公路邊坡化學(xué)固土噴植防凍融侵蝕技術(shù)的應(yīng)用研究

■陳壽明

（南平市公路局，南平 353000）

公路邊坡化學(xué)固土噴植防凍融侵蝕技術(shù)的應(yīng)用研究

■陳壽明

（南平市公路局，南平 353000）

閩北高海拔山區(qū)公路易在冬春兩季出現(xiàn)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(xiàn)象，針對此類病害問題，開展了凍土邊坡治理工程措施結(jié)合植物防治和化學(xué)固土結(jié)合植物防治等方面的凍土災(zāi)害防治技術(shù)研究。本文以位于武夷山市S303線K366+500路基左側(cè)凍土邊坡治理工程為研究對象，采用化學(xué)固化劑JCDK-1進行邊坡固土并結(jié)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(shù)方法。

短時凍融 凍土邊坡 化學(xué)固土 噴植 護坡

0 引言

閩北地區(qū)夏季高溫，冬季嚴(yán)寒，且降雨量大，空氣潮濕，地下水豐富、在多風(fēng)和強風(fēng)的高海拔地區(qū)極易產(chǎn)生短時凍融巖土現(xiàn)象，其具體特征為每年冬春季經(jīng)常出現(xiàn)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(xiàn)象，嚴(yán)重影響交通通暢及運營安全，且增加公路養(yǎng)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(huán)境不協(xié)調(diào)，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(shè)養(yǎng)護理念極不相稱[2,3]。同時，易發(fā)生短時凍區(qū)的閩北山區(qū)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(dǎo)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(qū)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(cè)面積為300m2凍土邊坡治理工程為研究對象，采用化學(xué)固化劑JCDK-1進行邊坡固土并結(jié)合植物防護措施，探討了路塹邊坡凍融病害處治技術(shù)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(shù)方法。

1 工程概況

武夷山市S303線K366+500左側(cè)路塹邊坡高15m左右，坡度在50～70°之間，巖土質(zhì)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(qū)域位于武夷山山脈高海拔區(qū)，冬春季常出現(xiàn)凝凍雨雪天氣，受凍融循環(huán)影響，該區(qū)域內(nèi)路塹邊坡在每年冬春季經(jīng)常出現(xiàn)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(yán)重影響了交通通暢及運營安全，增加了公路養(yǎng)護成本。

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

2 化學(xué)固土噴植防凍融侵蝕護坡技術(shù)

2.1 化學(xué)固土噴植護坡技術(shù)概況

邊坡化學(xué)固土防侵蝕技術(shù)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(nèi)即可使土壤表層形成彈性、多孔膠體固結(jié)層的技術(shù)[5,6]。該膠體固結(jié)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(fēng)蝕能力，該技術(shù)作為一種水土控制技術(shù)為邊坡防護及水土保持提供了一種有效而可行的化學(xué)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(xué)固化劑JCDK-1進行固土護坡。

2.2 化學(xué)固化劑JCDK-1技術(shù)概況

JCDK-1化學(xué)固化劑是一種環(huán)保型護坡綠化穩(wěn)固劑，該產(chǎn)品能使高含水率泥漿變?yōu)槌尚味逊e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(huán)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(yōu)良性能。該新型生態(tài)邊坡穩(wěn)固劑是一種以天然礦物為主原料的綠色環(huán)保土壤改良劑，可用于不良地質(zhì)土質(zhì)的固化改良、干旱地區(qū)的綠化、沙漠治理、干旱地區(qū)或旱田的土質(zhì)改良等。

3 化學(xué)固土噴植護坡技術(shù)設(shè)計

3.1 材料要求

（1）種子

種子的選擇應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂?，播種季節(jié)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(shè)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(fù)合肥

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

（3）化學(xué)固劑

本次方案設(shè)計選用的北京中通四維公司提供的JCDK-1化學(xué)固劑是環(huán)保型護坡綠化穩(wěn)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(shù)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(yīng)為6.5～7.5。選用時，石頭、碎石、雜草、雜根應(yīng)剔除，以免堵管。本次設(shè)計采用離工點不遠(yuǎn)的黏性紅壤土，并進行過篩，質(zhì)量滿足以上要求。

（5）水

要求水質(zhì)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?fù)凉げ?/p>

規(guī)格為14～15g/m2，幅寬3.20～3.50m，符合相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2 基材配方設(shè)計

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

表1 化學(xué)固化劑噴植護坡材料配方（每100m2用量）

4 化學(xué)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(shè)鐵網(wǎng)。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(nèi)不少于4條。使其有利于培養(yǎng)基于坡面的緊密結(jié)合。

4.2 鋪設(shè)鐵絲網(wǎng)

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?？咨?0～50cm，錨桿外露10cm。坡體頂部為加強穩(wěn)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(fēng)化嚴(yán)重處，視情況將錨釘進行加長，以錨釘擊入坡體后穩(wěn)定為準(zhǔn)。

按設(shè)計的錨釘規(guī)格、入巖深度、間距垂直于坡面配置好錨釘后，鋪設(shè)14＃鍍鋅勾花鐵絲網(wǎng)（網(wǎng)目5×5cm）。網(wǎng)片從坡頂植被結(jié)合部由上至下鋪設(shè)，鐵絲網(wǎng)鋪設(shè)要張緊，網(wǎng)間上下需進行不小于5cm的搭接，網(wǎng)間左右不需進行搭接，但所有網(wǎng)片之間應(yīng)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(wǎng)片距坡面保持7cm的距離，否則用墊塊支撐。

4.3 化學(xué)固土噴植

完成坡面整治、鐵絲網(wǎng)鋪設(shè)，并做好化學(xué)固土培養(yǎng)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(huán)壓力泵，加入土壤、草籽、肥料進行循環(huán)攪拌。隨著罐內(nèi)水量加大至加滿后，再加入化學(xué)固劑進行持續(xù)5min攪拌后立即進行噴播?；臐{液因化學(xué)固劑與水進行快速化學(xué)反應(yīng)而在較短時間內(nèi)變得粘稠，因此化學(xué)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(rèn)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(diào)節(jié)化學(xué)固劑JCDK-1用量以達(dá)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(yīng)壓茬40cm，噴下的種子泥漿應(yīng)當(dāng)具有良好的附著力以及明顯的顏色，不遺漏，不重復(fù)，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(jié)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(wǎng)上基材厚度應(yīng)保證2～3cm。

4.4 覆蓋無紡布

噴播當(dāng)天應(yīng)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(yīng)控水，揭布后及時補水，時間最好選在15∶00之后揭布。

4.5 養(yǎng)護

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

5 化學(xué)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(cè)路塹邊坡為試驗工點，實施化學(xué)固土噴植防凍融侵蝕技術(shù)，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(xué)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(xiàn)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(xué)固劑噴植護坡實施坡面狀況前后對比

7 結(jié)語

根據(jù)工程試驗結(jié)果來看，采用JCDK-1化學(xué)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(zāi)減災(zāi)綠色環(huán)保護坡技術(shù)，可替代目前對該類公路邊坡采取的工程加固防護措施，環(huán)保及經(jīng)濟效益顯著。此外，該項季節(jié)性短時凍土路基邊坡固坡護坡技術(shù)的成功應(yīng)用，對于改善和有效治理南平地區(qū)乃至其它短時凍區(qū)路塹地質(zhì)災(zāi)害，維護生態(tài)環(huán)境，降低公路養(yǎng)護成本，促進經(jīng)濟節(jié)約型交通均具有重要的實踐意義，針對類似短時凍區(qū)路基邊坡治理具有推廣價值。

[1]深圳市市場監(jiān)督管理局.SZDB/Z31-2010,深圳市邊坡生態(tài)防護技術(shù)指南.

[2]福建省高速公路建設(shè)總指揮部.福建省高速公路邊坡生態(tài)恢復(fù)施工標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)指南 邊坡生態(tài)恢復(fù)施工分冊.2011.04.

[4]福州繞城高速公路有限責(zé)任公司.福州繞城高速公路（西北段）邊坡生態(tài)恢復(fù)施工標(biāo)準(zhǔn)化指南.2009.07.

[5]福建省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.DB35/T 1107-2011,福建省公路綠化設(shè)計規(guī)范.

[6]福建省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.DB35/T 1109-2011,福建省公路綠化養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范.