TBS植被在邊坡防護(hù)中的應(yīng)用

王 建 民， 王 彩 紅

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

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TBS植被在邊坡防護(hù)中的應(yīng)用

王 建 民， 王 彩 紅

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

安徽績(jī)溪抽水蓄能電站在建設(shè)過程中，將TBS植被技術(shù)大量應(yīng)用于邊坡防護(hù)中，用以替代傳統(tǒng)拱形骨架防護(hù)、框格梁混凝土等邊坡防護(hù)措施，其安全風(fēng)險(xiǎn)降低并具有一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，使整個(gè)電站的生態(tài)環(huán)境得到了有效的改善，在日后各類工程建設(shè)邊坡處理中，TBS植被防護(hù)必將成為環(huán)保和貼近自然的邊坡防護(hù)措施。介紹了TBS植被在邊坡防護(hù)中的應(yīng)用。

TBS植被；邊坡防護(hù)；安徽績(jī)溪抽水蓄能電站；應(yīng)用

1 概 述

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，水利、水電、公路、高鐵等各類大型工程項(xiàng)目在全國(guó)范圍陸續(xù)上馬實(shí)施，這類工程項(xiàng)目在修建過程中不可避免地要大面積開挖山體、形成裸露的邊坡。在傳統(tǒng)的邊坡防護(hù)中，土質(zhì)邊坡的防護(hù)形式多為拱形骨架支護(hù)、網(wǎng)格梁防護(hù)及護(hù)面墻等，這類邊坡防護(hù)形式雖然能達(dá)到綠化效果，但勞動(dòng)強(qiáng)度大且大量施工人員處在邊坡上作業(yè)，施工成本高，安全隱患大；而巖質(zhì)邊坡防護(hù)形式多為噴錨支護(hù)，直接造成邊坡生態(tài)環(huán)境不可逆的結(jié)果。安徽績(jī)溪抽水蓄能電站工程近10萬m2全、強(qiáng)風(fēng)化及中等風(fēng)化巖質(zhì)邊坡最初的設(shè)計(jì)防護(hù)形式為拱形骨架支護(hù)、網(wǎng)格梁防護(hù)及護(hù)面墻等，工程建設(shè)過程中，各參建單位高度重視邊坡生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)，最終確定將這些邊坡防護(hù)形式調(diào)整為TBS植被防護(hù)，從而使整個(gè)電站的生態(tài)環(huán)境得到了有效改善，亦降低了工程造價(jià)。

2 實(shí)施TBS植被護(hù)坡的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題

TBS植被護(hù)坡技術(shù)是使用經(jīng)改進(jìn)的混凝土噴射機(jī)將拌和均勻的厚層基材混合物按設(shè)計(jì)厚度噴射到巖石坡面上，是集巖土工程學(xué)、植物學(xué)、土壤學(xué)、肥料學(xué)、高分子化學(xué)和環(huán)境生態(tài)學(xué)等多學(xué)科于一體的綜合工程技術(shù)。通過植被根系的力學(xué)加固和地上生物量的水文效應(yīng)達(dá)到護(hù)坡和改善生態(tài)環(huán)境的目的。TBS植被用于邊坡防護(hù)工程施工遇到的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題為：

(1)厚層基材是該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵，厚層基材由綠化基材(簡(jiǎn)稱GBM)、纖維、植壤土三部分組成，是植被種子生長(zhǎng)發(fā)育、根系發(fā)展的基體。由有機(jī)質(zhì)、生物菌肥、粗細(xì)纖維、PH值調(diào)整劑、全價(jià)緩釋肥、保水劑、消毒劑、植壤土和水組成，其技術(shù)指標(biāo)的確定是關(guān)鍵。

(2)確定適宜TBS植被防護(hù)邊坡坡比與巖質(zhì)條件的邊界條件，為施工范圍的應(yīng)用與推廣提供依據(jù)?？?jī)溪抽水蓄能電站施工情況表明：TBS植被防護(hù)適合于坡比不陡于1∶0.75的全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化及中等風(fēng)化巖質(zhì)邊坡。

(3)綠化植物的選擇及配比參數(shù)的確定是TBS植被防護(hù)的另一關(guān)鍵技術(shù)，是體現(xiàn)日后效果的前提，應(yīng)做到與當(dāng)?shù)刂参锷鷳B(tài)相適宜且生長(zhǎng)條件好，并可達(dá)到四季常青最好。

(4)TBS植被防護(hù)施工工藝與養(yǎng)護(hù)方法的確定。TBS植被防護(hù)前期施工時(shí)間較短，但最終效果要看過程養(yǎng)護(hù)的方法是否得當(dāng)和及時(shí)。

3 施工工藝及方法

3.1 工藝流程及基質(zhì)配合比

(1)TBS植被防護(hù)工藝流程見圖1。

(2)基質(zhì)配合比。

每100 m2坡面(按10 cm厚度計(jì))基質(zhì)配合比見表1。施工用水根據(jù)噴射情況進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到既能粘結(jié)在巖面上、又不致產(chǎn)生流淌為宜。

以上為理論建議配比，可根據(jù)實(shí)際土質(zhì)及坡面情況做適當(dāng)調(diào)整。

3.2 施工方法

3.2.1 施工準(zhǔn)備

TBS植被防護(hù)的主要準(zhǔn)備工作有料場(chǎng)及拌和站場(chǎng)地確定、施工用水及資源配置與坡面清理等。

(1)料場(chǎng)及拌和場(chǎng)地。

圖1 TBS植被防護(hù)工藝流程圖

表1 每100 m2坡面(按10 cm厚度計(jì))TBS基質(zhì)配合比表

生產(chǎn)料場(chǎng)的位置根據(jù)邊坡施工范圍確定，以靠近和集中為原則。料場(chǎng)主要堆放施工種植土、草纖維、泥炭土等大件物資，還要根據(jù)施工強(qiáng)度設(shè)置1～2臺(tái)JZC350型滾筒攪拌機(jī)集中拌和基質(zhì)，采用農(nóng)用車(5 t)轉(zhuǎn)運(yùn)的方式將其運(yùn)輸?shù)筋A(yù)噴播的邊坡下。所有材料集中堆放，雨天采用塑料布覆蓋保護(hù)。

(2)施工用水。

施工用水采用邊坡施工附近的沖溝常流水，但需保證日常用水量，若水量供應(yīng)難以保證，需尋找穩(wěn)定的水源，采用布置供水管路和多級(jí)泵提供動(dòng)力、設(shè)置蓄水池等措施，以保證TBS植被防護(hù)施工及日后長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)過程中的用水需要。在邊坡頂部鋪設(shè)φ63 PE管道作為主供水管道，φ50及φ25作為分管分流澆灌邊坡后期植物，保障植物的正常需水。

(3) 班組配置。

根據(jù)分區(qū)工程量大小及其分布情況，為便于組織均衡生產(chǎn)、連續(xù)施工協(xié)調(diào)管理，實(shí)現(xiàn)各施工段之間的平行流水作業(yè)并考慮進(jìn)場(chǎng)隊(duì)伍的技術(shù)施工能力和安全保證，每個(gè)班組配齊鋪網(wǎng)、錨桿和噴播三個(gè)專業(yè)工種的人員，按鋪網(wǎng)——錨桿——噴播流水作業(yè)需要逐段進(jìn)行，具備規(guī)模后開始TBS噴播作業(yè)，待坡面錨桿全部結(jié)束后，所有前置工作作業(yè)人員轉(zhuǎn)為噴播和養(yǎng)護(hù)作業(yè)。

3.2.2 施工方法

(1)坡面處理。

績(jī)溪抽水蓄能電站邊坡巖體多由粗斑?；◢弾r組成，其表層剝落嚴(yán)重，個(gè)別邊坡在馬道及坡腳處表層脫落物堆積嚴(yán)重，局部厚度達(dá)30 cm。采用人工鏟除堆積體、出露邊坡原貌的方法修整坡面。對(duì)于個(gè)別坡面浮石、危石較多的，采用人工攜帶小型工具逐個(gè)清理的方式；為防止塊石滾落到坡腳公路上，在坡腳設(shè)置鋼管護(hù)欄，綁扎腳手片攔擋，護(hù)欄上懸掛警戒牌。為確保道路行車安全，公路施工段前后30 m各放置一套警示告示牌，夜間安放反光安全錐，并在主要設(shè)備上設(shè)置安全警示燈等。對(duì)于邊坡清理下來的浮渣，采用農(nóng)用車將其及時(shí)清運(yùn)至指定的棄渣場(chǎng)。

(2)鋪網(wǎng)與釘網(wǎng)。

鋪網(wǎng)：網(wǎng)片采用PVC鐵絲網(wǎng)，單片網(wǎng)材的尺寸為2 m×20 m，長(zhǎng)度根據(jù)需要裁剪，坡頂延伸30～50 cm并用樁釘固定。坡頂固定后，自上而下鋪設(shè)，左右兩片之間搭接寬度約為10 cm，可根據(jù)坡面平整度適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，以最終搭接不拉裂為準(zhǔn)。

釘網(wǎng)：網(wǎng)材固定采用灌漿錨桿+貼面錨釘相結(jié)合的方式。

錨桿鉆孔作業(yè)平臺(tái)采用座板式安全帶吊主繩+副繩配自鎖防墜器的形式，既保證了施工的精度和可操作性，又保證了安全和可靠性。

固定錨桿設(shè)置于各網(wǎng)片搭接處，深度為100 cm，間距為2 m×2 m，孔內(nèi)注入水泥砂漿固定。

鉆孔采用YL18型手風(fēng)鉆，鉆孔進(jìn)尺采用漸進(jìn)輪替法。開孔時(shí)采用L=50 cm鉆桿先行鉆入，待鉆桿進(jìn)尺到位后，拔出短鉆桿，更換L=120 cm長(zhǎng)鉆桿繼續(xù)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度，TBS植被防護(hù)錨桿結(jié)構(gòu)見圖2。

貼面錨釘錘擊到底，遇阻礙處采用電錘適當(dāng)引孔，將錨桿植入起貼面作用，深度為35 cm。

根據(jù)坡面的實(shí)際情況，在坡面起伏較大的區(qū)域采用“L”形φ6鋼錨釘，長(zhǎng)度為8～15 cm，起張網(wǎng)作用。所有釘網(wǎng)作業(yè)工作均采用人工懸吊安全繩、佩戴安全帶、手持小型風(fēng)鉆結(jié)合電錘完成。貼面錨桿結(jié)構(gòu)見圖3。

圖2 TBS植被防護(hù)剖面圖

圖3 貼面錨釘剖面圖

(3)墊木條。

坡面釘網(wǎng)結(jié)束后，為了增加坡面的粗糙度并保證基質(zhì)在坡面停留的穩(wěn)定性以及便于基質(zhì)厚度的控制作業(yè)，根據(jù)坡面的實(shí)際情況，在坡面與網(wǎng)材之間梅花形布置木條。木條尺寸依據(jù)坡面的具體情況適當(dāng)調(diào)整。邊坡網(wǎng)片、錨桿(釘)、墊木條效果見圖4。

(4)引 流。

在前期坡面滲水調(diào)查的標(biāo)記點(diǎn)處采用打孔或人工掏挖的方式形成孔洞，在其內(nèi)部插入排水管，用水泥砂漿封閉孔口，以保證滲水全部排到排水管內(nèi)，排水管由滲水口引流到坡腳，從而起到保護(hù)坡面免受沖刷的作用。

(5)厚層基材的噴播。

釘網(wǎng)等工序完成后進(jìn)行厚層基材的噴播。將粘合劑、植物纖維、泥炭土、種植土、復(fù)合肥、種子等混合干料按比例攪拌均勻后用噴射泵和空壓機(jī)將干料送至噴射管口，在噴射管口將混合土與適量的水混合后噴射在坡面和鐵絲網(wǎng)上，采用水量控制，使噴射在巖面上的基質(zhì)稠度達(dá)到既能粘結(jié)在巖面，又不致發(fā)生流淌為宜。施工噴射一次性完成，現(xiàn)場(chǎng)噴播厚度、均勻度、種子密度等應(yīng)滿足要求。厚層基材噴播效果見圖5。

圖4 邊坡鋪設(shè)完成的網(wǎng)片、錨釘(桿)及墊木條

圖5 厚層基材噴播施工

植物種子的選擇：

針對(duì)績(jī)溪地區(qū)氣候、水文條件、邊坡現(xiàn)狀及施工時(shí)間，為了保證坡面具有良好的生態(tài)效果并發(fā)揮水土保持作用，降低養(yǎng)護(hù)時(shí)間和管理強(qiáng)度，最大可能地體現(xiàn)立體景觀與長(zhǎng)久的多物種生態(tài)群落，最終確定的物種群落為灌草型，具體選擇的植物種子如下：

冷季型草本:高羊茅(2 g/m2)；

暖季型草本:百喜草(3 g/m2)、 狗牙根(1 g/m2)；

豆 科:紫花苜蓿(1 g/m2)；

灌木類:紫穗槐(2 g/m2)、 胡枝子(1.5 g/m2)、 馬棘(1.5 g/m2)、多花木蘭(2 g/m2)、 刺槐(1 g/m2)；

花 類：野花組合(1 g/m2)。

(6) 覆蓋無紡布。

厚層基材噴播完成后，在噴播的表面覆蓋單層無紡布，采用U型鐵釘固定，以減少降雨對(duì)厚層基材的沖刷，同時(shí)減少邊坡表面的水分蒸發(fā)，從而進(jìn)一步改善種子的發(fā)芽與生長(zhǎng)環(huán)境。

(7)養(yǎng)護(hù)管理措施。

噴播結(jié)束后，即進(jìn)入正常的養(yǎng)護(hù)管理階段，主要工作內(nèi)容為澆灌與施肥。

①澆灌養(yǎng)護(hù)。

6～9月期間：邊坡基質(zhì)中的植物處入萌動(dòng)、發(fā)芽階段，除雨季外，應(yīng)保持邊坡濕潤(rùn)，將澆水頻率控制1～2次/d；待所有物種完全出苗并趨于成熟時(shí)可適當(dāng)減少養(yǎng)護(hù)澆水的頻率，改為1次/d或1次/(2～3)d，視具體情況而定。遵循“間干間濕”原則。

10月～次年3月期間：邊坡植物逐漸進(jìn)入冬季休眠準(zhǔn)備期，部分植物會(huì)呈現(xiàn)葉片發(fā)黃、脫落現(xiàn)象，最終到完全休眠狀態(tài)；只有部分當(dāng)?shù)厝肭值亩疚锓N與高羊茅等勉強(qiáng)見綠，此時(shí)，為了保持一定效果，采用補(bǔ)充水份的方法進(jìn)行調(diào)整，頻率為1次/周。

次年4～6月期間：種植區(qū)氣溫逐步回升，冬眠的植物逐漸蘇醒，為了加速植物的返青速度并提高返青率，干旱季節(jié)將澆水頻率控制為1次/3 d。進(jìn)入梅雨期后不再澆水。

次年7～9月期間：當(dāng)?shù)仉m然進(jìn)入了干旱炎熱的夏季，但邊坡植物基本度過了一個(gè)自然水文年，成熟度提高，根系發(fā)達(dá)，抗沖刷性增強(qiáng)，保持澆灌2次/周即可。

次年10月后：邊坡植物經(jīng)歷了一個(gè)完整的水文年，部分植物的各種習(xí)性基本適應(yīng)了當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境，形成了較為穩(wěn)定的植被群落存活于邊坡上，少部分植物完成護(hù)坡使命后逐漸被淘汰，當(dāng)?shù)匾吧参镆岔槃?shì)侵入而形成群落，如此遵循了自然界“優(yōu)勝劣汰”法則。根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)調(diào)整灌水量。

② 施 肥。

邊坡的立地條件嚴(yán)酷，保水保肥能力較差，施肥對(duì)邊坡植物的生長(zhǎng)就顯得尤為重要。但是，為了使各種植物能夠達(dá)到平衡生長(zhǎng)的狀態(tài)，種間競(jìng)爭(zhēng)正常，最終達(dá)到邊坡植物多樣性群落，必須適當(dāng)調(diào)整好施肥種類和施肥量，把握好施肥季節(jié)和施肥時(shí)間，合理調(diào)整肥料在植物間的供需關(guān)系。根據(jù)邊坡的實(shí)際情況與選擇植物的特性等進(jìn)行綜合考慮后決定采用以下四種施肥方式。

斷奶肥：邊坡植物趨于成熟時(shí)，采用人工手播的方式施撒硫酸鉀型復(fù)合肥N∶P∶K=15∶15∶15，用量為8 g/m2，撒施后及時(shí)跟蹤澆透水一次，以防燒苗，追肥時(shí)由專人看管，水量為不多不漏，施肥時(shí)間為9月底。

越冬肥：植物進(jìn)入冬天前，必須儲(chǔ)存足夠的越冬能量，采用人工手播的方式施撒硫酸鉀型復(fù)合肥N∶P∶K=16∶16∶16，用量為10 g/m2，撒施后及時(shí)跟蹤澆透水一次，施肥時(shí)間為11～12月。

返青肥：次年5月，春季氣溫回升，雨水漸增，對(duì)植物的生長(zhǎng)重新創(chuàng)造了良好的條件，枯黃、植物的休眠狀態(tài)被打破而進(jìn)入返青期。為了使植物及早從逆境中解脫并提高返青率， 必須施撒返青肥，用量為5 g/m2，硫酸鉀型復(fù)合肥N∶P∶K=15∶15∶15。

夏秋肥：施工區(qū)夏秋進(jìn)入雨季，必須施肥以提高植物的抗性，特別是抗倒伏性與抗病性，為此，施撒以上肥料，用量為10 g/m2，施肥應(yīng)保證均勻，不多撒、不漏撒，施肥后及時(shí)灑水或雨前撒施。邊坡TBS植被防護(hù)初步效果見圖6。

圖6 邊坡TBS植被防護(hù)效果初現(xiàn)

4 安全技術(shù)措施(1)深化安全教育，強(qiáng)化安全意識(shí)。工地操作人員必須持證上崗，做到上崗必有證，無證不上崗，嚴(yán)禁無證上崗操作；工作人員上崗前必須進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)和安全教育，牢記“安全第一”的宗旨，安全員堅(jiān)持持證上崗。

(2)每月定期檢查工地一次，平時(shí)進(jìn)行不定期檢查，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患、及時(shí)整改。

(3)雙保險(xiǎn)安全保護(hù)。選擇坡頂直徑8 cm以上牢固、可靠的喬木做為兩根尼龍機(jī)制安全繩(φ18、破斷拉力為29.7 kN)的懸掛點(diǎn)，將安全繩系于樹干根部；對(duì)于個(gè)別邊坡坡頂無可靠、安全的喬木，需在坡頂線向外不少于2 m處采用風(fēng)鉆鉆孔，插入φ25鋼筋，注漿固定，有效深度不小于1 m，橫向間距不小于50 cm處、以同樣的方式鉆孔插筋做為頂部固定點(diǎn)，一根安全繩做為主繩，將作業(yè)人員的安全帶與坐板連接其上，另一根做為副繩，采用自鎖防墜器(型號(hào)φ18～φ28)將作業(yè)人員連接，最終形成雙保險(xiǎn)雙點(diǎn)懸掛支撐體系，保證作業(yè)人員的安全。作業(yè)人員使用該錨桿前，由項(xiàng)目安全員進(jìn)行檢驗(yàn)，確認(rèn)其安全可靠。

(4)TBS邊坡防護(hù)在其施工過程中，為確保道路通行安全，在各作業(yè)面前后50 m處設(shè)置安全警示牌，必要時(shí)安排專職人員進(jìn)行安全警戒。施工過程中加強(qiáng)邊坡坡頂巡視，避免邊坡落石傷人。

5 結(jié) 語

安徽績(jī)溪抽水蓄能電站路基邊坡、高邊坡原設(shè)計(jì)方案為采用拱形骨架防護(hù)、框格梁混凝土，但開挖揭露的路基邊坡地質(zhì)情況多數(shù)為強(qiáng)、中等風(fēng)化巖質(zhì)，邊坡自穩(wěn)性較強(qiáng)。鑒于拱形骨架防護(hù)需在邊坡、高邊坡上運(yùn)送大量片石，材料運(yùn)送難度大，成本較高，施工進(jìn)度緩慢且安全隱患較大；框格梁混凝土在坡面上由大量工人進(jìn)行鋼筋制安及模板固定，混凝土入倉(cāng)難度大，成本高，最終決定采用TBS植被防護(hù)工程技術(shù)用以成功替代拱形骨架防護(hù)、框格梁混凝土，將安全風(fēng)險(xiǎn)降低并具有一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，與漿砌石拱形骨架防護(hù)相比可節(jié)省投資20%～30%，與框格梁混凝土防護(hù)相比節(jié)省投資比例更大，為零成本恢復(fù)植被。可以期待，在日后各類工程建設(shè)邊坡處理中，TBS植被防護(hù)必將成為逐漸替代傳統(tǒng)漿砌石護(hù)坡、框格梁混凝土及部分巖質(zhì)邊坡噴錨防護(hù)的、最環(huán)保和貼近自然的邊坡防護(hù)措施。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2017-04-23

TV7;TV52

B

1001-2184(2017)03-0071-04

王建民(1986-)，男，河南新鄉(xiāng)人，項(xiàng)目總工程師，助理工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作;

王彩紅(1986-)，女，甘肅蘭州人，助理工程師，從事水利水電工程施工經(jīng)營(yíng)管理工作.