陜北地區(qū)破碎巖質(zhì)邊坡CBS工藝的試點(diǎn)運(yùn)用

摘要 陜北地區(qū)的高陡巖質(zhì)邊坡，風(fēng)化程度高，淺表層巖體多呈破碎狀，采用傳統(tǒng)的SNS主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)加固后，仍會(huì)出現(xiàn)局部失穩(wěn)、掉塊等問題，部分甚至引起整體失穩(wěn)。因此，針對(duì)破碎巖質(zhì)邊坡的加固防護(hù)迫切需要在技術(shù)層面進(jìn)行改進(jìn)。文章提出了一種主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)+植被混凝土的邊坡防護(hù)系統(tǒng)，闡述了該系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)、工藝流程及應(yīng)用效果。工程應(yīng)用表明，該系統(tǒng)具有良好的巖質(zhì)邊坡加固效果，并且能與周邊原始環(huán)境充分融合，集工程防護(hù)和生態(tài)防護(hù)于一體，值得在工程建設(shè)中推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 破碎巖質(zhì)邊坡；SNS主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)；植被混凝土；綠色防護(hù)

中圖分類號(hào) U417 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）24-0133-04

0 引言

隨著我國(guó)高速公路建設(shè)進(jìn)一步推進(jìn)，工程中遇到了大量的巖質(zhì)邊坡崩塌破壞、風(fēng)化剝落等問題，尤其在西部山區(qū)國(guó)（?。└傻赖慕ㄔO(shè)、升級(jí)、改造過程中，這種現(xiàn)象更為突出[1-3]。陜北地區(qū)黃土梁峁丘陵溝谷地貌、河谷地貌與石質(zhì)低山地貌交錯(cuò)，地形、地質(zhì)復(fù)雜，表層巖體風(fēng)化、剝蝕程度高，多呈碎裂狀態(tài)。在坡腳開挖擾動(dòng)和夏秋季集中降雨等因素的共同作用下，極易造成表層巖質(zhì)邊坡崩塌、滑坡。

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)破碎巖質(zhì)邊坡的防護(hù)加固方法開展了大量研究。明道軒等[4]提出了一種結(jié)合錨桿和網(wǎng)罩對(duì)植生帶進(jìn)行固定的巖質(zhì)邊坡加固方法，但是該方法對(duì)于巖質(zhì)邊坡的坡度和坡面平整度有一定要求，并不適用于高陡且坡面破碎的巖質(zhì)邊坡；梁超賢等[5]提出了利用主動(dòng)防御網(wǎng)+噴混植生系統(tǒng)對(duì)破碎巖質(zhì)邊坡進(jìn)行治理，具有良好的邊坡綠化和加固效果，但是其噴射植生混合物厚度需要考慮邊坡的巖性、坡率和巖石的完整性，施工具有一定隨意性；高曉穎[6]研究了基質(zhì)材料類型、不同配比對(duì)植生基材的滲水、保水和力學(xué)穩(wěn)定性等性能的影響，發(fā)現(xiàn)秸稈不適合作為噴播基材的改性材料；薛彥雨等[7]通過現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查獲取了邊坡的基本地質(zhì)信息并確定了邊坡的典型計(jì)算剖面形態(tài)，然后采用slide軟件反演出合適的巖體計(jì)算參數(shù)，為設(shè)計(jì)合理的邊坡支護(hù)方案奠定了基礎(chǔ)。

由此可見，目前針對(duì)巖質(zhì)邊坡失穩(wěn)，工程上采取的加固方法眾多，加固方法也由單一加固技術(shù)發(fā)展成為組合加固技術(shù)。該文對(duì)主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)結(jié)合植生防護(hù)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，提出主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)+植被混凝土（Concretes Biotechnical

Slope，CBS）的邊坡防護(hù)技術(shù)。目前該技術(shù)已應(yīng)用于延長(zhǎng)至黃龍高速K154+200～K154+314.83右側(cè)的路塹邊坡，其在邊坡防護(hù)、綠化恢復(fù)、與周圍環(huán)境相適應(yīng)等方面均取得了良好效果。

1 工程概況

延長(zhǎng)至黃龍高速公路（以下簡(jiǎn)稱延黃高速）位于陜西省中東部、陜北黃土高原東南端，走向近于南北，途經(jīng)延安市宜川縣、黃龍縣，總長(zhǎng)度為147 km。主線采用雙向四車道的高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度為100 km/h及80 km/h。

1.1 工程地質(zhì)

區(qū)內(nèi)地勢(shì)由西北向東南傾斜，地形破碎、梁峁起伏，河谷深切，海拔一般在860～1 788 m之間?？傮w地貌屬于黃土丘陵溝壑區(qū)。根據(jù)區(qū)內(nèi)地貌成因類型及形態(tài)特征，項(xiàng)目沿線地貌類型可劃分為河谷地貌、石質(zhì)低山地貌和黃土梁峁丘陵溝谷地貌等三種類型。

1.2 氣候環(huán)境

延黃高速屬內(nèi)陸暖溫帶大陸性半干旱氣候，早晚溫差較大，年平均氣溫在8℃～10.4℃，但各月平均氣溫的年際變化劇烈。該高速貫穿區(qū)域的年均降雨量為565～602.3 mm，夏秋季溫濕多雨，以暴雨、陣雨為主，歷時(shí)短，降雨量大，易形成黃土滑坡、泥石流等自然災(zāi)害。

1.3 邊坡情況

此防護(hù)技術(shù)應(yīng)用于K154+200～K154+314.83右側(cè)，長(zhǎng)度為114 m，面積約7 000 m2。該處路塹邊坡共12級(jí)，挖方邊坡最大高度達(dá)90 m。山坡自然坡度為35°～45°，巖性為堅(jiān)硬層狀碎屑巖組，坡體較為破碎，施工難度較大，具有典型代表性。原始坡面如圖1所示：

2 技術(shù)介紹

延黃高速公路的開挖路塹邊坡設(shè)計(jì)、工程防護(hù)和綠化防護(hù)，主要沿用了在陜西相對(duì)成熟的防護(hù)方案，即對(duì)開挖后的石質(zhì)邊坡均采用工程類的漿砌塊石窗孔護(hù)面墻防護(hù)，結(jié)合后續(xù)綠化植生袋碼放，點(diǎn)植草灌施工，形成工程+生態(tài)的復(fù)合式防護(hù)。然而，部分邊坡巖質(zhì)破碎，坡面凹凸不平，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況如圖2所示。采用傳統(tǒng)防護(hù)方案施工難度大，工期長(zhǎng)，且綠化施工過程中植生袋碼放存在安全隱患，人工配合機(jī)械的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較高，施工安全可控性不強(qiáng)。此外，僅憑攀緣植物對(duì)邊坡覆蓋所需時(shí)間較長(zhǎng)，固土見效也較慢。

基于此，考慮選擇集工程防護(hù)與生態(tài)防護(hù)于一體的CBS防護(hù)技術(shù)，其將主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)和植被混凝土相結(jié)合，主要由錨桿、主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、減力條、鍍鋅鐵絲網(wǎng)、植被混凝土構(gòu)成，運(yùn)用該技術(shù)加固后的邊坡稱為植被混凝土生態(tài)邊坡，該邊坡的某點(diǎn)大樣圖如圖3所示：

其中，錨桿的作用主要是對(duì)表層巖體進(jìn)行加固，同時(shí)預(yù)留出安裝SNS主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的位置。SNS主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)利用縫合繩與網(wǎng)格周邊的縱、橫向支撐繩連接，呈曲面狀鋪設(shè)在坡面上。通過張拉縫合繩與支撐繩，在高強(qiáng)度鋼繩網(wǎng)之間產(chǎn)生預(yù)張力，防止邊坡表層發(fā)生局部崩塌，同時(shí)可以有效固定用作植被混凝土噴播基礎(chǔ)的鍍鋅鋼絲網(wǎng)。噴播植被混凝土增加了有機(jī)基材表面的附著力，以確保植物種子的成活率和覆蓋率，增強(qiáng)邊坡的綠化效果和整體穩(wěn)定性。

CBS防護(hù)技術(shù)已在全國(guó)范圍內(nèi)得到了充分運(yùn)用，技術(shù)相對(duì)成熟，中長(zhǎng)期防護(hù)效果良好[8]。相較傳統(tǒng)邊坡防護(hù)方案而言，CBS防護(hù)技術(shù)施工周期短，噴射成形后的基材強(qiáng)度形成快，植被存活率高，抗雨水沖刷能力強(qiáng)，能與周邊原始環(huán)境充分融合。

3 施工工藝

該項(xiàng)目于2020年4月20日開工，至2020年6月30日施工完成。根據(jù)邊坡現(xiàn)場(chǎng)條件和相關(guān)規(guī)范的要求，植被混凝土生態(tài)護(hù)坡的施工流程如下：清理坡面（碎石、雜物、浮土）—打錨孔—安裝錨索、錨桿—主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)—主動(dòng)網(wǎng)固定—安裝減力條—安裝第二層鋼絲網(wǎng)—第二層鐵絲網(wǎng)固定—拌和基質(zhì)材料—高壓噴射基質(zhì)底層—混合料與草種拌和—高壓噴射含草種面層—覆蓋無紡布—噴灌水養(yǎng)護(hù)—拆除無紡布。

3.1 清理坡面

邊坡清理應(yīng)盡可能保證坡面平整，有利于植被混凝土噴播施工，同時(shí)增強(qiáng)坡面綠化效果。對(duì)于光滑巖面，需要通過挖掘橫溝或加墊麻布卷等措施進(jìn)行加糙處理，以免下滑。對(duì)于凹凸不平的巖面，將明顯凸出部位進(jìn)行擊落，且需要將坡面有礙施工的障礙物清理干凈，清除坡表面的雜草、落葉枯枝、浮土浮石等。

3.2 安裝錨桿

將錨桿植入坡體，以便于后續(xù)安裝固定剪力格及防護(hù)網(wǎng)。設(shè)計(jì)方案中錨桿一共分為兩類：一類是短錨桿，長(zhǎng)度為2 m，其主要作用為固定坡面外剪力格；另一類是長(zhǎng)錨桿，長(zhǎng)度為4 m，此類錨桿為防護(hù)網(wǎng)鋼繩錨桿。錨桿的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)坡面巖體情況確定：風(fēng)化程度較低時(shí)，錨桿長(zhǎng)度按4 m植入并錨固；當(dāng)坡面巖體較破碎、風(fēng)化程度較高時(shí)，錨桿長(zhǎng)度按6 m植入并錨固，且應(yīng)根據(jù)實(shí)際坡面情況適當(dāng)增長(zhǎng)至10 m。

安裝錨桿前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行放樣，確保鉆孔位置準(zhǔn)確。鉆孔時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)深度進(jìn)行，鉆孔結(jié)束后需進(jìn)行清孔。待錨桿安裝完畢后，進(jìn)行注漿工序。該項(xiàng)目采用M30水泥砂漿錨固錨桿，灰砂比1∶1～1∶1.2、水灰比0.45～0.50，優(yōu)先選用粒徑不大于3 mm的中細(xì)砂，凝固時(shí)間不低于48 h。

注漿時(shí)，應(yīng)確?？锥捶忾]，注漿壓力不小于0.2 MPa。灌注后的候凝時(shí)間保證不低于48 h，若候凝時(shí)間未達(dá)到要求，嚴(yán)禁進(jìn)行下一道工序，并確保錨桿不受外力作用。

3.3 主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)固定

主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)安裝前，需要先在坡面中部及下部設(shè)置兩道鋼絲攔截網(wǎng)，以免施工過程中有擾動(dòng)，導(dǎo)致滾石砸落。利用錨桿將縱橫向支撐繩進(jìn)行連接，測(cè)量錨桿間距，支撐繩下料時(shí)應(yīng)在測(cè)得錨桿間距的基礎(chǔ)上在兩端各增加1 m。將支撐繩穿過錨桿外露的馬蹄形環(huán)套，然后施加不小于5 kN的拉緊力進(jìn)行緊固。在支撐繩上方緊貼坡面安裝鋼絲格柵，利用扎絲將鋼絲格柵與支撐繩扎結(jié)。準(zhǔn)確測(cè)量每個(gè)掛網(wǎng)單元尺寸后，據(jù)此下料在各掛網(wǎng)單元內(nèi)按照順序鋪掛鋼繩網(wǎng)，采用菱形網(wǎng)孔的編織方式。

3.4 鍍鋅鐵絲網(wǎng)施工

鍍鋅鐵絲網(wǎng)施工前，應(yīng)用多孔燒結(jié)磚撐開其與主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)之間的間隙。該項(xiàng)目中創(chuàng)新性地利用錨桿固定安裝減力格，其設(shè)置示意圖如圖4所示。減力格選用寬度為50～80 mm、長(zhǎng)度為1 500 mm的結(jié)構(gòu)致密、成熟度高的竹制片材，呈梅花狀排列，并用綁扎的方式與混凝土墊塊固定。這樣做的目的，一方面增強(qiáng)系統(tǒng)的整體強(qiáng)度，另一方面對(duì)后續(xù)基材的穩(wěn)定具有重要作用。減力格安裝完成后，即可開始施工鍍鋅鐵絲網(wǎng)。

鍍鋅鐵絲網(wǎng)應(yīng)從坡頂由上至下鋪設(shè)，網(wǎng)面應(yīng)張緊，不允許懸空、歪斜或皺褶。鍍鋅鐵絲網(wǎng)在坡頂用錨桿固定，并進(jìn)行混凝土噴射，防止水侵蝕平臺(tái)邊。網(wǎng)面距離坡面90～120 mm，必要時(shí)用墊塊支撐。網(wǎng)間上下幅搭接長(zhǎng)度應(yīng)不小于20 cm，左右幅不需要進(jìn)行搭接，但所有網(wǎng)片之間應(yīng)用鐵絲綁扎牢固。此外，在土石邊坡交界處、局部滲透水和裂隙水處，應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙要求安裝排水管，其間距為2～3 m。

圖4 減力格設(shè)置示意圖（單位：cm）

3.5 植被混凝土噴播施工

植被混凝土噴播主要材料為基材混合物和混合草灌種子?；幕旌衔镉缮叭劳痢⑺?、有機(jī)質(zhì)、植被混凝土綠色添加劑等混合組成。針對(duì)項(xiàng)目區(qū)具體特點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，確定配合比如表1所示?；旌喜莨喾N子以鄉(xiāng)土灌草種為主，適量結(jié)合適宜當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的草種，其用量如表2所示。

植被混凝土噴播分為兩層施工，第一層為基層11 cm不含草籽的噴射物，其坐落在主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)與鍍鋅鐵絲網(wǎng)的雙層網(wǎng)上；第二層為表層4 cm含草籽的噴射物，附著在基層表面。現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，應(yīng)從坡面由上至下進(jìn)行噴護(hù)，先基層后表層，每次噴護(hù)單寬4～6 m，高度為3～5 m?；鶎訃娮o(hù)時(shí)，應(yīng)覆蓋第二層防護(hù)網(wǎng)，即鍍鋅鐵絲網(wǎng)。待基層噴護(hù)完成24 h后噴護(hù)表層，有瑕疵應(yīng)及時(shí)補(bǔ)噴。

3.6 養(yǎng)護(hù)及播后管理

噴播檢查無漏噴后應(yīng)及時(shí)覆蓋不易降解的無紡布，扎緊邊口，使無紡布緊貼坡面，無紡布兩幅之間重疊5～10 cm，以防大風(fēng)、大雨吹散。管理前期應(yīng)做好灑水養(yǎng)護(hù)，待草苗長(zhǎng)到5～6 cm或2～3片葉具備一定的防沖刷作用時(shí)，揭掉無紡布。揭布時(shí)機(jī)宜選擇在陰天或傍晚，禁止大晴天猛然揭布。揭布后應(yīng)根據(jù)土壤肥力、濕度、天氣情況，酌情追施化肥和灌溉，而后轉(zhuǎn)入常規(guī)管理階段，促使其早日成坪。CBS防護(hù)系統(tǒng)復(fù)綠完成后的效果如圖5所示：

4 結(jié)語(yǔ)

CBS防護(hù)技術(shù)是一種新型的綠色邊坡防護(hù)技術(shù)，為陜北地區(qū)破碎巖質(zhì)邊坡防護(hù)提供了一種新的解決辦法。該文對(duì)該防護(hù)技術(shù)的原理、施工工藝及應(yīng)用效果進(jìn)行了闡述，得到如下結(jié)論：

CBS防護(hù)技術(shù)將主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)和噴播植被混凝土相結(jié)合，實(shí)施周期短，具有植物快速生長(zhǎng)、迅速返還被破壞植被、抗暴雨沖刷能力強(qiáng)、與周邊原始環(huán)境充分融合等優(yōu)點(diǎn)，適用于陜北地區(qū)破碎巖質(zhì)的邊坡防護(hù)。

CBS防護(hù)技術(shù)可以避免對(duì)巖石邊坡進(jìn)行大面積開挖，減輕了對(duì)原始地貌的擾動(dòng)，也減少了挖方量和運(yùn)方量，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

該技術(shù)防護(hù)后的邊坡，種子發(fā)芽率和植物覆蓋率高，具有較好的生態(tài)防護(hù)效果。

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