沁河河口水庫施工道路水土保持方案設(shè)計

張宇華，張春滿

（黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 開封 475003）

0 引言

河口村水庫位于河南省濟(jì)源境內(nèi)、黃河一級支流沁河最后一段峽谷出口處，是控制沁河洪水、徑流的關(guān)鍵工程。水庫總庫容3.17億m3，最大壩高122.5 m，屬大（2）型工程［1］。 河口村水庫場內(nèi) 2#道路屬于前期工程，是通往左壩肩、溢洪道、引水洞和泄洪洞進(jìn)口的主要施工道路。水庫建成后，該道路改為永久道路。

2#道路為山區(qū)道路，大部分路段在高山陡崖處，施工過程中不可避免地出現(xiàn)高邊坡和坡面掛渣的現(xiàn)象，造成水土流失嚴(yán)重，自然生態(tài)被破壞的問題。因此，需對2#道路進(jìn)行水土保持方案設(shè)計。

1 河口村水庫2#施工道路工程概況

2#施工道路位于沁河左岸，起點與金灘大橋相接，高程為181.20 m，終點在泄洪洞進(jìn)口，高程為291.00 m，路線全長2.077 km。道路沿線地勢起伏較大，多懸崖、深溝，沿線沖溝發(fā)育，存在崩塌體等不良地質(zhì)現(xiàn)象。線路區(qū)域主要為基巖山坡，沖溝部位為洪積物、坡積物，局部地段經(jīng)過崩塌體。

2#道路在開挖后，大部分為巖質(zhì)邊坡，局部為土質(zhì)邊坡。巖質(zhì)邊坡的最大開挖高度約44 m，土質(zhì)邊坡的最大開挖高度約24 m。大部分邊坡呈裸露狀態(tài)（部分邊坡已經(jīng)采取混凝土噴錨支護(hù)），容易產(chǎn)生水土流失，所以，需要進(jìn)行水土保持。另外，2#道路沿線有10處沖溝，都不同程度地存在大量松散的高填方邊坡，這些邊坡坡度較陡（坡比在 1∶1～1∶1.3之間），高差較大（最大高差60 m），遇雨季水流沖刷，易產(chǎn)生水土流失，危及邊坡穩(wěn)定，破壞邊坡生態(tài)。因此，高填方邊坡也需要進(jìn)行水土保持。

2 河口村水庫2#施工道路水土保持設(shè)計

2．1 設(shè)計依據(jù)

嚴(yán)格執(zhí)行《中華人民共和國水土保持法》、《中華人民共和國水土保持法實施條例》等有關(guān)法律、法規(guī)，堅持以“預(yù)防為主、全面規(guī)劃、綜合防治、因地制宜、加強(qiáng)管理、注重效益”的水土保持方針，根據(jù) 《開發(fā)建設(shè)項目水土保持方案技術(shù)規(guī)范》（SL204—98）、《水土保持綜合治理規(guī)劃通則》（GB／T5772—1995）、《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范》（GB／T16453—1996）、《水土保持綜合治理效益分析》（GB／T15774—1995）、《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》（SL190—96），按照最大限度減少2#施工道路兩側(cè)水土流失的原則，設(shè)計水土保持方案。

2．2 防止水土流失的主要措施

防止2#施工道路邊坡水土流失措施有工程保護(hù)措施和植被恢復(fù)措施［2］。工程保護(hù)措施有擋渣墻、攔石網(wǎng)，生態(tài)袋及植生袋、主動防護(hù)網(wǎng)（SNS）、菱形或城門洞型網(wǎng)架護(hù)坡、截水溝、排水溝及急流槽等。植被恢復(fù)措施有人工播種及栽種、客土噴播（TBS植物噴播技術(shù)、GKS植被混凝土噴播技術(shù)、高次團(tuán)粒噴播技術(shù)）、生態(tài)袋、植生袋、三維植被網(wǎng)、土工格柵網(wǎng)、網(wǎng)格護(hù)坡等。

2．3 開挖邊坡治理

2．3．1 治理方案選擇

根據(jù)水土保持設(shè)計原則、邊坡開挖高度、邊坡類型及地質(zhì)情況，采取以下治理方案。

（1）對于邊坡高度低于20 m的巖質(zhì)邊坡、相對較密實的土夾石或土坡，采用坡腳種植爬墻虎及紫穗槐，以恢復(fù)邊坡生態(tài)。

（2）對高于20 m的邊坡，考慮到邊坡較高，因采用爬墻虎綠化邊坡需要的時間太長 （爬墻虎每年生長速度一般在1～2 m），所以采用客土噴播技術(shù)進(jìn)行植被恢復(fù)。

（3）對于相對較高的松散邊坡，如較破碎易風(fēng)化的巖石邊坡和松散的土加石邊坡，由于其自身抗沖能力差，種植爬墻虎不能提高抗沖能力，采用客土噴播這種具有較強(qiáng)防沖能力及保護(hù)能力的植被護(hù)坡形式。

（4）對于已經(jīng)噴錨支護(hù)的邊坡，雖已滿足水土流失的要求，但不符合生態(tài)恢復(fù)的要求，也需要考慮植被恢復(fù)。對低于20 m的邊坡，采用種植爬墻虎及紫穗槐護(hù)坡；對于高于20 m的邊坡，采用客土噴播技術(shù)進(jìn)行護(hù)坡。

2．3．2 主要治理技術(shù)

客土噴播技術(shù)是先在邊坡上打錨桿 （或錨釘），掛復(fù)合材料網(wǎng)（高鍍鋅鐵絲網(wǎng)或土工網(wǎng)），然后將植物草籽及植生基材混合料噴射到坡面上，形成植被?？屯羾姴ゼ夹g(shù)可分為客土噴植技術(shù)、TBS植物噴播技術(shù)、植被混凝土護(hù)坡綠化技術(shù)和高次團(tuán)粒噴播技術(shù)。

（1）客土噴植是在土中加一些附屬材料（如泥炭土、保水劑、復(fù)合肥等），把這些土或土的混合料噴在坡面上。這種噴播技術(shù)未改變土的物理性質(zhì)，不能防止沖刷，一般用于較緩的土質(zhì)邊坡。

（2）TBS植物噴播技術(shù)是在土或土的混合料中添加高分子材料黏合劑，以加強(qiáng)混合料與坡面粘接和抗沖能力。但是，這種高分子材料在紫外線照射下容易分解，影響綠化及抗沖能力效果，一般用于較緩的或破碎的軟巖邊坡。

（3）植被混凝土護(hù)坡綠化技術(shù)是以水泥作黏合劑，同時添加一定量的混凝土綠化添加劑 （如GKS植被混凝土）。此基質(zhì)凝固之后，有一定的力學(xué)強(qiáng)度，不龜裂、不沖刷、不流失。該方法適用于各種巖質(zhì)邊坡護(hù)坡綠化，但其施工過程復(fù)雜，并且后期需要大量養(yǎng)護(hù)，否則會造成植被因失去水分而不能生長。同時，如果水泥摻量不當(dāng)，容易影響植被的生長。

（4）高次團(tuán)粒噴播技術(shù)使用的是富含有機(jī)質(zhì)和黏粒的客土材料。在噴播瞬間，客土材料與團(tuán)粒劑混合，并在空氣的作用下誘發(fā)團(tuán)粒反應(yīng)，形成與自然界表土具有相同團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的人造綠化基盤。由于噴播瞬間會發(fā)生疏水反應(yīng)，所以黏結(jié)力極強(qiáng)的綠化基盤牢固地吸附于坡面上［3～4］。人造綠化基盤能起到防止風(fēng)化坡面的巖石加速風(fēng)化的作用，抵抗雨蝕和風(fēng)蝕，防止水土流失，并且不需要后期養(yǎng)護(hù)。該技術(shù)適用于各類巖質(zhì)和土質(zhì)邊坡。高次團(tuán)粒在許多高速公路、水電工程的高邊坡植被綠化都展現(xiàn)出了良好的效果。如，河南新鄉(xiāng)寶泉抽水蓄能電站上水庫的部分邊坡綠化就是采用這種技術(shù)。

本工程從抗沖能力強(qiáng)、綠化效果好、后期養(yǎng)護(hù)小的角度出發(fā)，對高于20 m的穩(wěn)定邊坡（包括高于20 m的噴錨支護(hù)邊坡）和松散的邊坡，采用高次團(tuán)?？屯羾姴ゼ夹g(shù)進(jìn)行水土保持及生態(tài)恢復(fù)。高次團(tuán)?？屯羾姴ブ参锿梁?0 cm。噴射前，鋪設(shè)高鍍鋅鐵絲網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格為8 cm×8 cm。鐵絲網(wǎng)采用錨桿（或錨釘）固定，錨桿長50～100 cm（土坡及破碎巖石邊坡可以加長到2～3 m），呈梅花形布置，間排距均為1 m。植物采用0.3狗牙根+0.7荊條草灌混播。

2．3．3 植物栽種技術(shù)

對于邊坡高度在20 m以下的邊坡（含已噴錨支護(hù)邊坡），采用的水土保持及生態(tài)恢復(fù)措施是在坡腳種植紫穗槐及爬墻虎。紫穗槐間距為1.0 m，爬墻虎采用扦插植種，間距為0.3 m。對于邊坡坡腳緊挨排水溝的路段，內(nèi)側(cè)墻內(nèi)鋪填植物土，以供植物生長。對于部分基巖邊坡，需加高排水溝內(nèi)側(cè)墻，加高高度為0.5 m，用強(qiáng)度等級為M7.5的沙漿砌筑塊石。對于排水溝處于沖溝位置的部分道路，排水溝距離坡腳有一定距離，一般2～5.0 m，可考慮植種喬木，如108楊樹等，楊樹株距、行距均為2.0 m。

2．4 高填方邊坡坡面治理

2．4．1 治理方案選擇

2#道路高填方坡面比較陡，大部分邊坡在1∶1.0～1∶1.3左右，且基本未經(jīng)碾壓。為保證高填方穩(wěn)定，確保坡面覆土后能夠生長植物，一般采用砌石護(hù)坡、砌石網(wǎng)格護(hù)坡、三維植被網(wǎng)、主動防護(hù)柔性網(wǎng)、坡腳設(shè)擋渣墻攔截、生態(tài)袋或植生袋鋪設(shè)等措施。

（1）砌石護(hù)坡是比較常規(guī)的護(hù)坡辦法，但投資高。同時，高填方邊坡不穩(wěn)定，易產(chǎn)生沉降、塌陷，施工比較困難。

（2）網(wǎng)格護(hù)坡是在坡面用混凝土或漿砌石做網(wǎng)格骨架，網(wǎng)格內(nèi)覆土。這種結(jié)構(gòu)投資比砌石護(hù)坡節(jié)省，但適應(yīng)基礎(chǔ)變形的能力較差，一般用于較低的坡面，不適用于較高和較陡的不穩(wěn)定邊坡。

（3）主動防護(hù)柔性網(wǎng)是將鋼絲網(wǎng)或塑料網(wǎng)鋪在坡面上。該結(jié)構(gòu)可以防止坡面滾石，但不能解決坡面小顆粒的流失。同時，鋼絲網(wǎng)需要通過錨桿固定，錨桿需要5～8m才能穿過坡面固定，因此在松散的陡坡上施工較困難。

（4）生態(tài)袋是用聚丙烯和其他高分子材料復(fù)合制成，耐腐蝕，耐微生物分解，抗紫外線，有一定柔性。袋內(nèi)裝有植物種子和植物營養(yǎng)土，可以直接生長出植物。生態(tài)袋不僅可以保護(hù)邊坡，而且適應(yīng)基礎(chǔ)變形，可以用于較陡邊坡上，但投資偏高。植生袋和生態(tài)袋性質(zhì)差不多，植生袋投資比生態(tài)袋較節(jié)省，但使用壽命短，一般不超過10年。

根據(jù)上述分析，最終選定方案為：（1）3#、4#、5#及6#沖溝比較高，高填方下部為8#道路，為確保邊坡安全及植被的良好恢復(fù)，其下部采用網(wǎng)格護(hù)坡，網(wǎng)格內(nèi)覆土，植草種樹，恢復(fù)植被；上部采用生態(tài)袋防護(hù)恢復(fù)植被。（2）1#、2#沖溝相對穩(wěn)定，邊坡稍緩，全部采用網(wǎng)架護(hù)坡；10#沖溝位于2#路末端、泄洪洞進(jìn)口邊坡上部，為確保后期泄洪洞進(jìn)口開挖的安全，該段高填方邊坡采用網(wǎng)格護(hù)坡。（3）其他沖溝，高填方邊坡高度一般在10 m左右，流失不是很大，邊坡下部有大量茂密植被，可以阻攔部分流失，為節(jié)省投資，采用坡腳設(shè)擋渣墻，坡面鋪設(shè)植生袋的方案保護(hù)邊坡及恢復(fù)植被。

2．4．2 主要技術(shù)措施

（1）網(wǎng)格護(hù)坡。由于網(wǎng)格護(hù)坡不適用于較高和較陡的邊坡，所以，對于 3#、4#、5#及 6#較高沖溝，15 m以下采用網(wǎng)格護(hù)坡。網(wǎng)格護(hù)坡骨架為菱形網(wǎng)格骨架，骨架寬、高均為0.5 m，網(wǎng)格尺寸為3.0 m×3.0 m；網(wǎng)架護(hù)坡每隔10 m設(shè)置一道支撐梁，以增加穩(wěn)定；骨架內(nèi)植草（樹），恢復(fù)植被。

（2）生態(tài)袋（植生袋）護(hù)坡。 3#、4#、5#及 6#沖溝邊坡菱形網(wǎng)架以上采用鋪設(shè)生態(tài)袋恢復(fù)邊坡植被。生態(tài)袋裝土前單個尺寸為970 mm×430 mm （長×寬），裝填后標(biāo)準(zhǔn)尺寸為850 mm×380 mm×140 mm （長×寬×高），單袋裝沙土量為60 kg。生態(tài)袋隨高填方坡比自然碼砌，袋與袋之間采用三角聯(lián)結(jié)扣連接。生態(tài)袋種植植物同高次團(tuán)粒噴播，采用袋內(nèi)與土混裝或直接噴涂在生態(tài)袋表面。

植生袋是采用自動化的機(jī)械設(shè)備將種子準(zhǔn)確均勻的定植在營養(yǎng)膜上，植生袋分4層，最外層為尼龍纖維網(wǎng)，次外層為無紡布，中層為植物種子，次內(nèi)層為能在短期內(nèi)自動分解的無紡棉纖維布 （或者紙漿層）。植生袋的規(guī)格：裝土前單個尺寸40 cm×60 cm，裝土后尺寸為35 cm×55 cm×14 cm，植生袋種植植物同高次團(tuán)粒噴播。

2．4．3 坡面排水

2#道路有幾處沖溝位于涵洞出口，并且1#～6#沖溝坡面范圍比較大，在設(shè)置網(wǎng)格、生態(tài)袋及植生袋護(hù)坡時，為防止涵洞及坡面雨水沖刷高填方坡面，確保生植護(hù)坡措施穩(wěn)定和安全，需將涵洞及坡面的水流排出高填方坡面。其排水方式為：在涵洞出口設(shè)置跌水，并接急流槽至高填方坡腳；在沖溝坡面每隔10～15 m設(shè)置橫向排水溝，使其與急流槽連接，將坡面來水引出高填方坡面。急流槽為矩形斷面，尺寸為1.0 m×1.0 m，側(cè)墻厚0.4 m，底板厚0.3 m，每隔5.0 m設(shè)一穩(wěn)定基座。橫向排水溝尺寸為0.5 m×0.5 m。急流槽和橫向排水溝均采用漿砌石砌筑。

2．4．4 擋渣墻布置

為防止高填方順坡面滑移坍塌，該工程考慮在高填方坡腳砌筑漿砌石擋渣墻。擋渣墻為重力式，采用漿砌石砌筑，高度根據(jù)坡面坡腳的寬度及坡度確定，一般在2.0～4.0 m左右。

3 結(jié)語

綜上所述，河口村水庫2#道路水土保持方案為：（1）對于開挖邊坡，20 m以下的穩(wěn)定邊坡（包括噴錨支護(hù)邊坡），采用在坡腳種植爬墻虎及紫穗槐的方法，20 m以上的穩(wěn)定邊坡（包括噴錨支護(hù)邊坡）和相對較高的松散邊坡，采用高次團(tuán)粒噴播技術(shù)。（2）對于高填方邊坡，采用菱形網(wǎng)格護(hù)坡和鋪設(shè)生態(tài)袋及植生袋相結(jié)合的措施，保護(hù)邊坡及恢復(fù)生態(tài)。

［1］鄭會春，李澤民，竹懷水，等．沁河河口村水庫工程可行性研究報告［R］．鄭州:黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司，2009:1-2．

［2］馬連城，鄭桂斌．我國水利水電工程高邊坡的加固與治理［J］．水力發(fā)電，2000（01）:32-35.

［3］劉波，李英平，陳國立．巖石路塹邊坡防護(hù)客土噴播立體綠化技術(shù)［J］．市政技術(shù)，2004，22（2）:74-75．

［4］章恒江，鄒東平，史文飛．客土噴播綠化防護(hù)技術(shù)的實踐與探索［J］．公路，2004（11）:210-212．