風電工程施工過程中的邊坡防護

王 娟，郭夢京，王成鵬，陳 明，李在卿

(1.北京天潤新能投資有限公司，北京 100029；2.西安理工大學 西北旱區生態水利國家重點實驗室，陜西 西安 710048)

我國大部分國土屬于山地丘陵地區，地形起伏大，地質構造復雜、巖體易破碎，而風力發電場多建在易發生水土流失的山地與丘陵地區。為了減少水土流失，在建設風電場過程中需要在風機平臺、道路等周圍同時實施各種水土流失防治措施。通常風電工程水土流失防治分區主要分為風電機組區、升壓站區、集電線路區、交通道路區、施工生產生活區、棄渣場區。六個分區里涉及最多的水土流失防治措施是邊坡防護。邊坡防護可以有效地減少水土流失，保持邊坡的穩定，防止滑坡[1-2]。

邊坡防護的形式眾多，包括漿砌片石護坡、拱形骨架護坡、掛網噴射混凝土護坡、掛網噴播生態護坡等[3-5]。風電工程邊坡防護形式的選擇需要根據施工現場的地質條件和成本預算而定。通常，依據邊坡的巖土性質(介質材料)，可將邊坡防護形式分為土質邊坡、巖質邊坡與巖土混合邊坡三種[6]。若邊坡防護的形式選擇不合理或者實施不到位，則可能造成成本的大幅增加及建設場地嚴重的水土流失，破壞當地的生態環境[7]。因此，選擇合適的邊坡防護措施對于減少風電工程施工引起的水土流失具有重要的意義。本文系統總結了不同地質條件下邊坡防護的種類、適用條件和施工要點，期望能夠為風電場建設過程中的邊坡防護措施選擇提供參考。

1 土質邊坡防護

土質邊坡可以分為黏性土質邊坡、碎石類邊坡、黃土類邊坡。傳統的土質邊坡防護主要有圬工防護、綜合防護、植物防護三種。圬工防護作坡面防護時一般分為干砌石與漿砌石兩種(圖1)，干砌石防護造價低廉，但需要邊坡自身具有一定的穩定性，對于不穩定的邊坡采用干砌石進行防護易造成滑移等現象[8]。漿砌片石防護是一種永久性的工程防護措施，適用于各種土質邊坡，但工程造價較高，且不如植物護坡視覺效果好，對于風電工程適用性不強。綜合防護主要是指骨架植物防護(如拱形、混凝土預制塊等)，適用于砂石材料缺乏的地區，且適用于坡度小于45°、防護坡長不超過15 m的邊坡。在骨架內植草，既美化了邊坡，也利于草種的生長(圖2)。骨架植物護坡在實際應用中會面臨一些問題，如在草長大前，當降雨較大時道路上方聚集的雨水可能會沖刷骨架內的回填土，易掏空骨架，使骨架整體失去平衡，引起骨架滑移破壞[7]。為了提高骨架植草護坡的作用，施工人員可采取人工干預(如灌溉、施肥)加快草的生長，使其盡快發揮保水、固土的作用。另外，施工方必須保證骨架的施工質量，增大邊坡底部對骨架的支撐。目前，國內骨架植物防護多用于高標準公路的建設，在風電工程建設項目中應用較少。

圖1 圬工防護類型

圖2 綜合護坡

在三種常用的土質坡面防護措施中，植物護坡(圖3)是風電工程施工過程中最常用的一種護坡方式。植物防護不僅造價低廉、施工工藝簡單，而且防護效果較好，可以在短時間內有效加固邊坡，減少坡面的水土流失。此外，植物在邊坡上生長若干年后可以形成一個植物綠化群體，具有自然生長和演替的功能，從而實現持續的邊坡防護作用[9-10]。目前國內常采用的植物護坡形式主要包括種草、鋪草皮和植樹。種草時應注重選擇根系發達、固土效果好的草種，且要適合當地的土質和氣候條件。鋪草皮具有施工簡單、見效快、施工季節限制少等優點。但是草皮的前期養護和管理困難，新鋪草皮易受各種自然災害和病蟲害的影響，實際施工過程中常常達不到預期的邊坡防護效果[11-12]。植樹可以增加降水入滲、降低坡面水流的流速，植物的根系在土體中的延伸可以對邊坡土壤起到固結的作用。但是植樹造價高、見效慢且前期養護較困難。綜合比較而言，植草護坡是目前風電工程土質邊坡防護中最常用，也是最有效的一種防護方式。但是，在一些干旱、嚴寒或鹽堿化嚴重的地區，植物通常無法生存，植草護坡無法應用。

圖3 植草護坡

植草防護施工過程中要注意以下幾點[13-14]：①進行作業面清理。清除作業面內雜物及石塊，對坡面進行清理、平整，對坡面轉角處及坡頂的棱角進行修正，放坡與凹陷部位必須修正，對土質松軟坡面進行人工夯實。②挖掘橫向種植槽。邊坡清理完畢后，對于要進行施工的坡面每隔一定距離開一條橫向槽，用于草種的播種。③草種的選擇。可選擇幾種適宜當地生長的草種進行混合播種，以冷季草和暖季草搭配為宜。選擇的草種應具備以下幾個特點：多年生，可有效防止野生雜草的入侵，發芽快、生長旺盛、耐干旱，扎根性及固土性強，能有效防止水土流失。④做好覆蓋。鋪設覆蓋物主要是為減少邊坡表面水分蒸發，給種子發芽和生長提供一個較濕潤的環境；緩沖坡面溫度，避免已萌發種子和幼苗因溫度變化過大而受到傷害；減緩雨水的沖擊，預防草長成前邊坡被雨水沖刷。施工過程中，施工人員應采用無紡布或者密目網對植完草的邊坡進行覆蓋，覆蓋物應鋪設牢固且與坡面接觸緊密，防止風吹而發生脫落現象。

2 巖質邊坡防護

巖質邊坡，按巖體強度不同可分為硬巖邊坡、軟巖邊坡和風化巖邊坡等。按施工的特點可以將巖質邊坡防護分為簡單防護、封面防護、掛網防護三種類型[15]。

簡單防護主要是指在邊坡坡腳種植攀援植物。攀援植物具有很強的攀附性能，可有效減緩地表徑流對坡面的沖刷，減少路基的水土流失。攀援植物若種類選擇得當、栽植方式正確、栽植季節恰當、栽植種類多樣化，就會以較少的投入達到很好的坡面防護效果[4-5]。目前，國內風電項目常采用的攀援植物為爬山虎，品種單一，綠化效果差。建議在我國的植物寶庫中甄選其他攀援植物，并嘗試將攀援植物與其他種類植物進行搭配種植，增強綠化和防護效果。

封面防護主要應用于石質邊坡且巖體易破碎的地段，這些地段通常坡度較大、巖質較差、坡面巖石易風化[16-17]。封面防護可以有效地防止高陡石質邊坡墜石，提高邊坡巖體的結構強度和抗變形剛度，以減少側向變形，增加邊坡穩定性。封面防護的種類主要包括對邊坡進行抹面、噴射混凝土防護、干砌片石防護和漿砌片石防護等。相較于簡單的坡面防護，封面防護的優點是具有良好的封閉性和耐用性，但缺點是成本高且缺乏美觀性，會對植被恢復造成永久性破壞。

掛網防護主要有主動防護與被動防護兩種(圖4)。主動防護系統是以鋼絲繩網為主的各類柔性網覆蓋、包裹在所需防護的邊坡上，以限制坡面巖石土體的風化剝落或者巖石的崩塌，或將落石控制于一定范圍內運動[18]。被動防護由鋼絲繩網、固定系統、減壓環和鋼柱四個主要部分構成，具有良好的柔性和攔截強度，可吸收和分散傳遞落石的沖擊動能。同時，被動防護網在設計上還采用了消能環，使得系統的抗沖擊能力得到進一步增強。兩種掛網防護措施都具有高柔性、高防護強度、工期短和易鋪展的特點，適用于任何坡面地形[19]。但是，掛網防護系統的設計常偏于保守，使得構件性能未得到充分發揮，易造成材料浪費，或者局部構件不能滿足均衡化要求。目前，掛網防護在風電工程施工項目中應用較少。綜合比較而言，種植攀援植物是目前風電工程石質邊坡防護中最常用的一種邊坡防護方式。但對于坡度大、巖體穩定性差的地段，宜采用封面防護或掛網防護。為了增加封面防護、掛網防護的美觀性，可以在坡底或坡頂種植攀援植物，起到裝飾和綠化的作用。

圖4 掛網防護

3 巖土混合邊坡

巖土混合邊坡是一種特殊的地質體，一般是指上部為土層、下部為巖層的邊坡，或者巖層與土層交互分布的邊坡。這類邊坡的穩定性較差，雨季土體含水量高時極易發生滑坡風險。目前，巖土混合邊坡常見的防護措施包括掛網噴播和工程加固兩種方式[20]，其中工程加固又可分為支擋加固、鋪桿或土釘加固及注漿加固等方式。掛網噴播作為一項兼顧邊坡防護和環保功能于一體的生態防護措施，具有經濟、簡便和美觀等優點，但其防護效果不如工程防護措施好(圖5)。支擋加固是邊坡防護中比較可靠、有效的一種方式。支擋加固主要是通過抗滑樁及擋墻來保持混合邊坡的穩定性。鋪桿或土釘加固是通過在土體內鋪設支撐物來保持坡面的穩定性，而注漿加固方式主要是利用膠結作用原理使注漿體對巖石體起到良好的膠結作用, 也就是對一些破碎的邊坡巖體進行整合, 使其形成一個整體，增強邊坡穩定性[18]。邊坡工程防護形式的選擇要因地制宜，綜合考慮施工現場的地質條件、施工工藝的復雜性及經濟因素等。

圖5 掛網噴播防護

4 結 語

風電工程在施工過程中不可避免地會形成大量的裸露邊坡，若不及時采取防護措施，這些裸露的邊坡在風力、重力等因素的長期作用下會變得不穩定，造成水土流失或滑坡，給周邊人民的生命財產安全和當地的生態環境造成不利影響。從風電工程建設的角度出發，對不同巖質邊坡的防護形式及施工要點進行了系統總結，討論了不同邊坡防護措施的優缺點。但是，由于工程施工現場比較復雜，因此邊坡防護形式的選擇一定要因地制宜，應多種邊坡防護措施配合使用，從而提高邊坡的穩定性，有效減少水土流失。