高陡邊坡生態(tài)混凝土噴植施工技術(shù)的研究

中國(guó)電建市政建設(shè)集團(tuán)有限公司 天津 301700

正文：

1 項(xiàng)目概況

揚(yáng)溪源水庫(kù)為《安徽省新安江流域綜合治理規(guī)劃報(bào)告》推薦的近期工程之一，并已列入國(guó)家發(fā)展改革委批復(fù)的《全國(guó)中型水庫(kù)建設(shè)規(guī)劃》。水庫(kù)壩址位于揚(yáng)之河上游的揚(yáng)溪鎮(zhèn)章家園處，距績(jī)溪縣城17km，距揚(yáng)溪鎮(zhèn)4km。規(guī)劃該工程的建設(shè)任務(wù)以城市防洪、供水為主，兼有改善生態(tài)環(huán)境、灌溉、發(fā)電、旅游等綜合利用效益。防洪、供水主要對(duì)象為績(jī)溪縣縣城華陽(yáng)鎮(zhèn)以及揚(yáng)溪鎮(zhèn)等。

水庫(kù)死水位305.0m，汛限水位330.0m，正常蓄水位332.5m，100年一遇設(shè)計(jì)洪水位為333.56m，1000年一遇校核標(biāo)準(zhǔn)洪水位為334.65m，總庫(kù)容為1052.1萬(wàn)m3。電站裝機(jī)容量640kW。水庫(kù)規(guī)模為中型水庫(kù)，工程等別為Ⅲ等。主要由埋石混凝土拱壩、壩頂溢洪道、放空底孔、發(fā)電引水管道、發(fā)電廠房、供水壩及取水建筑物組成。主壩最大壩高55.8m。

揚(yáng)溪源水庫(kù)地處皖南山區(qū)腹地的績(jī)溪縣揚(yáng)溪源峽谷。揚(yáng)溪源水的河源東北流向，至板橋頭納雙嶺溪水折向東南，入揚(yáng)溪源峽谷，峽谷兩岸為低山地貌，河道蜿蜒曲折，水流湍急，直瀉揚(yáng)溪鎮(zhèn)。壩址附近河底高程281m，河床寬約23m，壩址左岸山頂高程595m，壩址右岸山頂高程743m，山坡坡度40°左右。

2 生態(tài)混凝土噴植技術(shù)原理

環(huán)境問題是目前人類面臨的最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)之一，人們?cè)陂_發(fā)大自然的同時(shí)，也在無情地破壞人類賴以生存的環(huán)境。邊坡的開發(fā)破壞了原有植被蓋層，導(dǎo)致了大量的裸露巖石和土地，造成了一系列生態(tài)環(huán)境問題。如水土流失、滑坡、泥石流、局部小氣候的惡化及生物鏈的破環(huán)等。這些工程所形成的邊坡靠自然界自身的力量恢復(fù)生態(tài)平衡往往需要較長(zhǎng)時(shí)間。土質(zhì)邊坡通過人工防護(hù)和綠化可以在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)生態(tài)恢復(fù)，但巖石邊坡很難恢復(fù)原有生態(tài)平衡。植被混凝土生態(tài)防護(hù)技術(shù)可以有效地改變這一局面。生態(tài)混凝土不同于常見的草灌混植法，草灌混植適用于土質(zhì)邊坡或者緩于1:1.5坡比的巖石邊坡，是采用泥漿和草灌種子加一定的肥料噴植而成的綠化技術(shù)；而生態(tài)混凝土適用于緩于1:0.6的土質(zhì)和巖石邊坡，巖石面需設(shè)由錨桿固定的鍍鋅鐵絲網(wǎng)，再用沙壤土、有機(jī)質(zhì)、水泥、添加劑等混合噴植巖石面上，有一定的強(qiáng)度，并具有一定抗沖刷能力的新技術(shù)。

3 施工工藝及方案

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，壩頂以上岸坡，錨噴混凝土保護(hù)。混凝土厚10cm，錨桿Φ16L3000和Φ14L1000錨桿，均3.0mx3.0m梅花形布置。錨桿掛14#鍍鋅鐵絲網(wǎng)片每10m為一級(jí)馬道。為確保邊坡穩(wěn)定及施工安全，每開挖一級(jí)馬道,必須及時(shí)對(duì)邊坡進(jìn)行支護(hù)，完成后方可進(jìn)行下一級(jí)邊坡的開挖。

（1）施工平臺(tái)

施工作業(yè)平臺(tái)主要采用雙排落地腳手架自下而上搭設(shè)，根據(jù)壩肩爆破深度為5m，腳手架搭設(shè)高度為6m，步距、橫距、縱距均為1.5m，立桿底部鋪設(shè)厚5cm方木，掃地桿不高于地面20cm，腳手板厚度不小于50mm,兩端宜各設(shè)直徑不小于4mm的鍍鋅鋼絲箍?jī)傻溃_手架均必須在外側(cè)立面兩端、轉(zhuǎn)角及中間間隔不超過15m立面上，各設(shè)置一道剪刀撐。腳手立桿應(yīng)與已植入巖層的錨桿進(jìn)行焊接，以保證腳手架安全和穩(wěn)固，避免腳手架在使用過程中產(chǎn)生不穩(wěn)定因素引發(fā)安全事故。

（2）錨桿和鍍鋅鋼絲網(wǎng)施工方法

1）先注漿后插錨桿施工工藝流程圖如下：

2）安設(shè)工藝要求

鉆孔布置應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，孔位偏差不大于20mm，孔深誤差不大于5mm；注漿前，應(yīng)用高壓風(fēng)、水沖洗干凈；砂漿應(yīng)拌和均勻，隨拌隨用；應(yīng)用注漿器注漿，漿液應(yīng)填塞飽滿；安設(shè)后應(yīng)避免碰撞。

施工順序：設(shè)置錨桿孔、清孔、注漿、放入錨桿、安裝端頭墊板、其它坡面施工。

根據(jù)設(shè)計(jì)鉆孔孔徑大小及錨桿長(zhǎng)度，選用YT28鉆機(jī)造孔（孔徑φ42mm），孔向盡可能垂直坡面，鉆孔達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，用高壓風(fēng)清除孔內(nèi)巖屑和積水。在現(xiàn)場(chǎng)用砂漿攪拌機(jī)拌制漿液，通過自制注漿機(jī)向孔內(nèi)灌注，注漿深度約為孔深2/3。將加工好的錨桿插入錨孔，輕輕搖晃待漿液下降后再次補(bǔ)漿。

（3）鍍鋅鋼絲網(wǎng)施工

1）鋼筋網(wǎng)應(yīng)隨巖面敷設(shè)，網(wǎng)片距坡面保持7cm的距離。

2）噴混凝土的鋼筋網(wǎng)格掛網(wǎng)網(wǎng)片為14＃鍍鋅鐵絲網(wǎng)。

3）網(wǎng)片從植被結(jié)合部頂由上至下鋪設(shè)，加筋網(wǎng)鋪設(shè)要張緊，網(wǎng)間上下需進(jìn)行不小于5cm的搭接，網(wǎng)間左右不需進(jìn)行搭接，但所有網(wǎng)片之間應(yīng)用18#鐵絲綁扎牢固，在錨釘接觸處也一并用18#鐵絲與錨釘綁扎牢固。

（4）噴植混凝土施工

1）噴混凝土的材料及性能應(yīng)符合下列質(zhì)量要求：

砂壤土：選擇工程所在地原有的地表土壤經(jīng)過篩而成，要求土壤中最大粒徑應(yīng)小于8mm，含水量不超過20%。選用不低于PO42.5的普通硅酸鹽水泥。有機(jī)質(zhì)采用植物纖維的粉碎物，其中新鮮有機(jī)質(zhì)的粉碎物在基材配置前應(yīng)進(jìn)行自然發(fā)酵處理。

2）噴植混凝土的工藝要求

噴射前，將巖面沖洗干凈，軟弱破碎巖石應(yīng)將表面清掃干凈。噴射作業(yè)，應(yīng)分區(qū)段進(jìn)行，長(zhǎng)度一般不超過6m，噴射順序應(yīng)自下而上。后一次噴射，應(yīng)在前一次噴植混凝土終凝后進(jìn)行，若終凝后1h以上再次噴射，應(yīng)用風(fēng)水清洗混凝土表面。噴射完成后在其上覆蓋無紡布，經(jīng)常性灑水養(yǎng)護(hù)。

噴射植被混凝土基材厚度10cm，其中基層9cm，表層1cm含植物種子。

4 水泥摻量對(duì)邊坡的抗沖刷能力和對(duì)植被生長(zhǎng)的影響

設(shè)計(jì)配合比為砂壤土：水泥：有機(jī)質(zhì)：添加劑=100：6.5 : 5 :4.5,按此配合比，試驗(yàn)研究時(shí)種子選用狼尾草、狗牙根，有機(jī)質(zhì)為酒糟或者木屑，添加劑為生根壯苗劑，將種子浸泡發(fā)脹后進(jìn)行盆養(yǎng)，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)植物成活率較低，三個(gè)月的培植期后逐漸枯死。

經(jīng)研究分析發(fā)現(xiàn)水泥呈弱堿性，水泥材料本身不適宜一般植物生長(zhǎng)，另外水泥的摻量大小直接影響植物的成活率，但水泥摻量降低，強(qiáng)度隨之降低，有可能影響噴植混凝土的膠結(jié)和沾附能力，有必要選用開挖成型的坡面進(jìn)行小面積噴植試驗(yàn)。我們選用了適應(yīng)堿性較強(qiáng)的高羊茅、狗牙根等草種子和紫穗槐、刺槐等灌木種子進(jìn)行噴植試驗(yàn)，分別采用以下三種配合比：

第一種配比試驗(yàn)噴植坡面植物生長(zhǎng)率較高，生長(zhǎng)期內(nèi)因其水泥產(chǎn)量較低，經(jīng)歷幾場(chǎng)降雨后，噴植坡面沖刷較為嚴(yán)重，表明其強(qiáng)度較低，膠結(jié)能力差，與坡面沾附不緊密；

第二種配合比驗(yàn)噴植坡面植物生長(zhǎng)率較高，生長(zhǎng)期內(nèi)與第一種配比噴植坡面同樣經(jīng)歷幾場(chǎng)降雨后，噴植坡面較為完整，表明其噴植土強(qiáng)度較高，膠結(jié)能力較好，與坡面沾附緊密，空隙率較高，透氣性較好，適宜植物生長(zhǎng)；

第三種配合比驗(yàn)噴植坡面植物生長(zhǎng)率較低，生長(zhǎng)期內(nèi)與第一種、第二種配比噴植坡面同樣經(jīng)歷幾場(chǎng)降雨后，噴植坡面較為完整，表明其強(qiáng)度較高，膠結(jié)能力較好，與坡面沾附緊密，空隙率不高，透氣性較差，草坪土壤逐步板結(jié)，草坪草根系無法伸展，土壤透水、透氣性變差導(dǎo)致植物衰弱或死亡，不適宜植物生長(zhǎng)；

5 溫度及養(yǎng)護(hù)條件對(duì)植被生長(zhǎng)的影響

噴植混凝土要分陰面坡和陽(yáng)面坡，噴植時(shí)間最好在夏天過后噴植，能給予其充分的生長(zhǎng)期和保濕期。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，陽(yáng)面噴植混凝土是在3月份，陰面噴植是在9月份，當(dāng)?shù)靥鞖馐?月份后陰雨連綿，無陽(yáng)光暴曬，平均溫度基本在20度左右，植物成活率較高，耐久性好。而噴植在陽(yáng)面坡的生態(tài)混凝土經(jīng)歷了當(dāng)?shù)?、8月份的高溫期，平均溫度在30度以上，陽(yáng)光直射時(shí)間長(zhǎng)，暴曬時(shí)間長(zhǎng)，雖經(jīng)養(yǎng)護(hù)但植物已基本全部衰弱或死亡。噴植完成后覆蓋無紡布經(jīng)常灑水養(yǎng)護(hù)可減少水分蒸發(fā)、遮陽(yáng)、提高植被成活率。

6 結(jié)論

高邊坡生態(tài)混凝土噴植可以保障巖石邊坡抗風(fēng)化、安全穩(wěn)定并具備抗沖刷能力，又能使施工破壞的生態(tài)環(huán)境再次恢復(fù)，滿足生態(tài)環(huán)保的要求，適用于緩于1:0.6的土質(zhì)和巖石邊坡。根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蜿幟?、?yáng)面選擇合適的時(shí)節(jié)進(jìn)行噴植，噴植混凝土配合比減少水泥用量，沙壤土與水泥比例控制在100：4.5左右，選用有一定抗堿性的草灌種子可有效提高植物成活率，噴植完成后要用無紡布進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)保濕，生長(zhǎng)期半年以后應(yīng)施復(fù)合肥，保證后期植物生長(zhǎng)所需養(yǎng)分。