公路邊坡化學固土噴植防凍融侵蝕技術的應用研究

■陳壽明

（南平市公路局，南平 353000）

公路邊坡化學固土噴植防凍融侵蝕技術的應用研究

■陳壽明

（南平市公路局，南平 353000）

閩北高海拔山區公路易在冬春兩季出現路基邊坡淺層大面積表層剝落、溜方、局部潰坡、邊溝與路面淤埋等典型短時凍融巖土病害現象，針對此類病害問題，開展了凍土邊坡治理工程措施結合植物防治和化學固土結合植物防治等方面的凍土災害防治技術研究。本文以位于武夷山市S303線K366+500路基左側凍土邊坡治理工程為研究對象，采用化學固化劑JCDK-1進行邊坡固土并結合植物防護措施，有效處治了該處路塹邊坡凍融病害，為治理短時凍融巖土病害提供了一條新的技術方法。

短時凍融 凍土邊坡 化學固土 噴植 護坡

0 引言

閩北地區夏季高溫，冬季嚴寒，且降雨量大，空氣潮濕，地下水豐富、在多風和強風的高海拔地區極易產生短時凍融巖土現象，其具體特征為每年冬春季經常出現路基邊坡淺層大面積的表層剝落、溜方、局部潰坡、淤埋邊溝及路面的現象，嚴重影響交通通暢及運營安全，且增加公路養護成本[1]。目前公路部門對這種邊坡病害治理常采用噴射混凝土、護面墻等圬工防護措施，但此類措施往往與周邊環境不協調，造成“青山掛白”的景象，與公路部門提倡的“車在路上走，人在畫中游”以及“暢安舒美”的公路建設養護理念極不相稱[2,3]。同時，易發生短時凍區的閩北山區普通公路邊坡普遍存在高陡邊坡（坡率在1∶0.5以上）和征地拆遷困難等問題，導致無法通過放緩邊坡來治理凍土邊坡病害[4]。為此，本研究針對閩北山區公路邊坡存在短時凍融巖土病害問題，開展了短時凍融巖土病害處治措施研究。本文以位于武夷山市S303線K366+500路基左側面積為300m2凍土邊坡治理工程為研究對象，采用化學固化劑JCDK-1進行邊坡固土并結合植物防護措施，探討了路塹邊坡凍融病害處治技術實施方法，為短時凍融巖土病害的治理提供了一條新的技術方法。

1 工程概況

武夷山市S303線K366+500左側路塹邊坡高15m左右，坡度在50～70°之間，巖土質為花崗巖殘積土，含砂量較大，孔隙比大、擾動性強、崩解性及飽水軟化特性顯著。由于該區域位于武夷山山脈高海拔區，冬春季常出現凝凍雨雪天氣，受凍融循環影響，該區域內路塹邊坡在每年冬春季經常出現邊坡淺層大面積表層剝落、局部潰坡、溜方、邊溝和路面淤埋的病害問題，嚴重影響了交通通暢及運營安全，增加了公路養護成本。

由于該段公路邊坡位于武夷山景區，對坡面采用圬工防護勢必影響景區環境，因此，對該處路塹邊坡采用了化學固土噴植防凍融侵蝕護坡技術。

2 化學固土噴植防凍融侵蝕護坡技術

2.1 化學固土噴植護坡技術概況

邊坡化學固土防侵蝕技術是以土壤膠凝劑（主劑）與水（固化劑）混合，噴涂在需要處理的松散的土壤斜面上，在短時間內即可使土壤表層形成彈性、多孔膠體固結層的技術[5,6]。該膠體固結層具有良好的保水、保溫、抗凍融性以及極強的抗水侵蝕、抗風蝕能力，該技術作為一種水土控制技術為邊坡防護及水土保持提供了一種有效而可行的化學防護方法，同時也能夠有效保障草籽散播法等低成本植生方法的成功實施。本次試驗工點采用化學固化劑JCDK-1進行固土護坡。

2.2 化學固化劑JCDK-1技術概況

JCDK-1化學固化劑是一種環保型護坡綠化穩固劑，該產品能使高含水率泥漿變為成形堆積的濕泥，和以往的土壤改良劑比較，其添加量少、成本低、固化快、固化強度大，具有疏水性，對環境沒有二次污染，改良和固化土壤、保水儲水、改善土壤物理組成的優良性能。該新型生態邊坡穩固劑是一種以天然礦物為主原料的綠色環保土壤改良劑，可用于不良地質土質的固化改良、干旱地區的綠化、沙漠治理、干旱地區或旱田的土質改良等。

3 化學固土噴植護坡技術設計

3.1 材料要求

（1）種子

種子的選擇應根據當地氣候，播種季節的降雨量、植物的生長特點等因素綜合考慮，要有草、灌等多種組合。本次方案設計選用草種為百喜草、狗牙根、黑麥草、刺槐、多花木蘭、紫穗槐、高羊毛等。

（2）復合肥

復合肥具有養分含量高、肥效長、副成分少、物理性狀好等優點，且有利于平衡植物所需營養成分，促進植物地上部分和根系健壯成長，一般選用的復合肥為N-16、K-16、P-16的復合肥，復合肥需滿足GB18382-2001的要求。本次方案設計選用N-16復合肥。

（3）化學固劑

本次方案設計選用的北京中通四維公司提供的JCDK-1化學固劑是環保型護坡綠化穩固劑，固化快、固化強度大，具有疏水性、耐凍脹性、耐侵蝕性、可以改良和固化土壤、能與多種綠化技術相配合，適用性強。

（4）種植土

可選用工程所在地原有的地表土或黏性紅壤 （黃壤），含水率≤30%，需過篩，要求土壤中砂粒含量不超過5%，土粒徑≤2cm，PH值應為6.5～7.5。選用時，石頭、碎石、雜草、雜根應剔除，以免堵管。本次設計采用離工點不遠的黏性紅壤土，并進行過篩，質量滿足以上要求。

（5）水

要求水質清潔無污染。干凈自來水或山間溪水均可作為工程用水。

（6）無紡土工布

規格為14～15g/m2，幅寬3.20～3.50m，符合相關產品質量標準要求。

3.2 基材配方設計

由于化學固劑可與水進行快速化學反應，基材漿液在較短的時間即變得粘稠，導致其流動性變差，因此化學固劑的摻量是此次配方設計的重點和關鍵所在。本次試驗的噴射面積為300m2，坡度為1∶0.75，化學固劑為JCDK-1，施工用化學固化劑噴植護坡材料配方如表1所示。

表1 化學固化劑噴植護坡材料配方（每100m2用量）

4 化學固土護坡施工

4.1 坡面處理

清理坡面雜物，清除浮石及松動的巖石，并對邊坡進行修整，使坡面平順，以便于鋪設鐵網。檢查坡頂是否有溝渠，以防止對噴播面造成直接沖刷。

另外，按照坡面豎向間距0.2m開挖3～5cm深平行溝，豎向間距1m內不少于4條。使其有利于培養基于坡面的緊密結合。

4.2 鋪設鐵絲網

采用電鉆垂直于坡面鉆孔，擊入錨釘。錨釘采用Φ14或Φ16螺紋鋼，長度30～60cm，錨釘間距1m×1m。孔深20～50cm，錨桿外露10cm。坡體頂部為加強穩定，可用長60cm的錨釘進行加密加長處理。錨釘稍上傾，與坡面夾角95～100°。坡體部分巖石風化嚴重處，視情況將錨釘進行加長，以錨釘擊入坡體后穩定為準。

按設計的錨釘規格、入巖深度、間距垂直于坡面配置好錨釘后，鋪設14＃鍍鋅勾花鐵絲網（網目5×5cm）。網片從坡頂植被結合部由上至下鋪設，鐵絲網鋪設要張緊，網間上下需進行不小于5cm的搭接，網間左右不需進行搭接，但所有網片之間應采用18#鐵絲綁扎牢固，在錨釘接觸處也一并采用18#鐵絲與錨釘綁扎牢固。網片距坡面保持7cm的距離，否則用墊塊支撐。

4.3 化學固土噴植

完成坡面整治、鐵絲網鋪設，并做好化學固土培養基材配制組分備料后，將水加入液壓噴播機物料罐至1/3處，打開循環壓力泵，加入土壤、草籽、肥料進行循環攪拌。隨著罐內水量加大至加滿后，再加入化學固劑進行持續5min攪拌后立即進行噴播。基材漿液因化學固劑與水進行快速化學反應而在較短時間內變得粘稠，因此化學固劑最后加入并控制攪拌時間尤為重要。

在噴漿之前再次檢查坡面上的浮土、草皮、樹根及其它雜物是否清理干凈，確認后用水進行坡面噴淋，以保障所噴基材與基面連接緊密，然后進行試噴試驗，通過調節化學固劑JCDK-1用量以達到噴植需求，再進行噴漿施工。

噴播時，握緊噴頭，按從左至右、從上至下的順序或者從右到左、從上到下的順序進行噴播，噴灑幅寬5～6m，幅高1m，噴播接茬時應壓茬40cm，噴下的種子泥漿應當具有良好的附著力以及明顯的顏色，不遺漏，不重復，且均勻。

為保證噴射厚度，混合好的基材宜分層噴射，待第一層基材稍微固結后再進行下一層基材噴射，噴灑總厚度在5～8cm。噴射基材后，鐵絲網上基材厚度應保證2～3cm。

4.4 覆蓋無紡布

噴播當天應及時覆蓋無紡布，由上至下平整覆蓋，坡頂延伸30cm固定；兩幅疊加10cm，用竹筷或Ф8“U”釘進行固定，固定間距不大于100cm。待草長到5～6cm或2～3片葉時，揭去無紡布。揭布應控水，揭布后及時補水，時間最好選在15∶00之后揭布。

4.5 養護

噴播1～2d后開始養護。養護初期應讓坡面保持濕潤狀態，初期養護時間為45～60d，以每天澆水為主，早晚各一次，早晨養護時間應在10∶00以前完成，晚上養護時間在16∶00之后開始。避免在強烈陽關下進行噴水養護。

5 化學固土噴植護坡試驗工點實施流程

2016年3月，以武夷山市S303線K366+500左側路塹邊坡為試驗工點，實施化學固土噴植防凍融侵蝕技術，具體實施流程如圖1所示。

圖1 JCDK-1固化劑護坡施工流程

6 化學固土噴植護坡實施效果

項目實施2個月后（即2016年夏季），邊坡防護效果整體效果很好，無表面沖溝和水土流失，植物覆蓋率很高，植物生長茂盛，對于多雨夏季的邊坡淺層水土流失起到了很好的防護效果。2016年冬季和2017年春季，坡底幾乎沒有出現溜土，防止邊坡凍融病害效果明顯。該工程的實施效果如圖2所示。

圖2 JCDK-1化學固劑噴植護坡實施坡面狀況前后對比

7 結語

根據工程試驗結果來看，采用JCDK-1化學固劑噴植護坡有效解決了短時凍土路基邊坡表層剝落、溜方、局部潰坡等凍融病害，是一項切實可行的公路防災減災綠色環保護坡技術，可替代目前對該類公路邊坡采取的工程加固防護措施，環保及經濟效益顯著。此外，該項季節性短時凍土路基邊坡固坡護坡技術的成功應用，對于改善和有效治理南平地區乃至其它短時凍區路塹地質災害，維護生態環境，降低公路養護成本，促進經濟節約型交通均具有重要的實踐意義，針對類似短時凍區路基邊坡治理具有推廣價值。

[1]深圳市市場監督管理局.SZDB/Z31-2010,深圳市邊坡生態防護技術指南.

[2]福建省高速公路建設總指揮部.福建省高速公路邊坡生態恢復施工標準化指南,2009.11.

[3]廣西交通投資集團有限公司.廣西交通投資集團有限公司高速公路施工標準化技術指南 邊坡生態恢復施工分冊.2011.04.

[4]福州繞城高速公路有限責任公司.福州繞城高速公路（西北段）邊坡生態恢復施工標準化指南.2009.07.

[5]福建省質量技術監督局.DB35/T 1107-2011,福建省公路綠化設計規范.

[6]福建省質量技術監督局.DB35/T 1109-2011,福建省公路綠化養護技術規范.