陜北地區破碎巖質邊坡CBS工藝的試點運用

摘要 陜北地區的高陡巖質邊坡，風化程度高，淺表層巖體多呈破碎狀，采用傳統的SNS主動防護網加固后，仍會出現局部失穩、掉塊等問題，部分甚至引起整體失穩。因此，針對破碎巖質邊坡的加固防護迫切需要在技術層面進行改進。文章提出了一種主動防護網+植被混凝土的邊坡防護系統，闡述了該系統的技術特點、工藝流程及應用效果。工程應用表明，該系統具有良好的巖質邊坡加固效果，并且能與周邊原始環境充分融合，集工程防護和生態防護于一體，值得在工程建設中推廣應用。

關鍵詞 破碎巖質邊坡；SNS主動防護網；植被混凝土；綠色防護

中圖分類號 U417 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）24-0133-04

0 引言

隨著我國高速公路建設進一步推進，工程中遇到了大量的巖質邊坡崩塌破壞、風化剝落等問題，尤其在西部山區國（?。└傻赖慕ㄔO、升級、改造過程中，這種現象更為突出[1-3]。陜北地區黃土梁峁丘陵溝谷地貌、河谷地貌與石質低山地貌交錯，地形、地質復雜，表層巖體風化、剝蝕程度高，多呈碎裂狀態。在坡腳開挖擾動和夏秋季集中降雨等因素的共同作用下，極易造成表層巖質邊坡崩塌、滑坡。

國內學者對破碎巖質邊坡的防護加固方法開展了大量研究。明道軒等[4]提出了一種結合錨桿和網罩對植生帶進行固定的巖質邊坡加固方法，但是該方法對于巖質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邊坡；梁超賢等[5]提出了利用主動防御網+噴混植生系統對破碎巖質邊坡進行治理，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]研究了基質材料類型、不同配比對植生基材的滲水、保水和力學穩定性等性能的影響，發現秸稈不適合作為噴播基材的改性材料；薛彥雨等[7]通過現場地質調查獲取了邊坡的基本地質信息并確定了邊坡的典型計算剖面形態，然后采用slide軟件反演出合適的巖體計算參數，為設計合理的邊坡支護方案奠定了基礎。

由此可見，目前針對巖質邊坡失穩，工程上采取的加固方法眾多，加固方法也由單一加固技術發展成為組合加固技術。該文對主動防護網結合植生防護技術進行改進，提出主動防護網+植被混凝土（Concretes Biotechnical

Slope，CBS）的邊坡防護技術。目前該技術已應用于延長至黃龍高速K154+200～K154+314.83右側的路塹邊坡，其在邊坡防護、綠化恢復、與周圍環境相適應等方面均取得了良好效果。

1 工程概況

延長至黃龍高速公路（以下簡稱延黃高速）位于陜西省中東部、陜北黃土高原東南端，走向近于南北，途經延安市宜川縣、黃龍縣，總長度為147 km。主線采用雙向四車道的高速公路技術標準，設計速度為100 km/h及80 km/h。

1.1 工程地質

區內地勢由西北向東南傾斜，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。根據區內地貌成因類型及形態特征，項目沿線地貌類型可劃分為河谷地貌、石質低山地貌和黃土梁峁丘陵溝谷地貌等三種類型。

1.2 氣候環境

延黃高速屬內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，歷時短，降雨量大，易形成黃土滑坡、泥石流等自然災害。

1.3 邊坡情況

此防護技術應用于K154+200～K154+314.83右側，長度為114 m，面積約7 000 m2。該處路塹邊坡共12級，挖方邊坡最大高度達90 m。山坡自然坡度為35°～45°，巖性為堅硬層狀碎屑巖組，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 技術介紹

延黃高速公路的開挖路塹邊坡設計、工程防護和綠化防護，主要沿用了在陜西相對成熟的防護方案，即對開挖后的石質邊坡均采用工程類的漿砌塊石窗孔護面墻防護，結合后續綠化植生袋碼放，點植草灌施工，形成工程+生態的復合式防護。然而，部分邊坡巖質破碎，坡面凹凸不平，現場實際情況如圖2所示。采用傳統防護方案施工難度大，工期長，且綠化施工過程中植生袋碼放存在安全隱患，人工配合機械的風險系數較高，施工安全可控性不強。此外，僅憑攀緣植物對邊坡覆蓋所需時間較長，固土見效也較慢。

基于此，考慮選擇集工程防護與生態防護于一體的CBS防護技術，其將主動防護網和植被混凝土相結合，主要由錨桿、主動防護網、減力條、鍍鋅鐵絲網、植被混凝土構成，運用該技術加固后的邊坡稱為植被混凝土生態邊坡，該邊坡的某點大樣圖如圖3所示：

其中，錨桿的作用主要是對表層巖體進行加固，同時預留出安裝SNS主動防護網的位置。SNS主動防護網利用縫合繩與網格周邊的縱、橫向支撐繩連接，呈曲面狀鋪設在坡面上。通過張拉縫合繩與支撐繩，在高強度鋼繩網之間產生預張力，防止邊坡表層發生局部崩塌，同時可以有效固定用作植被混凝土噴播基礎的鍍鋅鋼絲網。噴播植被混凝土增加了有機基材表面的附著力，以確保植物種子的成活率和覆蓋率，增強邊坡的綠化效果和整體穩定性。

CBS防護技術已在全國范圍內得到了充分運用，技術相對成熟，中長期防護效果良好[8]。相較傳統邊坡防護方案而言，CBS防護技術施工周期短，噴射成形后的基材強度形成快，植被存活率高，抗雨水沖刷能力強，能與周邊原始環境充分融合。

3 施工工藝

該項目于2020年4月20日開工，至2020年6月30日施工完成。根據邊坡現場條件和相關規范的要求，植被混凝土生態護坡的施工流程如下：清理坡面（碎石、雜物、浮土）—打錨孔—安裝錨索、錨桿—主動防護網—主動網固定—安裝減力條—安裝第二層鋼絲網—第二層鐵絲網固定—拌和基質材料—高壓噴射基質底層—混合料與草種拌和—高壓噴射含草種面層—覆蓋無紡布—噴灌水養護—拆除無紡布。

3.1 清理坡面

邊坡清理應盡可能保證坡面平整，有利于植被混凝土噴播施工，同時增強坡面綠化效果。對于光滑巖面，需要通過挖掘橫溝或加墊麻布卷等措施進行加糙處理，以免下滑。對于凹凸不平的巖面，將明顯凸出部位進行擊落，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，以便于后續安裝固定剪力格及防護網。設計方案中錨桿一共分為兩類：一類是短錨桿，長度為2 m，其主要作用為固定坡面外剪力格；另一類是長錨桿，長度為4 m，此類錨桿為防護網鋼繩錨桿。錨桿的長度應根據坡面巖體情況確定：風化程度較低時，錨桿長度按4 m植入并錨固；當坡面巖體較破碎、風化程度較高時，錨桿長度按6 m植入并錨固，且應根據實際坡面情況適當增長至10 m。

安裝錨桿前，應根據設計圖紙進行放樣，確保鉆孔位置準確。鉆孔時應嚴格按照設計深度進行，鉆孔結束后需進行清孔。待錨桿安裝完畢后，進行注漿工序。該項目采用M30水泥砂漿錨固錨桿，灰砂比1∶1～1∶1.2、水灰比0.45～0.50，優先選用粒徑不大于3 mm的中細砂，凝固時間不低于48 h。

注漿時，應確保孔洞封閉，注漿壓力不小于0.2 MPa。灌注后的候凝時間保證不低于48 h，若候凝時間未達到要求，嚴禁進行下一道工序，并確保錨桿不受外力作用。

3.3 主動防護網固定

主動防護網安裝前，需要先在坡面中部及下部設置兩道鋼絲攔截網，以免施工過程中有擾動，導致滾石砸落。利用錨桿將縱橫向支撐繩進行連接，測量錨桿間距，支撐繩下料時應在測得錨桿間距的基礎上在兩端各增加1 m。將支撐繩穿過錨桿外露的馬蹄形環套，然后施加不小于5 kN的拉緊力進行緊固。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。準確測量每個掛網單元尺寸后，據此下料在各掛網單元內按照順序鋪掛鋼繩網，采用菱形網孔的編織方式。

3.4 鍍鋅鐵絲網施工

鍍鋅鐵絲網施工前，應用多孔燒結磚撐開其與主動防護網之間的間隙。該項目中創新性地利用錨桿固定安裝減力格，其設置示意圖如圖4所示。減力格選用寬度為50～80 mm、長度為1 500 mm的結構致密、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，一方面增強系統的整體強度，另一方面對后續基材的穩定具有重要作用。減力格安裝完成后，即可開始施工鍍鋅鐵絲網。

鍍鋅鐵絲網應從坡頂由上至下鋪設，網面應張緊，不允許懸空、歪斜或皺褶。鍍鋅鐵絲網在坡頂用錨桿固定，并進行混凝土噴射，防止水侵蝕平臺邊。網面距離坡面90～120 mm，必要時用墊塊支撐。網間上下幅搭接長度應不小于20 cm，左右幅不需要進行搭接，但所有網片之間應用鐵絲綁扎牢固。此外，在土石邊坡交界處、局部滲透水和裂隙水處，應按設計圖紙要求安裝排水管，其間距為2～3 m。

圖4 減力格設置示意圖（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?、水泥、有機質、植被混凝土綠色添加劑等混合組成。針對項目區具體特點進行標準試驗，確定配合比如表1所示?；旌喜莨喾N子以鄉土灌草種為主，適量結合適宜當地生長的草種，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，其坐落在主動防護網與鍍鋅鐵絲網的雙層網上；第二層為表層4 cm含草籽的噴射物，附著在基層表面。現場施工時，應從坡面由上至下進行噴護，先基層后表層，每次噴護單寬4～6 m，高度為3～5 m?；鶎訃娮o時，應覆蓋第二層防護網，即鍍鋅鐵絲網。待基層噴護完成24 h后噴護表層，有瑕疵應及時補噴。

3.6 養護及播后管理

噴播檢查無漏噴后應及時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、大雨吹散。管理前期應做好灑水養護，待草苗長到5～6 cm或2～3片葉具備一定的防沖刷作用時，揭掉無紡布。揭布時機宜選擇在陰天或傍晚，禁止大晴天猛然揭布。揭布后應根據土壤肥力、濕度、天氣情況，酌情追施化肥和灌溉，而后轉入常規管理階段，促使其早日成坪。CBS防護系統復綠完成后的效果如圖5所示：

4 結語

CBS防護技術是一種新型的綠色邊坡防護技術，為陜北地區破碎巖質邊坡防護提供了一種新的解決辦法。該文對該防護技術的原理、施工工藝及應用效果進行了闡述，得到如下結論：

CBS防護技術將主動防護網和噴播植被混凝土相結合，實施周期短，具有植物快速生長、迅速返還被破壞植被、抗暴雨沖刷能力強、與周邊原始環境充分融合等優點，適用于陜北地區破碎巖質的邊坡防護。

CBS防護技術可以避免對巖石邊坡進行大面積開挖，減輕了對原始地貌的擾動，也減少了挖方量和運方量，具有良好的經濟效益和生態效益。

該技術防護后的邊坡，種子發芽率和植物覆蓋率高，具有較好的生態防護效果。

參考文獻

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