水利工程中植生護(hù)坡混噴技術(shù)研究

王 瑩

(盤(pán)錦市水利服務(wù)中心，遼寧 盤(pán)錦 124010)

1 工程概況

盤(pán)錦市繞陽(yáng)河溝海鐵路橋上游水庫(kù)樞紐工程，對(duì)保證當(dāng)?shù)?萬(wàn)hm2水田灌溉用水及水資源調(diào)度發(fā)揮著決定性作用。水庫(kù)設(shè)計(jì)水位6.75m，校核水位7.78m，正常蓄水位4.2m，庫(kù)容1060.0萬(wàn)m3。由左右岸庫(kù)堤、擋水土壩、泄洪閘(其中深孔閘4孔、新建閘35孔、淺孔閘10孔)、4座入庫(kù)泵站和5座出庫(kù)泵站等建筑物組成，具體如下：①左、右岸庫(kù)堤：為均質(zhì)土堤，左岸庫(kù)堤長(zhǎng)7810m，堤頂高程9.52～9.86m；②右岸庫(kù)堤長(zhǎng)6333m，堤頂高程9.12～9.46m，堤頂寬6.0m，迎水坡比1∶2.5，背水坡比1∶3.5；③擋水土壩：為均質(zhì)土壩，總長(zhǎng)1630m，壩頂高程8.20m，壩頂寬6.0m，迎水坡比1∶2.5，背水坡比1∶3.5；④泄洪閘：深孔閘位于主河槽左側(cè)，為4孔混凝土閘門(mén)，泄流凈寬20.0m，設(shè)計(jì)泄量199m3/s；⑤新建閘位于主河槽段，為35孔平板鋼閘門(mén)，泄流凈寬210.0m，設(shè)計(jì)泄量1438m3/s；⑥淺孔閘位于主河槽右側(cè)，為10孔平板木閘門(mén)，泄流凈寬25.0m，設(shè)計(jì)泄量158 m3/s；⑦三座泄洪閘之間分別由土壩連接入、出庫(kù)泵，春訊蓄庫(kù)時(shí)，4座泵站聯(lián)合運(yùn)用，設(shè)計(jì)流量為34.50 m3/s，13～15d可完成充庫(kù)；⑧5座出庫(kù)泵站擔(dān)任1萬(wàn)hm2水田的灌溉任務(wù)及農(nóng)田排澇。

壩肩及上壩公路開(kāi)挖完成后形成了永久性巖土邊坡暴露面，坡比處于1∶1.25～1∶1.50之間，高差位于10～30m之間，裸露邊坡安全隱患、生態(tài)破壞等問(wèn)題突出，結(jié)合實(shí)際情況擬利用新型生態(tài)植生護(hù)坡混噴技術(shù)進(jìn)行處理。

2 植生護(hù)坡混噴技術(shù)

2.1 工藝流程

植生護(hù)坡混噴技術(shù)是一種融合了客土噴播護(hù)坡和錨桿噴射混凝土護(hù)坡兩種工藝的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)取長(zhǎng)補(bǔ)短而形成的巖土邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)[1-3]，其工藝流程如圖1所示。

圖1 植生護(hù)坡混噴技術(shù)的工藝流程

2.2 施工方法

1)步驟1：坡面整治。將巖土邊坡嚴(yán)格按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)坡比開(kāi)挖到位，清理干凈雜物及松散浮渣并維持坡面的整體平順。全風(fēng)化坡面開(kāi)挖成尺寸150mm×300mm×300mm的魚(yú)鱗坑，其主要作用是增加坡面粗糙度和基層保水性，保證噴射厚度以及草種的有利生長(zhǎng)條件[1]。

2)步驟2：測(cè)量放樣。采用全站儀按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行測(cè)量放樣，輔助剛卷紙校核植生混噴的邊坡坡比和邊線(xiàn)，保證排水孔及錨桿鉆孔位置符合設(shè)計(jì)要求。

3)步驟3：搭設(shè)腳手架。腳手架的搭設(shè)施工嚴(yán)格執(zhí)行《腳手架搭設(shè)施工方案》要求，確保搭設(shè)符合規(guī)范要求。

4)步驟4：坡面排水孔及砂漿錨桿施工。沿邊坡走向垂直布設(shè)排水孔方位，總體上仰10°。選用潛孔鉆按3.0m×3.0m間排距進(jìn)行鉆孔施工，孔徑78mm，在錨桿孔間采用Φ56mmPVC管插空布設(shè)排水孔，插入深度5m，較混凝土噴層露出20cm。對(duì)發(fā)現(xiàn)有水跡的部位進(jìn)行加深加密處理，對(duì)于溶蝕孔段、擠壓帶、斷層等需要反濾處理的特殊部位排水孔，在完成造孔后要立即安裝固定軟式反濾透水管，透水管外包土工布，并利用土工布封扎透水管端部[2-6]。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，按照“先注漿、后插桿”的工藝流程進(jìn)行錨桿施工。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察，采用氣腿式鑿巖機(jī)進(jìn)行鉆孔，錨桿鉆孔深度2.0m，直徑50mm，邊坡基巖面與孔向相垂直，巖石硬度較大時(shí)應(yīng)采用加水濕潤(rùn)、循序漸進(jìn)的鉆孔方式；錨桿材質(zhì)為Ⅱ級(jí)螺紋鋼，直徑20mm，按梅花型3.0m×3.0m間排距布置，基巖面外露10cm。

5)步驟5：安裝護(hù)坡體系。護(hù)坡體系主要有綁扎貼息、錨固件、鐵絲網(wǎng)以及植生板等組成，其中植生板埋設(shè)于邊坡周?chē)吘€(xiàn)位置，一般選用“T型”木模板，板厚2cm。施工時(shí)要確保邊角處植生混凝土的噴射厚度，完成施工后可以拆除重復(fù)使用。通過(guò)頂端拉線(xiàn)的方式來(lái)控制邊坡坡面噴射厚度，施工過(guò)程中要保持拉線(xiàn)繃直；鐵絲網(wǎng)利用鍍鋅雙扭結(jié)機(jī)編鐵絲網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格為8mm×10mm，鐵絲直徑3mm，用插筋與鐵絲綁扎坡面四周，兩網(wǎng)之間的搭接長(zhǎng)度≥10cm，上包50cm并確保綁扎牢固。采用鐵絲綁扎插筋、錨桿等錨固件與鐵絲網(wǎng)連接處，并確保植生混凝土混合料噴射過(guò)程中不出現(xiàn)晃動(dòng)。

6)步驟6：混合料配制與運(yùn)輸。正式施工前，必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性試驗(yàn)合理確定邊坡植生混噴所需的草種配方、材料配比和用量。根據(jù)盤(pán)錦市繞陽(yáng)河溝海鐵路橋上游水庫(kù)樞紐工程的巖土邊坡特性，植生混噴材料每1000m2用量見(jiàn)表1。其中，每1000m3植生混噴材料所需的草種用量：寬葉草7kg、狗牙根5kg、黃花槐9kg、刺槐12、多花木蘭12kg、波斯菊4kg、百日紅5kg、馬尾松8kg。

所用材料全部達(dá)到國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)范要求，使用前做草種發(fā)芽試驗(yàn)的發(fā)芽率不低于90%，否則不能投入使用。根據(jù)摻入的外加劑品種和選用的攪拌機(jī)型式等因素，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)合理確定混合料的攪拌時(shí)間，保證植生混噴材料的攪拌均勻。此外，混合料堆存和運(yùn)輸時(shí)要采取防雨遮蓋措施，以防混入其它雜物[4]。

表1 每1000m2的植生混噴材料用量

7)步驟7：植生混噴。一般地，選擇在雨季漸多且溫度漸暖的季節(jié)進(jìn)行植生混噴施工。首先，噴射前需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備情況進(jìn)行全面檢查，為保證管路、設(shè)備的正常運(yùn)行可提前試運(yùn)行；另外，噴射前還要用清水沖洗坡面，從而達(dá)到潤(rùn)滑基巖促使其與植生混合料有效結(jié)合的作用。然后，將植生板安設(shè)于邊坡周?chē)吘€(xiàn)處，通過(guò)頂端拉線(xiàn)控制噴射厚度，并確保達(dá)到設(shè)計(jì)要求；供料時(shí)要符合穩(wěn)定性、連續(xù)性要求，施工中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)要及時(shí)有效地處理。最后，根據(jù)劃分的區(qū)塊分基層和面層進(jìn)行噴射作業(yè)，即考慮風(fēng)向和地形條件從高到底、從一側(cè)到另一側(cè)依次施工，控制基層和面層噴射厚度處于7～8cm、2～3cm范圍；在面層植生混合料中按設(shè)計(jì)配方和用量摻拌所需的草種，為了形成完整的種植坡面基層必須全面覆蓋鍍鋅鐵絲網(wǎng)植生板。

8)步驟8：覆蓋養(yǎng)護(hù)。完成植生護(hù)坡混噴后，在第一時(shí)間覆蓋一層無(wú)紡布并加固牢靠，可發(fā)揮保溫保濕、防降雨沖刷的作用，草種生長(zhǎng)穩(wěn)定后可以將無(wú)紡布適時(shí)拆除。將可旋轉(zhuǎn)式噴水咀分區(qū)塊埋設(shè)在邊坡上，考慮當(dāng)?shù)貧夂驐l件適時(shí)噴水養(yǎng)護(hù)，一般養(yǎng)護(hù)期不低于40d；草種生長(zhǎng)穩(wěn)定后開(kāi)展除雜草、打藥、噴肥等工作。

3 工程質(zhì)量控制

3.1 資源配置

根據(jù)施工設(shè)計(jì)方案和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定植生護(hù)坡混噴技術(shù)所需的主要?jiǎng)趧?dòng)力及其機(jī)械設(shè)備，資源如表2所示。

表2 主要?jiǎng)趧?dòng)力和機(jī)械設(shè)備配置

3.2 控制措施

1)把好原材料進(jìn)場(chǎng)關(guān)、檢驗(yàn)關(guān)。生產(chǎn)廠(chǎng)家要提供原材料出廠(chǎng)試驗(yàn)報(bào)告、出廠(chǎng)合格證和質(zhì)量保證書(shū)等材料以備復(fù)驗(yàn)復(fù)檢，要有相應(yīng)的生產(chǎn)許可證。原材料進(jìn)場(chǎng)后項(xiàng)目部要立即抽樣檢查，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)聯(lián)系廠(chǎng)家并做退場(chǎng)處理，貫徹執(zhí)行國(guó)家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行原材料的復(fù)驗(yàn)工作。

2)混合料噴射前要清理干凈坡面上的浮渣等雜物，盡可能使坡面平順，基巖面要沖洗保持濕潤(rùn)。對(duì)于原材料配合比，必須采用現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性試驗(yàn)的方式合理確定，施工過(guò)程中不得隨意調(diào)整配比；混合料噴射厚度要符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)控噴射厚度并確保基材密實(shí)度不出現(xiàn)明顯改變。

3)植生護(hù)坡混噴要盡可能避開(kāi)強(qiáng)降雨天氣，噴射完工后要立即覆蓋無(wú)紡布，適時(shí)開(kāi)展管理和養(yǎng)護(hù)工作。高溫干旱天氣下，可以適當(dāng)增大每天的噴水次數(shù)，保持混合料濕潤(rùn)深度不低于2～3cm。

4)嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量驗(yàn)收有關(guān)規(guī)定，重點(diǎn)把控植物綠化率(不低于90%)和混合料噴射厚度偏差(不超過(guò)±10mm)，對(duì)不滿(mǎn)足要求的部位要進(jìn)行補(bǔ)噴。

3.3 應(yīng)用效果

盤(pán)錦市繞陽(yáng)河溝海鐵路橋上游水庫(kù)樞紐工程壩肩及上壩路植生護(hù)坡混噴施工，計(jì)劃工期8個(gè)月，而實(shí)際工期7個(gè)月。實(shí)際操作過(guò)程中開(kāi)展了生產(chǎn)性試驗(yàn)，并結(jié)合巖土特性科學(xué)設(shè)計(jì)草種配方和最優(yōu)配比，嚴(yán)格把控材料進(jìn)場(chǎng)和檢驗(yàn)質(zhì)量，加強(qiáng)施工過(guò)程的質(zhì)量控制和后期養(yǎng)護(hù)、管理各項(xiàng)工作，嚴(yán)格按照技術(shù)要點(diǎn)和工藝流程組織施工，保證了植生護(hù)坡混噴的施工質(zhì)量。

結(jié)合實(shí)際效果，植生護(hù)坡混噴施工的草種成活率達(dá)到94%，混噴厚度偏差在±5mm以?xún)?nèi)，植物生長(zhǎng)良好滿(mǎn)足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。植生護(hù)坡混噴技術(shù)與傳統(tǒng)的掛網(wǎng)噴混凝土施工相比，在工程投資方面節(jié)約成本近60萬(wàn)元，在生態(tài)保護(hù)方面具有美化環(huán)境、修復(fù)自然生態(tài)等作用，在水土保持方面有效減少水土流失，更好地保護(hù)水土資源，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)、生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，具有顯著的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益。

4 結(jié) 論

采用植生護(hù)坡混噴技術(shù)處理盤(pán)錦市繞陽(yáng)河溝海鐵路橋上游水庫(kù)樞紐工程壩肩和上壩路永久巖土邊坡暴露面，實(shí)現(xiàn)了保證后續(xù)施工安全、邊坡穩(wěn)定和恢復(fù)生態(tài)的目標(biāo)，實(shí)際工程應(yīng)用具有顯著的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益。因具有施工效果好、可操作性強(qiáng)和技術(shù)成熟等特點(diǎn)，在水利工程邊坡防護(hù)中植生護(hù)坡混噴技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景。