CBS植被混凝土在河百高速公路石方邊坡綠化中的應(yīng)用

元德壬，龍晨杰，肖 琦

(廣西南天高速公路有限公司，廣西 南寧 530022)

0 引言

道路的建設(shè)過程中由于對(duì)路基的開挖與填補(bǔ)，會(huì)形成裸露的路基邊坡，這些邊坡容易受到雨水侵蝕、徑流的不利影響，并且有可能發(fā)生淺層滑坡[1]。常用于邊坡表面保護(hù)的一些方法包括植被、水泥土、土工織物、鐵絲網(wǎng)以及土壤穩(wěn)定劑等，主要涉及使用噴射混凝土、預(yù)制件和磚石等材料[2]。這些方法雖然表現(xiàn)出一定的堅(jiān)固性和耐久性，但隨著時(shí)間的推移需要不定期進(jìn)行維護(hù)修復(fù)[3]。網(wǎng)格梁框架配合錨桿作為常用的邊坡支護(hù)系統(tǒng)，其內(nèi)部的土壤在大雨中很容易被沖走，而修復(fù)邊坡土壤最快、最環(huán)保的技術(shù)之一是種植植物。植被對(duì)邊坡穩(wěn)定性起到的積極作用已得到了充分的證明，不僅如此，植被可作為邊坡景觀的自然組成部分發(fā)揮其美學(xué)作用[4-5]。

本文依托廣西河百高速公路石方邊坡防護(hù)復(fù)綠工程，介紹CBS植被混凝土生態(tài)防護(hù)技術(shù)，將傳統(tǒng)邊坡支護(hù)與園藝景觀相結(jié)合并運(yùn)用到本工程當(dāng)中，為類似施工提供參考借鑒。

1 工程概況

廣西河百高速公路第5合同段K69+000～K69+160段右側(cè)為斜向薄狀分層且節(jié)理發(fā)育的石方邊坡，第1級(jí)邊坡由光面爆破所形成，光面爆破后邊坡巖面破碎、不完整。根據(jù)施工路段地質(zhì)特點(diǎn)，對(duì)破碎巖面采用掛網(wǎng)噴射混凝土，能夠有效阻止坡面風(fēng)化并防止坡面滑落，但這種方法不僅造價(jià)高，而且不能恢復(fù)沿線路段生態(tài)環(huán)境。因此，為提高該路段邊坡的穩(wěn)定性，改善邊坡觀賞性，完成生態(tài)環(huán)境的植被恢復(fù)，在本工程中使用CBS植被混凝土生態(tài)防護(hù)技術(shù)。

2 具體實(shí)施方案

2.1 方案簡述

該施工路段路基邊坡為角度>60°且節(jié)理發(fā)育的高陡巖石邊坡，邊坡防護(hù)方案采用植被混凝土生態(tài)防護(hù)技術(shù)。首先清理邊坡并固定復(fù)合網(wǎng)和安裝錨桿，再以水泥為粘結(jié)劑，將黏土、鋸末、谷殼、肥料、植物生長劑、土壤穩(wěn)定劑和種子按照一定比例放入混合料攪拌設(shè)備中充分?jǐn)嚢杈鶆颍缓髮⒒旌虾玫腃BS植被混凝土噴射到坡面上形成符合要求的基層厚度，從而達(dá)到邊坡防護(hù)且恢復(fù)生態(tài)的目的。本方案主要流程如圖1所示。

圖1 CBS植被混凝土施工工藝流程圖

2.2 施工工藝及要點(diǎn)

2.2.1 施工工藝

本施工路段邊坡采用CBS植被混凝土生態(tài)防護(hù)的施工工藝步驟為：清理坡面→打設(shè)錨桿→掛網(wǎng)施工→鋼筋輔助固定→配置客土材料→噴射植被混凝土→養(yǎng)護(hù)管理。以下為各個(gè)工藝步驟的詳細(xì)要點(diǎn)：

(1)清理坡面：將本路段石方邊坡上容易滑落且影響邊坡穩(wěn)定性的巖石清除掉，并在不平整的深凹槽處放置植生袋填充。植生袋為40 cm×60 cm的無紡布保濕植生袋，其中的填充物由1/3種植土、1/3腐質(zhì)土、1/3蘑菇肥、2 kg/m3復(fù)合肥、5 kg/m3有機(jī)肥連同600 g保水劑拌和配置成型。

(2)打設(shè)錨桿：按2 m的間距布設(shè)φ18 mm螺紋鋼，錨桿安置在預(yù)設(shè)位置后采用M30水泥砂漿加固，盡量保證砂漿灌注密實(shí)。打設(shè)錨桿的長度應(yīng)根據(jù)邊坡巖質(zhì)確定，破碎的巖質(zhì)邊坡和土夾石邊坡分別打設(shè)2 m和3 m錨桿。本工程的錨桿工程數(shù)量表和錨桿設(shè)計(jì)圖分別如表1和圖2所示。所有的錨桿外露15 cm，并在邊坡上鋪設(shè)植生板。

表1 錨桿工程數(shù)量表

圖2 錨桿設(shè)計(jì)示意圖(m)

(3)掛網(wǎng)施工：鋼筋網(wǎng)采用自上而下的方式鋪設(shè)，重疊部分使用綁扎連接并且重疊長度必須>2 cm。在錨釘接觸處也使用鋼絲將鋼筋網(wǎng)與錨桿綁扎。

(4)鋼筋輔助固定：遇到坡面不平整而導(dǎo)致鋼筋網(wǎng)與坡面不貼合的情況，需對(duì)坡面不平整處安置輔助錨桿。

(5)配置客土材料：將黏土打碎并篩分，然后將過篩得到的黏土連同鋸末、谷殼、肥料、植物生長劑、土壤穩(wěn)定劑、種子與水泥充分?jǐn)嚢瑁鶆蚧旌稀?/p>

(6)噴射植被混凝土：將噴射植被混凝土機(jī)器調(diào)試到合適的送泵壓力、出風(fēng)量，使得植被混凝土能夠均勻噴射到坡面上。噴射植被混凝土采用自上而下噴播兩次的流程，第一次噴播厚度為3 cm，待客土材料穩(wěn)定(15～25 min)后噴播第二次直至設(shè)計(jì)厚度。

(7)養(yǎng)護(hù)管理：植被混凝土初期養(yǎng)護(hù)需要加蓋無紡布，待草苗長到一定高度(30～45 d)后揭布。后期養(yǎng)護(hù)需考慮當(dāng)?shù)靥鞖馇闆r，若天氣長時(shí)間保持干旱則需適當(dāng)澆水養(yǎng)護(hù)。

2.2.2 CBS技術(shù)工藝要求

CBS植被混凝土施工工藝過程與錨噴施工工藝基本一致，噴射機(jī)械設(shè)備也基本相同，不同的是CBS技術(shù)還需要搭配碎土機(jī)。CBS自身特點(diǎn)在于：

(1)對(duì)拌和料的含水率要求高，避免施工噴射時(shí)堵管。

(2)選擇含砂率<10%且最大粒徑≤1 cm的壤土，對(duì)于不滿足條件的壤土需進(jìn)行改良或者破碎處理。

(3)噴射施工時(shí)噴射槍與噴射點(diǎn)距離不宜過遠(yuǎn)，保持1 m左右的距離為宜，目的是為了避免有機(jī)質(zhì)飄散，使得噴射層孔隙率過低。

2.2.3 確定CBS技術(shù)噴射層厚度

CBS植被混凝土層厚度主要由以下因素確定：邊坡類型、年降雨量、連續(xù)干旱天數(shù)以及邊坡坡度[6]。本文施工路段為坡度較陡的石質(zhì)邊坡，考慮到其成土速度小于侵蝕速度，故噴射層厚度不能太小，但出于經(jīng)濟(jì)考慮宜≤10 cm。本工程根據(jù)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r將噴射層厚度控制在8～10 cm。

2.3 CBS植被混凝土生態(tài)基材配方

2.3.1 CBS植被混凝土植物種子的選定

選擇的植物種子應(yīng)符合當(dāng)?shù)貧夂驐l件特點(diǎn)以及當(dāng)?shù)匚锓N類型，這也是綠化能夠成功的關(guān)鍵因素之一。選擇植物種子的原則如下：

(1)發(fā)芽快，出芽率高、整齊。

(2)根系發(fā)達(dá)、抗逆性強(qiáng)。

(3)使用當(dāng)?shù)匚锓N，在避免生態(tài)災(zāi)難的情況下盡量做到物種多樣化。與植物物種豐富度呈正相關(guān)的物種多樣性在保護(hù)邊坡和抵抗土壤侵蝕方面具有關(guān)鍵作用。

考慮到該施工路段位于廣西河池，選用抗逆抗旱性強(qiáng)的草種，且需要發(fā)芽率高、發(fā)芽快以及出芽整齊。最終確定選擇搭配的草種(灌木)有：紫花苜蓿、根莖型高羊茅、狼尾草、百慕大狗牙根，用量分別為6 g/m2、6 g/m2、3 g/m2、3 g/m2，同時(shí)搭配野花0.5 g/m2。

2.3.2 CBS植被混凝土生態(tài)基材配方

生態(tài)基材配方需要根據(jù)使用的材料以及施工現(xiàn)場(chǎng)條件確定。根據(jù)一定的工程經(jīng)驗(yàn)確定初始生態(tài)基材配方參數(shù)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)噴射試驗(yàn)。觀察試驗(yàn)噴射的植被混凝土草種生長情況，對(duì)生態(tài)基材配方技術(shù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。經(jīng)過重復(fù)幾次的參數(shù)優(yōu)化后，確定最終的技術(shù)參數(shù)。

CBS植被混凝土配方中使用量最大的是壤土，其他組分的選擇需要考慮相容性問題，因此必須對(duì)壤土的性質(zhì)進(jìn)行了解，分析壤土的類型以及密度、含水量、pH值、養(yǎng)分含量、鐵鋁富集等情況。而后，根據(jù)壤土的物理化學(xué)性質(zhì)初步得到其他組分的使用類型及其用量范圍。隨后，選取用量范圍內(nèi)的5～6組配方，加水制成拌和物，測(cè)試這幾組拌和物的三相比、孔隙率、強(qiáng)度、持水量等指標(biāo)是否滿足要求。將5～6組配方的拌和物分別裝入土缽，種植選定好的草種，觀察草種的生長情況，對(duì)上述的配方進(jìn)行篩選，選取強(qiáng)度、持水量等指標(biāo)滿足要求，又能夠使草種長勢(shì)良好的配方。篩選得到的配方還需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，驗(yàn)證配方的可施工性是否達(dá)到施工條件的要求。最后，微調(diào)配方得到本路段CBS植被混凝土生態(tài)基材配方(如表2所示)。

表2 CBS植被混凝土生態(tài)基材、護(hù)坡綠化技術(shù)參數(shù)表

2.4 現(xiàn)場(chǎng)施工效果

目前施工路段運(yùn)用了CBS植被混凝土邊坡防護(hù)技術(shù)的坡面植被生長良好。對(duì)運(yùn)用了CBS防護(hù)技術(shù)的邊坡進(jìn)行隨機(jī)取樣調(diào)查，調(diào)查區(qū)域面積為50 m2。通過取樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)，取樣區(qū)域四種物種均長勢(shì)良好，坡面植被覆蓋度超過98%，且未發(fā)生基材與坡體剝離、坡面坍塌等情況。在90 mm/h的降雨條件下對(duì)坡面基材的侵蝕模數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，結(jié)果顯示植被未覆蓋時(shí)基材侵蝕模數(shù)<11 g/(m2·h)，當(dāng)植被覆蓋率達(dá)到90%之后，基材侵蝕模數(shù)接近于零。這表明，長勢(shì)良好的植被降低了坡面的有效降水量和降水強(qiáng)度，并且緩解了雨水對(duì)基材的侵蝕作用。

3 成本及效益評(píng)估

3.1 成本分析

本項(xiàng)目施工路段CBS植被混凝土邊坡防護(hù)技術(shù)施工設(shè)備投入如表3所示，邊坡防護(hù)技術(shù)施工人員投入如表4所示。

表3 機(jī)械投入一覽表

表4 人員投入一覽表(人)

該路段CBS植被混凝土護(hù)坡的成本按照交通運(yùn)輸部現(xiàn)行預(yù)算定額和投標(biāo)時(shí)的單價(jià)分析表中單價(jià)以及項(xiàng)目所在地預(yù)算取費(fèi)費(fèi)率計(jì)算得出。由于CBS植被混凝土施工工藝與噴混植草工藝相似，所以成本分析定額套用噴混植草定額得出生態(tài)植被混凝土護(hù)坡單價(jià)為225.46×0.85=191.64元/m2。該施工路段邊坡共計(jì)1 792 m2，總造價(jià)為192.64×1 792=34.34萬元。對(duì)比經(jīng)常采用的干砌片石防護(hù)、漿砌片石防護(hù)、噴砂漿和噴水泥混凝土防護(hù)等方式，CBS植被混凝土防護(hù)不僅不需要高昂的維修費(fèi)用，而且最初的修筑成本較傳統(tǒng)方式減少20%～30%。

3.2 效益評(píng)估

CBS植被混凝土生態(tài)防護(hù)技術(shù)不僅保證了邊坡的穩(wěn)定性，而且恢復(fù)了道路沿線的生態(tài)環(huán)境，營造了新的景觀。

3.2.1 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性效益

CBS植被混凝土生態(tài)防護(hù)與漿砌片石等傳統(tǒng)護(hù)坡一樣具有加固坡面、穩(wěn)定巖體的功能，而且邊坡上長勢(shì)良好的植被可以進(jìn)一步加固巖體，減小徑流對(duì)坡面的侵蝕作用。

3.2.2 生態(tài)及景觀效益

CBS植被混凝土生態(tài)護(hù)坡具有一定的生態(tài)效益。坡面人工種植的植被不斷向當(dāng)?shù)氐淖匀恢脖蝗郝溲萏妫_(dá)到恢復(fù)生態(tài)環(huán)境的目的。除此以外，長勢(shì)良好的植被還可以起到防止水土流失、降低噪聲、凈化空氣等作用。坡面植被的設(shè)計(jì)可以結(jié)合道路沿線的當(dāng)?shù)厝宋奶厣任幕兀宫F(xiàn)出工程建設(shè)與當(dāng)?shù)匚幕嗷ソY(jié)合、相互協(xié)調(diào)的沿線風(fēng)光，具有一定的觀賞價(jià)值。

4 結(jié)語

本文依托廣西河百高速公路石方邊坡防護(hù)綠化工程，使用CBS植被混凝土生態(tài)防護(hù)技術(shù)，不僅可以提高邊坡的穩(wěn)定性，降低徑流對(duì)坡面侵蝕作用，而且恢復(fù)了該地區(qū)生態(tài)環(huán)境，具有一定的生態(tài)效益和景觀效益。同時(shí)，分析對(duì)比了成本，認(rèn)為該防護(hù)方式值得在石方邊坡大規(guī)模推廣應(yīng)用。