高邊坡綠化噴植技術在月潭水庫工程的應用

(黃山市水電勘測設計院，安徽 黃山 245000)

1 概 述

安徽省黃山市月潭水庫，是國家172項重大水利工程之一。目前，該水庫正在實施建設之中。月潭水庫竣工后，可對下游黃山市起到防洪減災、保障供水的作用。配合下游河道堤防工程，能提高黃山市區的防洪標準，保障黃山市全市生活及工業用水有效供給，為下游灌溉農業提供可靠的灌溉水源，可合理利用水力資源，向當地電網提供清潔能源。本文以月潭水庫高邊坡處理的噴植技術為例，對工藝先進的噴植技術進行研究與探討。

2 工程概況

月潭水庫地處新安江主源率水河中上游，位于黃山市休寧縣海陽鎮首村下琳溪組下游約500m處。距休寧縣城18.50km，距黃山市區29km。水庫控制流域面積908km2。月潭水庫主體工程由混凝土重力壩工程、泄洪壩工程、發電引水工程、生態放水工程、魚道工程等組成。水庫正常蓄水位為165.00m，電站裝機 2臺10MW軸流轉槳式水輪發電機組，總庫容1.57億m3。月潭水庫是一座以防洪為主，兼顧城鎮供水、發電、灌溉等功能的Ⅱ等、大(2)型綜合水利樞紐工程。

3 水庫高邊坡開挖處理工程簡介

月潭水庫高邊坡開挖處理工程主要包括：兩岸壩肩邊坡、消力池右岸及上壩道路邊坡，邊坡最大總高度為60.60m，單級最大開挖高度39.60m。根據壩肩地質情況，微風化巖層開挖邊坡1∶0.5，弱風化巖層開挖邊坡1∶1.0，強風化巖層及覆蓋層開挖邊坡1∶1.5，坡度變化處設置2m寬馬道。本工程開挖邊坡開挖面基本為巖層，為防止開挖坡面長期風化、掉碴，對左右壩肩及下游影響巡視通道的開挖坡面進行系統的噴錨支護。同時，為了與周邊環境相協調一致，保證開挖邊坡生態植被的有效恢復，采取噴植10cm厚的混凝土基材植被層進行生態護坡。

4 噴植混凝土基材主要成分

噴植混凝土所含材料主要成分包括：水泥、粗顆粒砂、木質纖維、鋸木屑、高分子外加劑、活性黏性種植土和有機肥料等。

水泥是構成噴植混凝土的主要建筑材料，起到黏接、固結、硬化等作用，在噴植混凝土噴射過程中，要求水泥具有顆粒細、和易性強、凝固快等特點，正常情況下，多選用硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥，這種水泥能將噴涂在陡峭的巖石表面上的噴涂物，在盡可能短的時間內凝固，如果噴植混凝土配合比及水灰比合理、恰當，不會產生流動現象，非常適合此類工程的處理與施工。

土壤和養料是植物賴以生長的基礎物質，月潭水庫高邊坡處理工程充分利用了這一點，在噴植混凝土中加入了植物成長需要的各種營養成分，創造了植物萌芽、生長、繁殖的有力條件，構成了植物成長的基礎物質。這些營養成分主要包含天然、有益菌、綠色、通氣、保水的活性種植土和有機肥料。這些物質中含有很高的有機質、腐植酸及其他各種有益營養成分，具有植物生長需要的長效、緩釋功能。

木質纖維作為綠化基材，其主要作用是與坡面鉤掛的鐵絲網形成前期連接物，幫助草本植物吸附在巖石表面，并促使草本植物發芽、生根。隨著時間的推移，草本植物根系逐漸發達并鉆進巖石縫隙，此時，草本植物不再依賴于噴涂的木質纖維，而是與巖石形成了一個植物生長的共同體，換句話說，木質纖維的連接作用也就失效了。

鋸木屑俗稱鋸末，在噴涂的混凝土基材中起到保水、減輕基材重量、增大基材內摩擦角、減小基材坡面下滑力的作用。鋸木屑與木質纖維共同作用下，使上述綠化植物的基材，牢牢的穩定在陡峭的巖石表面上，同時，這些木質纖維經日曬雨淋，逐漸腐蝕，變成了綠化植物的良好的有機肥料。

粗顆粒河砂不僅是構成噴植混凝土的主要建材，同時，也是巖石坡面綠化基材中十分難得的疏松劑，能有效防止開挖巖石坡面綠化植物基材形成板結，達到噴植的混凝土具有牢固、透氣功能，有利于噴植的混凝土穩定和吸附在巖石上的植物生長。

高分子外加劑，是一種高分子有機聚合物，呈粉末狀，主要特征是吸水率大，而且溶水后會變成極光滑且粘稠的物質，當它與噴植的混凝土其他基材材料混合后，很容易形成非常均勻的糊狀稠化物，使巖石坡面上的綠化基材達到保持水土、降低水份、減少蒸發量的目的，因此，在拌制和噴射混凝土基材時，需要加入適量的高分子外加劑，不僅有利于噴播混凝土施工，而且噴播后，會在陡峭的巖石坡面形成性能良好的保水、牢固、透氣、松軟的適合植物生長的混凝土。 在配置噴植的混凝土配合比時，根據巖石邊坡的坡度陡峭程度，計算高分子外加劑摻量，一般情況下，坡度越大，用量相應增大。

噴植的混凝土中的植物種子選擇非常關鍵，根據全國“南暖北寒”的氣候特點，及其植物種子在不同區域生長的植物屬性，在兼顧生物多樣性和適應性前提下，進行多物種選擇和優化。根據安徽黃山市區域地理及氣候特點，經過多方案比較，草種選擇以麥冬+狗牙根為主，輔以馬尼拉等其他花草，狗牙根、麥冬、馬尼拉配置比例為3∶2∶1，按每公頃80kg混入噴植的混凝土基材中。

5 噴植混凝土施工措施

噴植的混凝土施工前，首先對開挖的符合設計要求的巖石坡面進行清理，然后采用相應措施對凹凸不平巖石表面進行找平，有利于基材在巖石表面充分結合。在成型的巖石坡面上鉆孔并打入砂漿錨桿。錨桿按用途劃分，分為系統錨桿和加固錨桿兩種，系統錨桿采用Φ16鋼筋在巖石坡面按間距3m的梅花狀設置，長度是伸入開挖面3m，加固錨桿用Φ14的鋼筋在坡面按間距3m的梅花狀設置，長度是伸入開挖面1m。然后掛設機編14號鍍鋅鐵絲網，網孔間距為0.50m，網間搭接寬度不小于5cm，并每隔30cm用鐵絲綁扎。

完成基礎錨桿和掛網后，將砂壤土、水泥、有機質及高分子外加劑按質量比100∶7.5∶5∶4.5的比例依次倒入混凝土攪拌機料斗攪拌不小于1min，人工上料把拌和均勻的基材混和料倒入混凝土噴射機；噴射基材混合物，噴射分兩次進行，先噴射不含種子的基材混合物，噴射厚度為6～10cm，噴射按從上至下的順序，基材混合物噴射完成后，噴射厚度為2cm的含種子層基材。噴射過程時間間隔根據需要而定，但不宜過長，每次噴植混凝土施工作業面積在200m2～500m2之間最好，從噴射開始到噴射竣工，施工時間應少于3小時。施工過程中，噴植混凝土的噴槍最后按“S”型軌跡掃動，槍嘴距石質邊坡距離2～2.5m之間最佳，噴射角度垂直于巖面或呈現5～10°傾角。噴植混凝土全部噴射完成后，坡面需覆蓋塑料薄膜，防止48h內降雨的沖刷。低溫季節施工需要覆蓋地膜以保證種子發芽所需的溫度。前期養護每天霧狀灑水一次保持坡面濕潤，發芽期濕潤厚度3～5cm，幼苗期逐漸增到5～15cm，養護45d(其結構圖見圖1)。

圖1 掛網噴植結構

6 噴植效果分析

2017年4月，月潭水庫右岸壩肩及消力池高邊坡開挖面噴植施工完成，經現場觀測及商情檢測，施工8至10天后，噴植的混凝土中種子開始發芽。2個月后，種子根系發達且充分深入巖石縫隙，使噴植的混凝土中種子具備了自由生長的土壤環境和條件，出露巖面部分根莖粗壯、分蘗充分，整個巖石表面基本全部被綠色的植物覆蓋。初步估算，植物覆蓋率達到了95%以上，基本實現了開挖巖面的全面綠化，且噴植的混凝土綠化效果基本與周邊自然環境一致。遠遠望去，很難區分哪些巖面區域是“自然”坡面區域，哪些巖面區域是“噴涂”坡面區域，充分證明，噴植的混凝土具有良好的周邊協調性。

開挖的巖石邊坡穩定方面，因為在成型的巖石坡面上按一定密度植入了鋼筋錨桿，并在錨桿頂端的巖石表面加掛了鍍鋅鐵絲網，不僅避免了邊坡的碎石滑落，使其牢牢的穩固在巖石邊坡表層，而且使開挖的巖石形成了一個鉚筋巖石整體，從某種意義上解釋，比自然坡面更具穩定性。竣工3個月后，經深入探查，發達的植物根系填充了整個巖石縫隙，像粘結材料一樣連接了巖石，加強了巖石與巖石之間的穩固，更進一步防止了巖石松動，鞏固了巖石邊坡穩定。經過兩個雨季的檢驗，目前，邊坡穩定性能良好，植被依舊茂盛(實施前后對比見圖2)。

7 結 語

水庫建設過程中，高邊坡開挖的傳統處理方法為噴涂砂漿混凝土，此方法不僅美感較差，而且無法恢復原有的自然生態環境，不具觀賞性。為了適應自然、恢復自然，月潭水庫高邊坡開挖處理工程采用了噴植混凝土技術，在確保開挖的陡峭巖石面整體穩定的基礎上，大大改善了月潭水庫兩岸高邊坡的景觀環境，恢復了被破壞的自然植被，防止了水土流失，保護了周圍生態環境，為月潭水庫下步旅游開發奠定了良好基礎，生態及社會效益顯著。