透水混凝土作为一种“海绵体”，逐渐成为护坡材料的新选择，具有良好的透水性、反滤性及环保性等，能显著改善流水侵蚀下土体流失和堤坝管涌现象，进而增加堤坝的整体稳定性，在改善堤岸周边环境、补充城市地下水、还原生态多样性等方面发挥积极作用。自20世纪90年代起，日本开始对多孔混凝土进行探索，发现在其内部和表层覆土并种植植物，具有改善生态环境、提高堤岸及边坡稳定性的作用 ^[1,2]。天津市外环河内侧河段植生混凝土护坡监测结果表明，植生混凝土护坡完整、美观，且植物生长良好 ^[3];朱健等 ^[4]的研究表明，植生混凝土在净化水质方面效果明显;J.K.Lan等 ^[5]和S.B.Park等 ^[6]研究发现多孔生态混凝土具有良好的水质净化能力;欧正蜂等 ^[7]对高羊茅等4种草本植物进行边坡种植试验，并对植生混凝土在护坡中的应用效果进行研究，结果表明混凝土在各种生长条件下能适应水位变化，具有固土、护坡的作用。我国对于植生混凝土的研究起步较晚，目前没有特定的规范或准则评定植生混凝土的护坡性能 ^{[8,9,10,11,12,13]}，在前期试验的基础上，依据截留表层土质性能、反滤性能、吸附除杂性能综合考量护坡性能。

　　 胶凝材料为L·SAC 42.5低碱硫铝酸盐水泥;粗骨料为粒径16～20,20～25,25～30mm的碎石，物理指标参见文献[14];矿物掺合料为硅灰和秸秆粉，各项指标参见文献[14];外加剂采用高效早强减水剂和专用黏结剂。

　　 植生混凝土水灰比为0.33，目标孔隙率为28%，通过前期试验，能制备出透水系数和抗压强度符合要求的试件 ^[14]。本试验边坡坡度为1∶1,1∶3 ^[15]。通过GB 50014—2006《室外排水设计规范》(2014年版)及相关资料，取5年暴雨重现期，计算得到该地区降雨强度为386.97L/s，换算得到模拟降雨装置出水口雨水量为0.010 7L/s。模拟边坡装置内部尺寸为610mm×460mm×130mm，混凝土板尺寸为610mm×460mm×50mm。在板底敷设50mm厚普通土壤，在试件内部及上方均匀填充水、土壤、营养液、保水剂等混合浆体;然后在其上方摊铺1层薄客土;最后采用上置式法 ^[14]播种高羊茅植物草种，待植株生长茂盛后用于后续试验(见图1)。用长方体水箱和支架模拟降雨装置，将水箱盛满水后置于支架上方，提供冲刷降雨用水。降雨管道由8根15 PVC管拼接而成，每根PVC管凿6个相同的出水孔，置于冲刷槽上方并保持稳定，保持2种坡度的坡道距降雨口距离一致。蓄水箱容积为120L，蓄水箱内水位保持一定，且降雨口出水量保持不变。

　　 参照文献[15]，截留表层土质性能试验共设8个试验组(见表1)。打开出水阀门，并调至所需降水流量，对2种边坡以0.010 7L/s的降雨强度进行冲刷，冲刷时间为1h(见图2)。试验结束后，在烘箱中烘干土工布，称量拦截土质量，质量越大则截留效果越差。

　　 反滤性能试验共设4个试验组(见表2)，反滤性能即混凝土对下部土壤的保护能力。试验装置调整好后，将水箱置于导流板下方，并将土工布覆盖在集水箱上。水箱注满后打开上下阀门，将上阀门调至所需降水流量，关闭下阀门至降水装置正常出水，冲刷试验时再将下阀门打开。在试验装置上依次安放对照组和试验组护坡模型，冲刷时间为1h。待冲刷完成后将土工布烘干，测量剩余土质量，质量越大则反滤效果越差。

　　 吸附除杂性能试验共设7个试验组(见表3)，进行试验时在前导流板上均匀放置不溶于水的固体颗粒杂质，然后将降水阀门打开，使杂质在水流作用下流向植生混凝土边坡，最后称量水箱中固体颗粒的烘干质量。以粒径0.5～1mm河砂作为固体颗粒杂质，打开水阀调至0.010 7L/s的降雨强度，冲刷时间为1h。冲刷完成后，将上下阀门关闭，将集水箱上的土工布取出，并把土壤和砂石置于滤网上，将土壤滤净，烘干并秤量洗净后的细砂。

　　 截留表层土质性能试验结果如表4,5所示，由表4,5可知，当边坡坡度为1∶1时，粒径16～20mm的植生混凝土覆土未植草组土质冲刷质量为0.30kg，比覆土植草组增加约87.5%土壤流失;粒径20～25mm的覆土未植草组土质冲刷质量为0.34kg，比覆土植草组增加约78.9%土壤流失;粒径25～30mm的覆土植草组土质冲刷质量为0.23kg，比覆土未植草组减少约41%土壤流失。

　　 同样，当边坡坡度为1∶3时，粒径16～20mm的植生混凝土覆土未植草组土质冲刷质量为0.20kg，比覆土植草组增加约122.2%土壤流失;粒径20～25mm的覆土未植草组土质冲刷质量为0.22kg，比覆土植草组增加约69.2%土壤流失;粒径25～30mm的覆土植草组土质冲刷质量为0.17kg，比覆土未植草组减少约37%土壤流失。

　　 当边坡坡度为1∶1时，河道模拟边坡在降雨过程中覆土植草空白组土壤流失质量为0.78kg，为1∶3边坡模型的1.5倍。边坡坡度1∶1的覆土未植草空白组土壤流失质量为1.49kg，在此过程中植物根系对表层土壤的拦截固化率超过覆土植草空白组约91%，当边坡坡度为1∶3时，则超过约123%。可知固结土壤的能力主要由于植物根系作用，增强上层土壤抗冲刷能力，有效降低雨水冲刷时导致的土壤流失。

　　 敷设植生混凝土且覆土植草一段时间后，可减少边坡约85%的土壤流失。透水混凝土由于具有多孔构造，加之植物根系对土壤的拦截作用，能有效削弱降雨对边坡的冲刷，减少土壤流失，增强河道边坡的坚固性与稳定性。

　　 反滤性能试验结果如表6,7所示，由表6,7可知，当边坡坡度为1∶1时，未覆土未植草空白组坡底土壤流失质量为1.31kg,B,C,D组坡底土壤流失质量分别为0.08,0.11,0.16kg。坡度1∶1的植生混凝土边坡对坡底土壤反滤拦截率至少约为88%。当边坡坡度为1∶3时，未覆土未植草空白组坡底土壤流失质量为0.91kg,B,C,D组坡底土壤流失质量分别为0.02,0.07,0.11kg。坡度1∶3的植生混凝土边坡对坡底土壤反滤拦截率最高可达98%左右。主要由于植生混凝土内部为多孔连续构造，且内表面凹凸不规则，当边坡受到降水冲刷时，将在孔壁及内部凹凸面产生不同方向的反射波，反射波相互叠加并抵消部分能量，少部分会在孔内被吸收，使得后期产生的反射波强度低于普通混凝土坡面产生的反射波，减小雨水在边坡壁面的冲刷强度，从而降低强降雨等极端恶劣天气对边坡的破坏，具有较好的消波减振能力。

　　 吸附除杂性能试验结果如表8所示，由表8可知，采用坡度1∶3的普通硬化混凝土边坡时，固体颗粒杂质流失质量为0.88kg，当坡度为1∶1时，流失质量为0.93kg。采用1∶1的植生混凝土边坡时，未覆土未植草组固体颗粒杂质流失质量≤0.24kg，当坡度为1∶3时，流失质量≤0.22kg。采用植生混凝土边坡且覆土植草时，当坡度为1∶1时，其对固体颗粒杂质的拦截率>71%(平均值)，当坡度为1∶3时，其对固体颗粒的拦截率>76%(平均值)。

　　 当边坡敷设植生混凝土时，对固体颗粒杂质有很强的拦截作用，其中覆土植草的边坡对固体颗粒杂质的拦截能力较强，覆土植草与否对杂质的拦截率影响不大，边坡坡度与混凝土骨料粒径相比，对固体颗粒杂质拦截能力的影响更明显。主要由于混凝土表面覆土播种后，内部的营养成分使茎叶及植株根系生长繁茂，交错成网的茎叶根系能较好地拦截随降水流下的固体颗粒杂质，同时也截留表层土质，达到截留、固土的双重作用，使得截留土壤和吸附除杂的能力得以发挥。

　　 为研究植生混凝土在降雨作用下的护坡性能，设计3组试验，每组试验设置试验组和空白对照组，进行模拟降雨冲刷，得出以下结论。

　　 1)敷设植生混凝土且覆土植草一段时间及高度后，可减少土质边坡85%左右的土壤流失。由于植生混凝土具有多孔构造，加之植物根系固结土壤的能力，对截留表层土质有明显作用，能有效缓解降雨对土质边坡的冲刷，使土壤流失减弱，从而提高河道边坡的稳定性。

　　 2)植生混凝土内部的多孔连续构造使其具有较好的消波减振能力，当坡度为1∶1时，对坡底土壤的反滤拦截率至少约为88%，当坡度为1∶3时，对坡底土壤的反滤拦截率最高可达98%左右。

　　 3)在河道边坡敷设植生混凝土，可较好地拦截固体颗粒杂质，如在透水混凝土上覆土植草，对固体颗粒杂质的拦截效果更明显。

　　 4)建议在实际工程中尽量减小边坡坡度，在靠近流水湍急的岸侧选用粒径较小的粗骨料，且表层覆土植草，能更好地防止边坡出现土壤流失现象，减少流水对边坡的侵蚀作用。