的思路，便于挖掘深层次的原因，找到解决对策。