植生毯在陜北黃土地區(qū)隧道洞頂施工技術研究

吳曉明，楊靜媛，張 偉，薛軍秀

(陜西交通控股集團有限公司，陜西 西安 710065)

近年來，隨著綠色公路理念及品質工程建設深入人心，相比于工程防護，生態(tài)防護在項目建設中占據越來越重要的地位。歐哲[1]對混凝土錨噴邊坡植被恢復施工技術研究，有效的提高了混凝土坡面保水保墑的能力。馬貴友[2]將水保植生毯技術與其他坡面防護應用效果對比分析得出水保植生毯對邊坡形成整體覆蓋效果較好，坡面抗風蝕能力增強，節(jié)約資源，后期維護簡單。葉合欣[3]通過植生毯室內抗沖流速試驗分析植生毯設計抗沖流速顯然高于護坡草皮的抗沖流速。黃錦林[4]將植生毯應用于南雄市湞江干流治理工程，護坡實施效果良好。姚凱[5]采用模擬試驗裝置，對比試驗表明植生毯坡面抗侵蝕能力相比裸露坡面明顯提高，坡面幾乎無侵蝕發(fā)育，穩(wěn)定性較好。植生毯作為一種生態(tài)防護方式越來越被大眾所接受并應用與工程施工，這些研究為植生毯的應用提供了良好的借鑒經驗。高速公路建設過程中會對植被產生不可逆的破壞，特別是隧道的開挖削坡使原有的地貌發(fā)生改變，坡體植被破壞嚴重。如何將植生毯應用于高速公路隧道洞頂施工，減少隧道開挖削坡造成的生態(tài)環(huán)境破壞及水土流失，目前研究較少，可借鑒經驗較少。針對植生毯在陜北黃土地區(qū)劉家崖隧道洞頂草籽優(yōu)選及配比、防護方案設計、施工工藝研究、施工質量控制等方面歸納總結，研究總結出植生毯在陜北黃土地區(qū)隧道洞頂施工技術要點，植被恢復及水土保持效果顯著。

1 隧道工程概況

劉家崖隧道起點位于延川縣永坪鎮(zhèn)劉家崖村，終點位于延川縣永坪鎮(zhèn)董家灣村，整體近呈北西-南東向，是一座越嶺分離式中隧道，技術標準為雙向四車道。左線隧道進出口均坐落于坡積體上，洞口穩(wěn)定性差；右線進出口位于黃土梁峁區(qū)的黃土陡坡中，周邊沖溝分布，地形坡度相對較陡，自然坡度45°～50°，自然坡體整體穩(wěn)定性較好。洞口圍巖主要為離石黃土(Q2eol)土質較致密，局部夾古土壤層，硬塑-堅硬，垂直節(jié)理發(fā)育；圍巖穩(wěn)定性一般，洞口開挖易坍塌，側壁有時失穩(wěn)。洞口斜坡地段自然邊坡穩(wěn)定，在雨季或工程條件下濕陷性黃土洞口仰坡易發(fā)生小范圍滑塌，同時洞口段濕陷性黃土的地基穩(wěn)定性較差。

2 植生毯工作原理

植生毯是將植物纖維或合成纖維毯與不同草籽加工成網孔合理并錨固至坡面的水土保持產品，灑水養(yǎng)護成草坪。結合陜北黃土地區(qū)隧道洞頂實際施工情況，將傳統(tǒng)植生毯的施工工藝進行改進。

2.1 植生毯草籽優(yōu)選及配比

植生毯草籽選擇結合陜北黃土地區(qū)自然氣候條件，在滿足根系、繁殖能力、抗旱、耐鹽堿等要求的同時考慮固土護坡的效果及隧道洞頂景觀的豐富。充分對比分析，劉家崖隧道洞頂施工植生毯草籽選取如下。

波斯菊：一年生草本植物，自播能力強，花色鮮艷。

檸條：多年生灌木，耐干旱瘠薄，抗鹽堿。

紫花苜蓿：繁殖能力強，根系發(fā)達，抗干旱。

配比：波斯菊∶檸條∶紫花苜蓿=2∶2∶1，30 g/m2。

2.2 植生毯特點

(1)根據當地的氣候和地質條件選擇適宜的草種，滿足不同地區(qū)不同自然環(huán)境下的植物生長，特別是自然環(huán)境比較惡劣的地區(qū)。

(2)裝卸、運輸方便，施工工序少，過程簡便，難度低，安全性高，可以縮短工期節(jié)約造價。

(3)施工快捷，針對工期短、質量要求高、施工地形陡峭的邊坡，植生毯適應性強、施工效率高，與傳統(tǒng)工藝相比，其施工速度可提高十幾至幾十倍。

(4)植生毯防護將植物與坡面組成牢固的復合體，復合體從坡頂到坡腳的連續(xù)構造，對雨水具有一定程度的耐沖性，有效緩解了雨水對坡面的沖刷。大幅度提高水土流失治理效率和效果。

(5)保種、育苗維系植物生長，使種子在夏季高溫時免受紫外線的侵害，在冬季起保溫作用，在春、秋兩季種子生長期起保水作用。有效呵護植物種子萌芽、出苗、葉，植生毯逐步降解成為地表腐質層，可以涵養(yǎng)土壤，有效的改善表層土壤結構。

(6)防護效果明顯，鋪設植生毯后，2～3 d種子開始發(fā)芽，4 d芽苗清晰可見，20 d綠化效果明顯，45 d后成坪。

2.3 植生毯隧道洞頂防護方案設計

劉家崖隧道左線出口右側邊坡，為防止水土流失、穩(wěn)定坡面，施工植生毯。具體施工設計如圖1所示。

圖1 劉家崖隧道左線出口右側邊坡設計方案

3 植生毯施工控制

3.1 施工工藝

清除邊坡垃圾-平整邊坡-灑水-撒播草籽-開溝-鋪設植生毯-澆水-養(yǎng)護管理

3.2 施工中質量控制要點

(1)清除邊坡垃圾

劉家崖隧道洞頂為回填土坡面，第一步施工為清除邊坡表土中的建筑垃圾、石塊和植物殘枝、殘根等垃圾。

(2)平整邊坡

垃圾清運結束后，邊坡上的較大的土塊需要敲碎或深埋，然后在邊坡上撒施復合肥料，如果土壤養(yǎng)分很低的時候可以加入適量的農家肥，用量為20～30 g/m2。然后用鐵耙將邊坡?lián)桨壹殻@樣即有利于肥料均勻的掛載邊坡，不致于大量滑落到坡腳，更能使植生毯與邊坡高度貼合。

(3)灑水

整地結束后用霧狀水灑水澆灌，直至滲水厚度至少10 cm，本環(huán)節(jié)要注意一定是來回反復噴灑，以保證回填土塌實，并且澆灌均勻。

(4)撒播草籽

澆水后次日，將波斯菊+檸條+紫花苜蓿(2∶2∶1，30 g/m2)均勻撒播于邊坡上。

(5)開溝

開溝的主要作用是為了固定植生毯頂端。溝的規(guī)格是15 cm寬×20 cm深，長度具體根據邊坡實際情況確定。

(6)鋪設植生毯

將植生毯一端置入溝內填土壓實后，沿邊坡自上而下展開植生毯，盡量使植生毯與地面高度貼合，隨后用木楔將植生毯固定在邊坡上，植生毯鋪設的邊緣接觸要保持整齊一致。兩塊植生毯連接處用U形鐵釘各釘一塊邊沿與坡面垂直固定在坡面上，坡腳處的植生毯依然采用開溝填土鎮(zhèn)壓以防止被風掀起。鋪設完畢不允許隨便解開植生毯，以便確保種植的種子正常發(fā)芽和生長。

(7)澆水

植生毯鋪設后一定要再一次澆水，使植生毯濕潤以利于草坪快速發(fā)芽。

(8)養(yǎng)護管理

結合天氣情況，做好日常養(yǎng)護工作。

4 洞頂植生毯施工效果

劉家崖等四處隧道施工植生毯的坡面在施工當年草籽出苗率較高，成坪率快，7、8月份陜北地區(qū)降雨較多，草籽逐漸出苗減少雨水對坡面的沖刷，有效將洞頂坡面的裸露黃土穩(wěn)定。

一年后植生毯生長效果，邊坡紅線左側為植生毯綠化施工，草坪覆蓋率極高，小斑禿處植生毯網依然完好，防水土流失及雨水沖刷能力依然存在，右側為栽植連翹(高50 cm，冠25～30 cm，16株/m2)，黃土明顯可見。

5 結 語

劉家崖隧道左線出口右側邊坡施工植生毯，將隧道邊坡坡頂與坡底形成牢固的一體，提高了雨水的耐沖性，有效緩解了雨水對坡面的沖刷，大幅度提高水土流失治理效率和效果；其余三座隧道施工植生毯坡面植被恢復及水土流失防治效果明顯，植生毯在陜北黃土地區(qū)隧道洞頂施工的成功應用，為黃土地區(qū)高速公路隧道出入口坡面防護施工質量控制及生態(tài)恢復提供了有效借鑒。

對植生毯的研究目前總結了施工期當年與第二年的生態(tài)恢復情況，未能從全壽命周期進行分析研究，需在植生毯生產設計、施工工藝、長期的生態(tài)恢復效果等方面進行更加細致的研究，將植生毯的使用更加貼合于實際施工中去。