全巖石邊坡錨桿混凝土框格梁與植噴綠化施工技術(shù)

鄭 華 兵， 鄭 道 明， 陳 維

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

京滬高速鐵路山東泰安段三標(biāo)石蠟山巖石路塹長890 m，其中心最大挖深為20.2 m，最高邊坡達(dá)30 m，植噴綠化面積達(dá)22 710 m2。左側(cè)路塹設(shè)二級(jí)邊坡，右側(cè)路塹設(shè)三級(jí)邊坡，邊坡為全巖石邊坡，巖石為花崗片麻巖，灰白色，巖石破碎、裂隙發(fā)育。為提高邊坡在高速鐵路運(yùn)行期的穩(wěn)定并解決巖石邊坡的綠化問題，對(duì)該巖石路塹邊坡采用了錨桿混凝土框格梁與植噴綠化護(hù)坡新技術(shù)。其錨桿混凝土框格梁中的錨桿使邊坡巖石穩(wěn)定性提高，而且通過框格梁節(jié)點(diǎn)處的錨桿將邊坡坡體下滑力或巖石壓力傳遞給穩(wěn)定巖層，從而使巖石邊坡在錨桿的錨固力作用下達(dá)到穩(wěn)定。同時(shí)，框格梁使邊坡綠化面積“小型”化，對(duì)穩(wěn)定植噴客土起到了重要作用，這種植噴綠化護(hù)坡方法能達(dá)到全坡面綠化效果。全巖石邊坡在采用厚層基材植噴綠化護(hù)坡技術(shù)時(shí)，用噴射機(jī)把基材客土與含有混合草籽的面層土按設(shè)計(jì)厚度均勻噴射到坡面上。厚層基材植噴護(hù)坡技術(shù)主要適用于全巖石、混凝土、漿砌石邊坡上，能夠使植物生長發(fā)育，對(duì)于巖石邊坡而言，圍巖裂隙的多少及風(fēng)化程度等制約著植物根系的延伸。對(duì)于硬巖邊坡，由于裂隙很少，因此，必須使植噴的基層混合物有足夠的厚度以滿足植物根系的正常生長，采用厚層基材植噴綠化護(hù)坡技術(shù)，有效地解決了巖石邊坡無法生長植物的難題，使巖石與混凝土坡面達(dá)到完全綠化。

錨桿混凝土框格梁與植噴綠化護(hù)坡技術(shù)是利用植被涵水固土的原理穩(wěn)定巖石邊坡，同時(shí)又能美化和恢復(fù)生態(tài)環(huán)境的一種新工藝，該工藝是集巖土工程、恢復(fù)生態(tài)學(xué)、植物學(xué)、土壤、肥料學(xué)等多學(xué)科于一體的綜合工程技術(shù)。

2 邊坡錨桿施工

(1)錨桿鉆孔要求: 在巖石邊坡錨桿施工前，經(jīng)測量人員把錨桿孔位畫在巖面上(孔位誤差<±5 cm)，根據(jù)坡面上測放的孔位準(zhǔn)確安裝并固定鉆機(jī)，錨桿孔開鉆鉆孔時(shí)縱橫誤差不得超過±20 mm，高程誤差不得超過±100 mm，鉆孔傾角允許誤差±2°，鉆孔底部的偏斜尺寸不應(yīng)大于錨桿長度的3%。

(2)錨桿孔的深度與清洗要求: 錨桿孔鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度后不能立即停鉆，要求穩(wěn)定鉆進(jìn)1～2 min，預(yù)防錨桿孔未達(dá)到設(shè)計(jì)孔徑，要求實(shí)際鉆孔深度大于設(shè)計(jì)深度0.2 m以上。當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，用高壓風(fēng)槍清除孔內(nèi)的積水、浮渣及石粉，清孔順序應(yīng)自上而下。清孔完成后，應(yīng)將孔口暫時(shí)封堵以避免雜物進(jìn)入孔內(nèi)。

(3)錨桿的固定位置: 每根錨桿都要安裝對(duì)中支架，使安裝的錨桿位于孔中間，對(duì)中支架采用φ8鋼筋制作，錨桿和支架除保證對(duì)接角度外，還應(yīng)保證焊接時(shí)焊縫飽滿。在錨桿前端0.2 m處開始安裝對(duì)中支架，隨后每1.5 m設(shè)置一處對(duì)中支架，對(duì)中支架的設(shè)置如圖1所示。

錨桿采用φ32螺紋鋼制作，將錨桿外露端頭做成彎鉤狀并與框格梁的主筋焊接或綁扎牢固，錨頭采用鋼板割孔并與錨桿焊接在一起，錨頭采用35 mm厚鋼板制成，長寬均為160 mm。

圖1 錨桿對(duì)中支架示意圖

(4)錨桿孔的灌漿: 在錨桿孔灌漿時(shí)，按孔位自下而上進(jìn)行，注漿要保持0.2～0.4 MPa的工作壓力，注漿時(shí)注漿管應(yīng)插至孔底5～10 cm處，隨砂漿向錨桿孔內(nèi)注入時(shí)緩慢、勻速拔出注漿管，待注漿到孔口處應(yīng)減小工作壓力。注漿應(yīng)保證孔內(nèi)砂漿飽滿，不允許錨桿孔內(nèi)出現(xiàn)里空外滿現(xiàn)象。

3 混凝土框格梁的施工

(1)框格梁基礎(chǔ)的開挖: 混凝土框格梁施工前，先在巖石邊坡上進(jìn)行框格梁放樣，并用廣線拉出框格梁左右開挖邊線并檢查錨桿偏離框格梁中心的尺寸。同時(shí)，在放出的框格梁邊線內(nèi)進(jìn)行框格梁基礎(chǔ)的開挖，開挖采用人工持風(fēng)鎬鑿除巖石的方式從上而下進(jìn)行，開挖尺寸為深10 cm，寬40 cm，框格梁基礎(chǔ)開挖時(shí)應(yīng)注意不得過多地?fù)蟿?dòng)邊坡巖石。

(2)鋼筋的制作與安裝: 框格梁基礎(chǔ)開挖達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸后，應(yīng)將基礎(chǔ)中松動(dòng)的巖石和浮渣清除干凈后再進(jìn)行鋼筋綁扎。每批鋼筋進(jìn)入現(xiàn)場后應(yīng)分型號(hào)進(jìn)行堆放，鋼筋堆放場應(yīng)硬化，將鋼筋堆放在墊木上并用彩條布遮蓋，豎立規(guī)格標(biāo)示牌。鋼筋在制作場進(jìn)行下料和除銹、調(diào)直，經(jīng)處理合格后方可制作。

鋼筋在現(xiàn)場坡面綁扎時(shí)，鋼筋保護(hù)層厚度為50 mm，鋼筋焊接時(shí)采用雙面、單面焊均可，單面焊為10d(d為鋼筋直徑)，雙面焊為5d。錨桿的彎鉤需和框格梁主筋焊接牢固，若錨桿與框格梁的箍筋產(chǎn)生干擾時(shí)可適當(dāng)調(diào)整箍筋并注意在鋼筋綁扎、焊接時(shí)預(yù)留伸縮縫的位置。

(3)模板的安裝:在進(jìn)行 框格梁混凝土澆筑時(shí)，框格梁底部不安裝模板，左、右側(cè)模板采用小塊鋼模板和木模板相結(jié)合拼裝，模板的支撐采用固定在框格梁巖石左、右坡面上的短錨桿用鐵絲相互拉住固定模板。

(4)框格梁混凝土的澆筑: 在框格梁混凝土澆筑前，應(yīng)調(diào)配好人員與機(jī)具、原材料的準(zhǔn)備。嚴(yán)禁在澆筑過程中發(fā)生缺料中斷的情況，混凝土澆筑時(shí)，尤其是在錨孔周圍、鋼筋較密集處混凝土下料時(shí)一定要下到位并仔細(xì)振搗，以保證框格梁混凝土的澆筑質(zhì)量。框格梁分片施工，兩相鄰框格梁接觸處留2 cm寬的伸縮縫，并用浸瀝清木板填塞。

4 植噴綠化的施工

錨桿混凝土框格梁與植噴綠化施工技術(shù)主要是起到護(hù)坡綠化、減少水土流失、恢復(fù)自然環(huán)境的目的。在以往的邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)中均采用大面積噴混凝土和漿砌石的方法，該支護(hù)方式不僅不美觀，而且與自然環(huán)境也十分不協(xié)調(diào)。而采用植噴綠化技術(shù)，在巖石邊坡上采用錨桿加鋼筋網(wǎng)、三維掛網(wǎng)、錨桿混凝土框格梁與植噴綠化施工技術(shù)使純巖石邊坡的植草綠化成為現(xiàn)實(shí)。

(1)框格內(nèi)的坡面修整: 框格梁施工完成后，對(duì)框格內(nèi)坡面上的雜物、松散巖石進(jìn)行清理，使坡面基本保持平整。當(dāng)坡面淺層巖石不穩(wěn)定時(shí)，采用掛網(wǎng)與噴混凝土對(duì)巖石進(jìn)行加固并使坡面穩(wěn)定。

對(duì)坡面水的處理：對(duì)開挖出的坡面徑流、涌水進(jìn)行處理，在坡面設(shè)置排水管，將涌水引至坡底，布置好坡面平臺(tái)排水設(shè)施，使水從坡面兩端排出，并將其引至坡底排水溝中。

(2)掛網(wǎng)施工: 植噴網(wǎng)片的鋪設(shè)應(yīng)盡量與坡面平行，在已作好錨桿和排水孔的巖石植噴坡面上鋪設(shè)φ6鋼筋網(wǎng)或鍍鋅8#鐵絲網(wǎng)，網(wǎng)的規(guī)格為@20 cm×20 cm，巖石邊坡掛網(wǎng)是為了固定客土。鋼筋網(wǎng)與鐵絲網(wǎng)應(yīng)與坡面之間留3 cm保護(hù)層，將鋼筋網(wǎng)固定在錨桿外露的端頭上。為牢固起見，在靠邊和邊角處盡量多打一些錨釘進(jìn)行加固。

對(duì)于搭接的兩張鐵絲網(wǎng)重疊處應(yīng)不小于0.1 m，鐵絲網(wǎng)鋪設(shè)時(shí)應(yīng)保持坡頂處及坡體兩側(cè)的覆蓋不小于1 m，小于1 m時(shí)應(yīng)采用加密錨釘固定；對(duì)于局部不平整處，也應(yīng)加密錨釘固定。

(3)對(duì)于植噴基材的要求：植噴基材應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐募竟?jié)、土質(zhì)與自然條件的不同選用適合本地的植物種類，盡量選擇冬季是綠色的植物種子，采用適合在斜坡上生長的深根型、耐旱、耐貧瘠、抗逆性強(qiáng)的草種和喬木種進(jìn)行混合播種，選擇當(dāng)?shù)氐闹参锓N子并與其它種子配合，以達(dá)到四季長青的景觀效果。對(duì)于坡面的超挖部位，選用本地的客土裝袋堆碼在超挖邊坡上(或采用漿砌石進(jìn)行修補(bǔ))，然后在巖石邊坡上附一層結(jié)構(gòu)類似于自然土壤且能夠貯存水份和養(yǎng)份供植物生長所需的基本材料，從而亦可達(dá)到修補(bǔ)巖石邊坡的目的。

(4)植噴客土的厚度：植噴客土的厚度應(yīng)滿足巖石邊坡防護(hù)和抗雨水沖刷的能力，并適應(yīng)植物長期生長要求。植噴客土層厚度為10±2 cm，植噴客土分基層和面層二次噴射，先噴基層客土，后噴帶草種的面層，在基層施工過程中，應(yīng)注意基層的平整。

(5)植被種子：在植噴綠化施工中，植噴草種、喬木種子應(yīng)選用適合當(dāng)?shù)赝令惿L的種子，這樣實(shí)施有利于植物的生長。選擇草種時(shí)可由禾本科和豆科類4～6種植物種子混合組成，根據(jù)施工區(qū)域的氣候特點(diǎn)及邊坡土質(zhì)狀況，冷季草和暖季草搭配。在施工過程中可做適當(dāng)調(diào)整。

(6)基材混合物：它由綠化基材、種植客土、纖維和植被種子按一定的比例混合而成，其中綠化基材是本工藝的技術(shù)核心。首先通過攪拌機(jī)把綠化基材、客土、纖維及混合植被種子攪拌均勻，然后通過噴射(噴播)機(jī)的料斗，在壓縮空氣作用下，基材通過輸料管送到噴槍處與水混合后噴射到坡面上，使坡面形成植物生長層。

(7)綠化基材: 它由有機(jī)質(zhì)肥料、保水劑、速效肥、長效肥、保水劑、穩(wěn)定劑、養(yǎng)生材料、消毒劑、種植土等按一定的比例混合而成。把植噴的各種基質(zhì)材料按比例放到拌和機(jī)中，攪拌均勻且拌和時(shí)間不得小于3 min，把拌好的基材混合物送至噴射機(jī)，基層混合料與面層用噴射機(jī)分2次噴完，或者采用把面層混合料拌濕后從下向上抹上2～3 cm一層也能達(dá)到相應(yīng)效果。巖石坡面植噴基材的配比如表1所示。

(8)混合料施工順序: 在植噴綠化施工中，先施工坡面基層，然后施工帶草種的面層。在基層施工過程中，應(yīng)注意找平坡面。面層施工時(shí)，在拌料過程中加入混合植物種子，植噴施工過程中不能產(chǎn)生漏噴坡面，施工中所用種子應(yīng)采用0.1%的高錳酸鉀溶液浸泡48 h后才能使用。巖石邊坡植噴綠化草種配比如表2所示。

表1 巖石坡面植噴基材配比表

表2 巖石邊坡植噴綠化草種配比表

(9)保墑: 坡面面層植噴施工完成后，坡面采用無紡布或塑料薄膜進(jìn)行覆蓋，以達(dá)到防曬保濕的目的。在溫暖季節(jié)覆蓋無紡布進(jìn)行保墑，低溫季節(jié)為提高溫度、確保種子發(fā)芽，雨季是防止雨水沖刷。也可采用稻草、秸稈編織席子覆蓋。

5 植噴前、后期的養(yǎng)護(hù)

5.1 前期養(yǎng)護(hù)

(1) 灑水養(yǎng)護(hù)：用高壓噴霧器使養(yǎng)護(hù)水成霧狀均勻地濕潤坡面，注意控制好噴霧器噴頭與坡面的距離、噴頭移動(dòng)速度并確保無高壓射流水沖擊坡面面層土后形成徑流。養(yǎng)護(hù)期限視坡面植被生長狀況而定，一般不少于45 d。

(2) 揭除覆蓋物：當(dāng)草苗基本出齊后，應(yīng)及時(shí)揭去覆蓋物。為防止烈日將幼苗曬枯，應(yīng)在陰天或在傍晚時(shí)揭除覆蓋物。

(3) 追肥：邊坡草苗出苗后20～25 d左右，根據(jù)草苗發(fā)育情況、葉色狀況，因地制宜地補(bǔ)施氮肥和氮磷復(fù)合肥，一般生長前期以追施氮肥為主，施肥量為5～10 g/m2，遵循少量多次的原則，每10～15 d施肥一次，草苗生長中期以氮磷復(fù)合肥為主。

5.2 后期養(yǎng)護(hù)

(1) 去除雜草：雜草的生長將抑制邊坡草苗的生長并影響坡面植物的生長速度。早期應(yīng)采用適當(dāng)?shù)赜萌斯ぐ纬c化學(xué)除草相結(jié)合的方法進(jìn)行。

(2) 修剪：根據(jù)草苗生長情況應(yīng)適時(shí)修剪，使邊坡的草苗整齊、美觀，而且可以促進(jìn)邊坡植物的新陳代謝，改善密度和通氣性，減少病蟲害的發(fā)生，還可有效地抑制生長點(diǎn)較高的闊葉雜草。合理的修剪可促進(jìn)分蘗，進(jìn)而形成致密的植被，修剪應(yīng)遵守1/3原則，即每次修剪時(shí)，剪掉的部分不能超過原葉片長度的1/3。

(3) 防治病蟲害：首先應(yīng)采用各種措施改變邊坡草苗的生長條件，控制病蟲害的存活、繁殖、傳播，合理噴灌，科學(xué)施肥。在植被早期，可用50%的百菌清粉劑、70%的代森錳鋅可濕性粉劑、50%的福美雙、甲霜靈、多菌靈、乙磷鋁兌水噴霧交替使用或2種藥劑合理復(fù)配使用。

6 全巖石邊坡植噴綠化取得的效果

(1) 綠化護(hù)坡效果：錨桿框格梁與植噴綠化技術(shù)成功地在京滬高鐵泰安石蠟山開挖路塹的左、右邊坡中得到應(yīng)用，所有邊坡植噴綠化技術(shù)已于2010年11月全部施工完成并全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求，巖石邊坡得到有效的保護(hù)。石蠟山路塹左、右邊坡綠化護(hù)坡效果見圖2。

圖2 石蠟山路塹左、右邊坡綠化護(hù)坡效果圖

(2) 植物生長指標(biāo)：草籽發(fā)芽率達(dá)到97%，植物覆蓋率為98.5%，植噴綠化技術(shù)的客土肥力搭配合理，植物多年生長情況良好。

(3) 巖石邊坡的防護(hù)情況：多年來巖石邊坡的植物生長，經(jīng)過夏季的雨水沖刷，噴射的邊坡基層和面層客土未發(fā)生垮塌和流失，整個(gè)邊坡穩(wěn)定，植物生長良好，未出現(xiàn)植被脫落現(xiàn)象。

7 結(jié) 語

植噴綠化護(hù)坡新技術(shù)能恢復(fù)被破壞的生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的健康與持續(xù)發(fā)展，已成為世界各國的共識(shí)和共同面臨的任務(wù)。在國內(nèi)水電、公路、鐵路、礦山、市政等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，經(jīng)常伴隨著大量的邊坡開挖。邊坡開挖嚴(yán)重破壞了原有的植被坡面并產(chǎn)生了大量的次生裸地且伴有嚴(yán)重的水土流失現(xiàn)象，同時(shí)加劇了生態(tài)系統(tǒng)的退化。

當(dāng)邊坡采用一般支護(hù)方式:如噴漿、噴混凝土、漿砌石、錨桿+掛網(wǎng)+噴混凝土等邊坡支護(hù)方法時(shí)，主要是用以防護(hù)開挖后邊坡的巖石風(fēng)化剝落、破碎以及產(chǎn)生掉石、滑坡等現(xiàn)象。當(dāng)邊坡采用這類支護(hù)措施后，由于缺乏植物生長的環(huán)境，被破壞了的植被很難恢復(fù)。而采用植噴綠化護(hù)坡技術(shù)可以像漿砌石、噴射混凝土一樣起到對(duì)邊坡防護(hù)的作用，植噴綠化護(hù)坡技術(shù)與傳統(tǒng)的鋼性支護(hù)技術(shù)相比，雖然材料及其強(qiáng)度不同，但在功能方面仍有許多相似之處，而且植噴綠化施工其施工成本比漿砌石和噴射混凝土護(hù)坡要低許多，但生態(tài)效益則是傳統(tǒng)護(hù)坡技術(shù)所無法比擬的。另外，植噴綠化護(hù)坡技術(shù)還有一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)，就是能夠恢復(fù)由人類建設(shè)所破壞的生態(tài)環(huán)境，保持生態(tài)間的平衡。為了有效地解決和促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)，采用植噴綠化護(hù)坡技術(shù)是利用植被涵水固土的原理穩(wěn)定巖土邊坡，同時(shí)，又能達(dá)到恢復(fù)和美化生態(tài)環(huán)境的效果。