TBS植被防護(hù)在公路邊坡治理中的應(yīng)用

楊建宏，陳浙江，王玲娟，裘麗丹

(1.金華市職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 金華 321017;2.金華市公路管理處，浙江 金華 321017;

3.金華市城市規(guī)劃局，浙江 金華 321017;4.金華三為電力實(shí)業(yè)有限公司，浙江 金華 321017)

1 治理概述

TBS(Thick-layer Base Material Spraying)植被防護(hù)技術(shù)不僅適用于所有開挖后的巖體邊坡，而且對于巖堆、軟巖、碎裂巖、散體巖、極酸性土巖以及擋土墻、護(hù)面墻、混凝土結(jié)構(gòu)邊坡等不宜綠化的惡劣環(huán)境也適用。其核心是在巖質(zhì)坡面營造一個既能讓植物生長發(fā)育而種植基質(zhì)又不被沖刷的多孔穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

通過使用特制噴混機(jī)械將土壤、肥料、有機(jī)質(zhì)、保水材料、植物種子、水泥等混合料加水后按設(shè)計(jì)厚度噴射到巖面上。由于水泥的黏結(jié)作用，上述混合物可在巖石表面形成一層具有連續(xù)空隙的硬化體。一定程度的硬化使種植免遭沖蝕，而空隙內(nèi)填有種子、土壤、保水材料等?？障都仁欠N植基質(zhì)的填充空間，又是植物根系的生長空間，通過植被根系的力學(xué)加固和地上生物量的水文效應(yīng)，達(dá)到護(hù)坡和改善生態(tài)環(huán)境的目的。

2 TBS植被防護(hù)的基本構(gòu)造

TBS植被防護(hù)功能通過錨桿、機(jī)編鍍鋅網(wǎng)、植物根系的力學(xué)加固和坡面植物的水文效應(yīng)實(shí)現(xiàn)。TBS植被護(hù)坡的基本構(gòu)造如圖1所示，主要由錨桿、復(fù)合材料網(wǎng)、有機(jī)基材混合物和植被組成。

2.1 錨桿

錨桿的作用是穩(wěn)定坡面并將網(wǎng)固定在坡面上，其長度可根據(jù)邊坡地質(zhì)情況確定。對于地質(zhì)情況較好的中、淺層破碎的坡面，選用較短錨桿;對于地質(zhì)情況復(fù)雜，節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖體破碎的坡面，可加長錨桿或采用系統(tǒng)錨桿加固方案。

2.2 復(fù)合材料網(wǎng)

鋪復(fù)合材料網(wǎng)可選用纖維網(wǎng)、土工網(wǎng)、鐵絲網(wǎng)，用于穩(wěn)定坡面表層破碎部分，增強(qiáng)護(hù)坡強(qiáng)度，形成加筋植被混凝土。復(fù)合網(wǎng)一般采用鍍鋅鐵絲網(wǎng)。

2.3 基材混合料

綠化基材是植被種子生長發(fā)育、根系發(fā)展的基體，由有機(jī)物、肥料、保水劑、黏合劑、石灰混合土壤、消毒劑等按一定比例混合而成。具體配合比須根據(jù)巖體堅(jiān)實(shí)度、巖體類型、氣候狀況和原料質(zhì)量進(jìn)行組配。綠化基材的技術(shù)指標(biāo)見表1。

圖1 TBS植被護(hù)坡剖面(單位:cm)

表1 綠化基材的技術(shù)指標(biāo)

2.4 植壤土

植壤土可減小噴射到坡面基材混合物空隙，同綠化基材共同促進(jìn)噴射基材混合團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成。可選用工程地原有的地表土或附近農(nóng)田土，風(fēng)干粉碎過8 mm篩，含水量≤20%。風(fēng)干過篩后的植壤土應(yīng)采用防水措施。

2.5 纖維

纖維用以增強(qiáng)基材混合物間的相互聯(lián)結(jié)，提高強(qiáng)度及抗侵蝕性?？删偷厝〗斩挕渲Φ确鬯槌砷L10～15 mm狀，含水量≤20%。

2.6 植被種子

植被種子由多種草本植物種子混合而成(必要時(shí)可增加灌木種子)。草種根據(jù)本地區(qū)特點(diǎn)和植被情況選取適合本地區(qū)生長的優(yōu)質(zhì)草種。

3 TBS植被防護(hù)應(yīng)用實(shí)例

通過G330金華段高陡邊坡采用TBS植被護(hù)坡的應(yīng)用實(shí)例，介紹該種防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用情況。

3.1 工程概況

金華市金東區(qū) G330國道 K224+800、K226+800、K227+000等路段，邊坡巖石中等風(fēng)化，有碎石零星掉落，灰色黃色相互摻雜，下部已有高3.5 m路塹墻，上部邊坡未經(jīng)防護(hù)處理。

經(jīng)過數(shù)十年運(yùn)營，在風(fēng)化運(yùn)營力作用及雨水的侵蝕下，幾個路段的邊坡易引起落石、塌滑，由此而產(chǎn)生的路基邊坡穩(wěn)定性問題十分突出，對公路的安全運(yùn)營存在較大的安全隱患，急需進(jìn)行治理。經(jīng)設(shè)計(jì)人員的現(xiàn)場詳細(xì)勘察，對邊坡進(jìn)行了分析、研究，最后確定采用TBS植被防護(hù)。

3.2 結(jié)構(gòu)類型的確定

1)混合物植被種子配比。根據(jù)金華市氣候條件和水文情況，選用具有較強(qiáng)抗旱性和抗逆性的冷暖型草籽配方，采用百慕大、百喜草、畫眉草、波斯菊、大金雞菊等，并加入銀合歡、小女葉貞、多花欄、紫藤、長紅繼木等喬灌木種子。植被種子在使用前需做發(fā)芽率試驗(yàn)，發(fā)芽率達(dá)90%以上方可使用，對難發(fā)芽的植被種子使用前應(yīng)作催芽處理。

2)錨桿。采用 φ12 cm螺紋鋼，砂漿型錨桿。砂漿配合比為水泥∶砂=1∶1，水灰比為0.45;桿尾彎折8 cm，錨固于鐵絲網(wǎng);桿頭制成尖頭。水泥標(biāo)號不低于32.5級硅酸鹽水泥，且注漿要飽滿，錨桿采用正方形布置。

3)網(wǎng)。采用鍍鋅鐵絲網(wǎng)，網(wǎng)孔為50 mm×50 mm，12#～16#鍍鋅鐵絲雙扭六邊形機(jī)編，網(wǎng)與網(wǎng)之間平行對接，網(wǎng)間搭接寬度≥5 cm，并間隔30 cm用鐵絲扎緊，網(wǎng)之間的縫隙采用鐵絲扎牢。鍍鋅鐵絲網(wǎng)編織結(jié)構(gòu)及連接如圖2所示。

4)種植土。工程地附近農(nóng)田土，風(fēng)干粉碎過8 mm篩，含水量≤20%。

5)纖維。秸稈、樹枝等粉碎成10～15 mm長，含水量≤20%。

6)基材混合物的配合比為綠化基材∶纖維∶植壤土 =1∶2∶2(體積比)。

綠化基材采用C型，其技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合Q/71189.91-9.1—2001《綠化營養(yǎng)基(綠化基材)》的規(guī)定。

7)混合物噴射平均厚度為8 cm。

圖2 鍍鋅鐵絲網(wǎng)編織結(jié)構(gòu)及連接示意(單位:mm)

3.3 施工工藝及方法

3.3.1 清理整平坡面

清理坡面雜物及松動巖塊，基本達(dá)到坡面的不平整度≤30 cm的要求，消除落石隱患，對于穩(wěn)定整塊硬巖石凸起孤石可不清理。對低凹處采用漿砌片石嵌補(bǔ)平順，增大基材混合物與坡面的附著力，保證坡面基本平順，減少地表徑流。

3.3.2 規(guī)劃放樣

按圖紙要求及實(shí)際地形放出錨桿孔位及鐵絲網(wǎng)鋪設(shè)范圍，錨桿鉆孔定位應(yīng)先定上下兩行孔，再拉線定坡面上的坡，并用紅油漆標(biāo)示。

3.3.3 錨桿鉆孔及安裝

采用手風(fēng)鉆或風(fēng)槍鉆孔，鉆孔方向垂直于坡面，孔徑≥25 mm，鉆孔到設(shè)計(jì)深度后，及時(shí)清孔并盡快注漿安裝錨桿。

由于長錨桿兼有固定邊坡和掛網(wǎng)的雙重作用，因此，在預(yù)先不能清除的危石處及節(jié)理裂隙發(fā)育處，應(yīng)加密長錨桿的數(shù)量，而在坡面平整、巖體穩(wěn)定處，可用短錨桿代替長錨桿，距離可適當(dāng)調(diào)整。對于土石混合邊坡和土質(zhì)邊坡，不需要鉆孔，主要采用鋼筋和竹樁固定拉緊鐵絲網(wǎng)。

插桿時(shí)，由于錨桿孔有30 cm素漿段，所以應(yīng)注意用夾具夾好錨桿頭，防止其掉入孔內(nèi)。錨桿砂漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，準(zhǔn)備掛網(wǎng)前，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)規(guī)程，進(jìn)行錨桿抗拔試驗(yàn)。

3.3.4 掛網(wǎng)

待錨桿抗撥試驗(yàn)合格后，安裝鍍鋅鐵絲網(wǎng)，網(wǎng)必須拉緊，網(wǎng)間搭接不少于5 cm，間隔30 cm，用18#鐵絲綁扎牢固，最后焊接錨墊板，以固定錨桿和鐵絲網(wǎng)。錨桿及鐵絲網(wǎng)規(guī)格見表2。

3.3.5 噴射基材混合料

施工完上述工序并完成坡面排水系統(tǒng)后，按照設(shè)計(jì)配合比拌制基材混合物，濕潤坡面后，利用特制噴混機(jī)械將混合物加水及pH緩沖劑噴射到已掛網(wǎng)的巖面上。噴射分兩次進(jìn)行，首先噴射不含種子的混合料，噴射厚度5～7 cm，第二次緊接著噴射含有種子的混合料，噴射厚度2～3 cm。噴射混合材料平均厚度8 cm。

3.3.6 蓋無紡布

噴播完成后，在噴水養(yǎng)護(hù)前，在坡面上覆蓋無紡布或遮陽網(wǎng)，以防雨水和高壓噴水沖擊坡面及陽光暴曬，影響坡面綠化質(zhì)量。TBS植被防護(hù)單位面積工程數(shù)量見表3。

表3 TBS植被防護(hù)單位面積工程數(shù)量

3.3.7 噴灌澆水

養(yǎng)護(hù)期應(yīng)當(dāng)保持植被混合物呈濕潤狀態(tài)，噴水設(shè)備應(yīng)采用高壓噴霧噴頭移動噴灑，并控制噴頭與坡面的距離和移動速度，保證無集中的水流沖擊草坪坡面;水宜噴透，但不能流失水分。

3.3.8 養(yǎng)護(hù)管理

分前后期養(yǎng)護(hù)，前期養(yǎng)護(hù)60 d左右，以噴灌水為主。后期靠自然雨水養(yǎng)護(hù)。草種一般7 d左右發(fā)芽，一個月成坪，成坪后全面檢查生長情況，對生長明顯不均勻位置進(jìn)行補(bǔ)播，確保兩個月覆蓋率達(dá)90%以上。

4 應(yīng)用效果

厚層基材噴射施工完畢后7 d左右，混合植物種子相繼發(fā)芽，1個月后坡面全綠，60 d后綠草成坪，完全覆蓋巖石坡面，使邊坡與周圍植被融為一體。治理前后對比見圖3、圖4。

待邊坡前期養(yǎng)護(hù)完畢，綠草成坪，植物根系已經(jīng)將基材和原坡面緊緊相連，能抵抗大雨沖刷。施工完成后，經(jīng)歷了一個雨季的考驗(yàn)，邊坡未出現(xiàn)任何病害，起到了良好的邊坡防護(hù)效果。

圖3 G330國道K226+795～K226+930段治理前后對比

圖4 G330國道K224+720～K226+900段治理前后對比

TBS植被防護(hù)技術(shù)與傳統(tǒng)的漿砌片石坡技術(shù)相比，具有一定的價(jià)格優(yōu)勢，可節(jié)省投資20% ～30%。經(jīng)過對比試驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)分析，對于巖石質(zhì)邊坡TBS植被護(hù)坡，當(dāng)護(hù)坡高度＜8 m時(shí)，工程造價(jià)為漿砌片石護(hù)墻的100.28%～124.36%。從10 m增加到20 m時(shí)，其工程造價(jià)為漿砌片石的67.22%～88.44%。護(hù)坡高度4～20 m綜合平均計(jì)算，與采用漿砌片石護(hù)墻相比，降低工程造價(jià)13.84%。

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