生态护坡法在河北某边坡工程的应用

2013-12-06米澄宇朱寿增何正杰

长春工程学院学报（自然科学版） 2013年3期

米澄宇，朱寿增，何正杰

（桂林理工大学，广西桂林541000）

0 引言

河北省某边坡长约800m，东西走向。其中一段长约600m，高60m，坡度为40°；另一段长约200m，高100m，坡度为60°。由于该边坡的坡度和高度均有起伏，因此需要采用不同的支护方法。经现场勘查，将长度为600m的部分称为边坡①段，长200m的部分称为边坡②段。结合工程实际情况和当地生态环境，以及河北省工程政策等因素综合考虑，决定对边坡①段采用生态护坡法，对边坡②段采用传统挡土墙支护和生态支护的综合支护法。

1 对边坡①段的处理

1.1 PEB生态护坡技术介绍

由于①段的边坡较为平缓且植被裸露，因此采用防冲刷基材（PEB）生态护坡技术。防冲刷基材生态护坡（ecologicalslope－protected method of preventing erosion basis material，PEB）从传统的植被混凝土生态护坡技术衍生而来，它继承了植被混凝土生态护坡技术的高度整体性和抗龟裂、抗冲刷的优点，而且在低于50°的边坡中，在保养植被生长、维护生态环境美观、防止水流冲刷和节约资金等方面具有更佳的效果。

PEB生态护坡技术包含3个功能层，分别是基材层、加筋层、防冲刷层。各层功能为：

（1）基材层：主要成分是腐殖质土（或沙壤土、有机肥等按照一定比例搅拌的混合物），为边坡植被提供营养。

（2）加筋层：由加筋网和锚固构件组成。加筋网的作用是浅层加固、传递荷载、提高岩土体强度、降低边坡表面侵蚀。锚固构件则进行锚固，加大抗剪抗拉强度。该层一般用土工网配钢筋锚钉（或竹条配木桩）的组合来搭建其整体性结构。加筋层使整个生态支护系统更加稳定。

（3）防冲刷层：在边坡表面形成防护层，并拌有植物种子，为植物的扎根生长提供载体。该层作为生态护坡技术的重要组成部分，其在边坡表面的胶结体一般由喷射的植被混凝土或其他生化膜与表面土体混合而成。

上述3层为PEB生态护坡技术的结构核心。值得一提的是其组成材料并不是一成不变的，可以根据实际情况，只要有符合功能需要的材料都可以拿来使用。

1.2 具体施工

（1）清除松散岩块、杂物，原有的植物应当予以保留。平整坡面。

（2）将粉土、复合肥料、有机质和保水剂按照182︰1︰16︰1的重量比混合搅拌，制成基材层材料土壤。这类材料制成的土壤具有良好的透水性、保温性和通气性，能稳定调节水、肥、气、热等因素，且三相比和团粒结构也很适合植物扎根生长。

（3）将调拌好的基材覆盖在边坡表面（注意边坡表面应当保持湿润）。轻度碾压基材层，使其具有一定的密实度，然后再均匀洒水，让基材层也保持湿润，直到基材层含水饱和（勿使水流成股流出基材层）。

（4）铺设加筋网。铁丝网选取网格间距为5cm×5cm的14号铁丝网，网面铺设要张拉紧，网与网之间用铁丝扎牢。为了避免松脱，网间搭接宽度不宜过小。在边坡表面按照1m×1m的间距设置锚钉施打点，用醒目的红色油漆标示。为保持挂网的稳定，施打锚钉的时候注意要将锚钉下倾15°左右。网与锚钉用铁丝扎绑。

（5）将沙壤土、水泥、有机质和植物种子按照设计好的配比，放入搅拌机内进行搅拌。单次搅拌的时间不宜太短，一般以5min左右为宜。

（6）为保证植被生长环境的湿度，先对坡面进行喷水。然后将坡面划分为多个区域，按照从上到下的顺序，采用砼喷射机来喷射预先调配好的植被混凝土。喷射植被混凝土时需正面喷射，不得仰喷或斜喷。喷射过程中要对不平整的坡面进行找平，还要顾及死角的喷射，防止漏喷。同时也应对水量进行严格控制，勿使水流从植被混凝土内流出。整个喷播过程控制在3h左右，喷护厚度控制在2cm左右为宜。

（7）喷播施工完成后，在植被混凝土层上面覆盖一层草垫。草垫的作用是防止风吹和暴晒造成的水份蒸发、保持坡面土壤温度和保护防冲刷层。这样可以为植物种子的发芽提供良好的环境。

（8）根据当地的水资源和生态气候，以及植被生长发育的情况，来确定后续养护需要提供的水量和湿度。后续养护以喷灌的方式进行。

PEB生态护坡技术较之传统的支护技术，其重要特点就是利用植被的支护作用。当植被正常发育时，较高大植物（如灌木、亚灌木等）的根系可以穿过边坡表面土体松散的风化层，锚固到较深处的土体中，起到预应力锚杆的作用。而低矮植物草本类根系在土壤中盘结发育，起到三维加筋作用，甚至将土壤与根系结合成复合材料，加强坡面土体强度。这就是植物的“深根锚固，浅根加筋”作用。另外，植物还可以通过自身的吸收和蒸腾作用调节坡内水含量，降低岩土体的孔隙水压力，增大岩土体的抗剪强度。植物还可以截留部分降雨，防止土粒飞溅引起的溅蚀和土粒流失引起的沟蚀和片蚀，从而达到保护坡面的效果。

2 对边坡②段的处理

2.1 边坡开挖切坡方式的确定

该边坡上无永久建筑物，且较为开阔，可使用坡率法进行放坡。坡率法分为3种：全放坡法，全切坡法，放坡与切坡结合法。该边坡根据实际工程情况和环境状况进行分析，选优对比结果如下：

（1）全放坡法。这种方法的特点是工程安全性较强。并且造价低廉，施工操作比较简单。但是这种方法在施工时需要开挖大量的土方，需要处理的护坡面积也比较大，同时对环境造成较大破坏。根据河北地区保护环境的工程政策，这种方法被否定。

（2）全切坡法。采用全切坡法时开挖土方量比较小，并且对周边环境不会造成太大影响。但是这种方法并不适用于本工程，本工程切坡高达30m，若用此方法，则切坡高度偏大，会降低边坡的安全性，且施工的难度较大，须用锚杆挡土墙进行护坡，这就会增加工程造价。该边坡具备放坡开挖的条件，所以将全切坡法否定。

（3）放坡与切坡结合法。该方法拥有上述两者的优点，又可避免它们的缺点，因此可以认定为最佳方案。在该段比较高的边坡地段从坡底开始，局部做7m高的锚杆挡土墙，锚杆挡土墙的上面再用坡率法进行放坡，这样既减小了护坡面积又降低了工程的挖方量。

2.2 具体施工

首先进行施工准备，之后对场地进行整平，清除边坡表面的虚土和危石，以及可能的塌滑体。在切坡部分的后缘设置排水沟，构建完善的护坡排水体系，使得边坡表面得以及时排走水体。

本施工段为整个边坡的第二部分，其边坡坡体较高，因而在施工过程中采用自上而下的原则，上半部分进行切坡时使用控制爆破，以避免大爆破对坡体带来的不稳定因素。应当注意的是对坡体分层分段进行开挖，开挖过程中及时进行支护，防止边坡岩土体局部失稳或塌方。在分层开挖的时候进行及时锚固的逆作施工法。设计边坡线外侧预留2m左右的开挖距离。

该段边坡的上半部分进行放坡开挖，并用45°斜交式格构式护坡（图1），格构间距3m，梁截面的高和宽分别为300cm和200cm，部分嵌入坡面岩石。格构内为水泥浆砌空心六棱砖（图2），长25m，厚20cm。六棱砖内植草绿化。绿化要保证边坡表面土体与砖内种植土自然接触，以便植物可以充分地扎根和吸收土壤养分。然后选用能适应当地气候的品质优良的耐旱草种，并适当配以腐殖质做有机肥料来保障植物的成活率。边坡的下半部分7m高段垂直切坡，坡面支护采用板肋式锚杆挡土墙。