TBS植被在邊坡防護中的應用

王 建 民， 王 彩 紅

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

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TBS植被在邊坡防護中的應用

王 建 民， 王 彩 紅

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

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

TBS植被；邊坡防護；安徽績溪抽水蓄能電站；應用

1 概 述

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，水利、水電、公路、高鐵等各類大型工程項目在全國范圍陸續(xù)上馬實施，這類工程項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)的邊坡防護中，土質(zhì)邊坡的防護形式多為拱形骨架支護、網(wǎng)格梁防護及護面墻等，這類邊坡防護形式雖然能達到綠化效果，但勞動強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)邊坡防護形式多為噴錨支護，直接造成邊坡生態(tài)環(huán)境不可逆的結果。安徽績溪抽水蓄能電站工程近10萬m2全、強風化及中等風化巖質(zhì)邊坡最初的設計防護形式為拱形骨架支護、網(wǎng)格梁防護及護面墻等，工程建設過程中，各參建單位高度重視邊坡生態(tài)環(huán)境的恢復，最終確定將這些邊坡防護形式調(diào)整為TBS植被防護，從而使整個電站的生態(tài)環(huán)境得到了有效改善，亦降低了工程造價。

2 實施TBS植被護坡的幾個關鍵技術問題

TBS植被護坡技術是使用經(jīng)改進的混凝土噴射機將拌和均勻的厚層基材混合物按設計厚度噴射到巖石坡面上，是集巖土工程學、植物學、土壤學、肥料學、高分子化學和環(huán)境生態(tài)學等多學科于一體的綜合工程技術。通過植被根系的力學加固和地上生物量的水文效應達到護坡和改善生態(tài)環(huán)境的目的。TBS植被用于邊坡防護工程施工遇到的幾個關鍵技術問題為：

(1)厚層基材是該項技術的關鍵，厚層基材由綠化基材(簡稱GBM)、纖維、植壤土三部分組成，是植被種子生長發(fā)育、根系發(fā)展的基體。由有機質(zhì)、生物菌肥、粗細纖維、PH值調(diào)整劑、全價緩釋肥、保水劑、消毒劑、植壤土和水組成，其技術指標的確定是關鍵。

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

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

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

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)基質(zhì)配合比見表1。施工用水根據(jù)噴射情況進行調(diào)整，以達到既能粘結在巖面上、又不致產(chǎn)生流淌為宜。

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

3.2 施工方法

3.2.1 施工準備

TBS植被防護的主要準備工作有料場及拌和站場地確定、施工用水及資源配置與坡面清理等。

(1)料場及拌和場地。

圖1 TBS植被防護工藝流程圖

表1 每100 m2坡面(按10 cm厚度計)TBS基質(zhì)配合比表

生產(chǎn)料場的位置根據(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)施工強度設置1～2臺JZC350型滾筒攪拌機集中拌和基質(zhì)，采用農(nóng)用車(5 t)轉(zhuǎn)運的方式將其運輸?shù)筋A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。

(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，若水量供應難以保證，需尋找穩(wěn)定的水源，采用布置供水管路和多級泵提供動力、設置蓄水池等措施，以保證TBS植被防護施工及日后長期養(yǎng)護過程中的用水需要。在邊坡頂部鋪設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，實現(xiàn)各施工段之間的平行流水作業(yè)并考慮進場隊伍的技術施工能力和安全保證，每個班組配齊鋪網(wǎng)、錨桿和噴播三個專業(yè)工種的人員，按鋪網(wǎng)——錨桿——噴播流水作業(yè)需要逐段進行，具備規(guī)模后開始TBS噴播作業(yè)，待坡面錨桿全部結束后，所有前置工作作業(yè)人員轉(zhuǎn)為噴播和養(yǎng)護作業(yè)。

3.2.2 施工方法

(1)坡面處理。

績溪抽水蓄能電站邊坡巖體多由粗斑粒花崗巖組成，其表層剝落嚴重，個別邊坡在馬道及坡腳處表層脫落物堆積嚴重，局部厚度達30 cm。采用人工鏟除堆積體、出露邊坡原貌的方法修整坡面。對于個別坡面浮石、危石較多的，采用人工攜帶小型工具逐個清理的方式；為防止塊石滾落到坡腳公路上，在坡腳設置鋼管護欄，綁扎腳手片攔擋，護欄上懸掛警戒牌。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，并在主要設備上設置安全警示燈等。對于邊坡清理下來的浮渣，采用農(nóng)用車將其及時清運至指定的棄渣場。

(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，左右兩片之間搭接寬度約為10 cm，可根據(jù)坡面平整度適當進行調(diào)整，以最終搭接不拉裂為準。

釘網(wǎng)：網(wǎng)材固定采用灌漿錨桿+貼面錨釘相結合的方式。

錨桿鉆孔作業(yè)平臺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型手風鉆，鉆孔進尺采用漸進輪替法。開孔時采用L=50 cm鉆桿先行鉆入，待鉆桿進尺到位后，拔出短鉆桿，更換L=120 cm長鉆桿繼續(xù)鉆進至設計深度，TBS植被防護錨桿結構見圖2。

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

根據(jù)坡面的實際情況，在坡面起伏較大的區(qū)域采用“L”形φ6鋼錨釘，長度為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、手持小型風鉆結合電錘完成。貼面錨桿結構見圖3。

圖2 TBS植被防護剖面圖

圖3 貼面錨釘剖面圖

(3)墊木條。

坡面釘網(wǎng)結束后，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)查的標記點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)等工序完成后進行厚層基材的噴播。將粘合劑、植物纖維、泥炭土、種植土、復合肥、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)稠度達到既能粘結在巖面，又不致發(fā)生流淌為宜。施工噴射一次性完成，現(xiàn)場噴播厚度、均勻度、種子密度等應滿足要求。厚層基材噴播效果見圖5。

圖4 邊坡鋪設完成的網(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：

針對績溪地區(qū)氣候、水文條件、邊坡現(xiàn)狀及施工時間，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)護時間和管理強度，最大可能地體現(xiàn)立體景觀與長久的多物種生態(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，以減少降雨對厚層基材的沖刷，同時減少邊坡表面的水分蒸發(fā)，從而進一步改善種子的發(fā)芽與生長環(huán)境。

(7)養(yǎng)護管理措施。

噴播結束后，即進入正常的養(yǎng)護管理階段，主要工作內(nèi)容為澆灌與施肥。

①澆灌養(yǎng)護。

6～9月期間：邊坡基質(zhì)中的植物處入萌動、發(fā)芽階段，除雨季外，應保持邊坡濕潤，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可適當減少養(yǎng)護澆水的頻率，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：邊坡植物逐漸進入冬季休眠準備期，部分植物會呈現(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?shù)厝肭值亩疚锓N與高羊茅等勉強見綠，此時，為了保持一定效果，采用補充水份的方法進行調(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。進入梅雨期后不再澆水。

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

次年10月后：邊坡植物經(jīng)歷了一個完整的水文年，部分植物的各種習性基本適應了當?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，少部分植物完成護坡使命后逐漸被淘汰，當?shù)匾吧参镆岔槃萸秩攵纬扇郝洌绱俗裱俗匀唤纭皟?yōu)勝劣汰”法則。根據(jù)實際情況，適當調(diào)整灌水量。

② 施 肥。

邊坡的立地條件嚴酷，保水保肥能力較差，施肥對邊坡植物的生長就顯得尤為重要。但是，為了使各種植物能夠達到平衡生長的狀態(tài)，種間競爭正常，最終達到邊坡植物多樣性群落，必須適當調(diào)整好施肥種類和施肥量，把握好施肥季節(jié)和施肥時間，合理調(diào)整肥料在植物間的供需關系。根據(jù)邊坡的實際情況與選擇植物的特性等進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，采用人工手播的方式施撒硫酸鉀型復合肥N∶P∶K=15∶15∶15，用量為8 g/m2，撒施后及時跟蹤澆透水一次，以防燒苗，追肥時由專人看管，水量為不多不漏，施肥時間為9月底。

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

返青肥：次年5月，春季氣溫回升，雨水漸增，對植物的生長重新創(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，硫酸鉀型復合肥N∶P∶K=15∶15∶15。

夏秋肥：施工區(qū)夏秋進入雨季，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，施肥應保證均勻，不多撒、不漏撒，施肥后及時灑水或雨前撒施。邊坡TBS植被防護初步效果見圖6。

圖6 邊坡TBS植被防護效果初現(xiàn)

4 安全技術措施(1)深化安全教育，強化安全意識。工地操作人員必須持證上崗，做到上崗必有證，無證不上崗，嚴禁無證上崗操作；工作人員上崗前必須進行技術培訓和安全教育，牢記“安全第一”的宗旨，安全員堅持持證上崗。

(2)每月定期檢查工地一次，平時進行不定期檢查，做到及時發(fā)現(xiàn)隱患、及時整改。

(3)雙保險安全保護。選擇坡頂直徑8 cm以上牢固、可靠的喬木做為兩根尼龍機制安全繩(φ18、破斷拉力為29.7 kN)的懸掛點，將安全繩系于樹干根部；對于個別邊坡坡頂無可靠、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，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φ18～φ28)將作業(yè)人員連接，最終形成雙保險雙點懸掛支撐體系，保證作業(yè)人員的安全。作業(yè)人員使用該錨桿前，由項目安全員進行檢驗，確認其安全可靠。

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

5 結 語

安徽績溪抽水蓄能電站路基邊坡、高邊坡原設計方案為采用拱形骨架防護、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、中等風化巖質(zhì)，邊坡自穩(wěn)性較強。鑒于拱形骨架防護需在邊坡、高邊坡上運送大量片石，材料運送難度大，成本較高，施工進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行鋼筋制安及模板固定，混凝土入倉難度大，成本高，最終決定采用TBS植被防護工程技術用以成功替代拱形骨架防護、框格梁混凝土，將安全風險降低并具有一定的價格優(yōu)勢，與漿砌石拱形骨架防護相比可節(jié)省投資20%～30%，與框格梁混凝土防護相比節(jié)省投資比例更大，為零成本恢復植被。可以期待，在日后各類工程建設邊坡處理中，TBS植被防護必將成為逐漸替代傳統(tǒng)漿砌石護坡、框格梁混凝土及部分巖質(zhì)邊坡噴錨防護的、最環(huán)保和貼近自然的邊坡防護措施。

(責任編輯：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，項目總工程師，助理工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作;

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)營管理工作.