沁河河口水库施工道路水土保持方案设计

张宇华，张春满

（黄河水利职业技术学院，河南 开封 475003）

0 引言

河口村水库位于河南省济源境内、黄河一级支流沁河最后一段峡谷出口处，是控制沁河洪水、径流的关键工程。水库总库容3.17亿m3，最大坝高122.5 m，属大（2）型工程［1］。 河口村水库场内 2#道路属于前期工程，是通往左坝肩、溢洪道、引水洞和泄洪洞进口的主要施工道路。水库建成后，该道路改为永久道路。

2#道路为山区道路，大部分路段在高山陡崖处，施工过程中不可避免地出现高边坡和坡面挂渣的现象，造成水土流失严重，自然生态被破坏的问题。因此，需对2#道路进行水土保持方案设计。

1 河口村水库2#施工道路工程概况

2#施工道路位于沁河左岸，起点与金滩大桥相接，高程为181.20 m，终点在泄洪洞进口，高程为291.00 m，路线全长2.077 km。道路沿线地势起伏较大，多悬崖、深沟，沿线冲沟发育，存在崩塌体等不良地质现象。线路区域主要为基岩山坡，冲沟部位为洪积物、坡积物，局部地段经过崩塌体。

2#道路在开挖后，大部分为岩质边坡，局部为土质边坡。岩质边坡的最大开挖高度约44 m，土质边坡的最大开挖高度约24 m。大部分边坡呈裸露状态（部分边坡已经采取混凝土喷锚支护），容易产生水土流失，所以，需要进行水土保持。另外，2#道路沿线有10处冲沟，都不同程度地存在大量松散的高填方边坡，这些边坡坡度较陡（坡比在 1∶1～1∶1.3之间），高差较大（最大高差60 m），遇雨季水流冲刷，易产生水土流失，危及边坡稳定，破坏边坡生态。因此，高填方边坡也需要进行水土保持。

2 河口村水库2#施工道路水土保持设计

2．1 设计依据

严格执行《中华人民共和国水土保持法》、《中华人民共和国水土保持法实施条例》等有关法律、法规，坚持以“预防为主、全面规划、综合防治、因地制宜、加强管理、注重效益”的水土保持方针，根据 《开发建设项目水土保持方案技术规范》（SL204—98）、《水土保持综合治理规划通则》（GB／T5772—1995）、《水土保持综合治理技术规范》（GB／T16453—1996）、《水土保持综合治理效益分析》（GB／T15774—1995）、《土壤侵蚀分类分级标准》（SL190—96），按照最大限度减少2#施工道路两侧水土流失的原则，设计水土保持方案。

2．2 防止水土流失的主要措施

防止2#施工道路边坡水土流失措施有工程保护措施和植被恢复措施［2］。工程保护措施有挡渣墙、拦石网，生态袋及植生袋、主动防护网（SNS）、菱形或城门洞型网架护坡、截水沟、排水沟及急流槽等。植被恢复措施有人工播种及栽种、客土喷播（TBS植物喷播技术、GKS植被混凝土喷播技术、高次团粒喷播技术）、生态袋、植生袋、三维植被网、土工格栅网、网格护坡等。

2．3 开挖边坡治理

2．3．1 治理方案选择

根据水土保持设计原则、边坡开挖高度、边坡类型及地质情况，采取以下治理方案。

（1）对于边坡高度低于20 m的岩质边坡、相对较密实的土夹石或土坡，采用坡脚种植爬墙虎及紫穗槐，以恢复边坡生态。

（2）对高于20 m的边坡，考虑到边坡较高，因采用爬墙虎绿化边坡需要的时间太长 （爬墙虎每年生长速度一般在1～2 m），所以采用客土喷播技术进行植被恢复。

（3）对于相对较高的松散边坡，如较破碎易风化的岩石边坡和松散的土加石边坡，由于其自身抗冲能力差，种植爬墙虎不能提高抗冲能力，采用客土喷播这种具有较强防冲能力及保护能力的植被护坡形式。

（4）对于已经喷锚支护的边坡，虽已满足水土流失的要求，但不符合生态恢复的要求，也需要考虑植被恢复。对低于20 m的边坡，采用种植爬墙虎及紫穗槐护坡；对于高于20 m的边坡，采用客土喷播技术进行护坡。

2．3．2 主要治理技术

客土喷播技术是先在边坡上打锚杆 （或锚钉），挂复合材料网（高镀锌铁丝网或土工网），然后将植物草籽及植生基材混合料喷射到坡面上，形成植被。客土喷播技术可分为客土喷植技术、TBS植物喷播技术、植被混凝土护坡绿化技术和高次团粒喷播技术。

（1）客土喷植是在土中加一些附属材料（如泥炭土、保水剂、复合肥等），把这些土或土的混合料喷在坡面上。这种喷播技术未改变土的物理性质，不能防止冲刷，一般用于较缓的土质边坡。

（2）TBS植物喷播技术是在土或土的混合料中添加高分子材料黏合剂，以加强混合料与坡面粘接和抗冲能力。但是，这种高分子材料在紫外线照射下容易分解，影响绿化及抗冲能力效果，一般用于较缓的或破碎的软岩边坡。

（3）植被混凝土护坡绿化技术是以水泥作黏合剂，同时添加一定量的混凝土绿化添加剂 （如GKS植被混凝土）。此基质凝固之后，有一定的力学强度，不龟裂、不冲刷、不流失。该方法适用于各种岩质边坡护坡绿化，但其施工过程复杂，并且后期需要大量养护，否则会造成植被因失去水分而不能生长。同时，如果水泥掺量不当，容易影响植被的生长。

（4）高次团粒喷播技术使用的是富含有机质和黏粒的客土材料。在喷播瞬间，客土材料与团粒剂混合，并在空气的作用下诱发团粒反应，形成与自然界表土具有相同团粒结构的人造绿化基盘。由于喷播瞬间会发生疏水反应，所以黏结力极强的绿化基盘牢固地吸附于坡面上［3～4］。人造绿化基盘能起到防止风化坡面的岩石加速风化的作用，抵抗雨蚀和风蚀，防止水土流失，并且不需要后期养护。该技术适用于各类岩质和土质边坡。高次团粒在许多高速公路、水电工程的高边坡植被绿化都展现出了良好的效果。如，河南新乡宝泉抽水蓄能电站上水库的部分边坡绿化就是采用这种技术。

本工程从抗冲能力强、绿化效果好、后期养护小的角度出发，对高于20 m的稳定边坡（包括高于20 m的喷锚支护边坡）和松散的边坡，采用高次团粒客土喷播技术进行水土保持及生态恢复。高次团粒客土喷播植物土厚10 cm。喷射前，铺设高镀锌铁丝网，网孔规格为8 cm×8 cm。铁丝网采用锚杆（或锚钉）固定，锚杆长50～100 cm（土坡及破碎岩石边坡可以加长到2～3 m），呈梅花形布置，间排距均为1 m。植物采用0.3狗牙根+0.7荆条草灌混播。

2．3．3 植物栽种技术

对于边坡高度在20 m以下的边坡（含已喷锚支护边坡），采用的水土保持及生态恢复措施是在坡脚种植紫穗槐及爬墙虎。紫穗槐间距为1.0 m，爬墙虎采用扦插植种，间距为0.3 m。对于边坡坡脚紧挨排水沟的路段，内侧墙内铺填植物土，以供植物生长。对于部分基岩边坡，需加高排水沟内侧墙，加高高度为0.5 m，用强度等级为M7.5的沙浆砌筑块石。对于排水沟处于冲沟位置的部分道路，排水沟距离坡脚有一定距离，一般2～5.0 m，可考虑植种乔木，如108杨树等，杨树株距、行距均为2.0 m。

2．4 高填方边坡坡面治理

2．4．1 治理方案选择

2#道路高填方坡面比较陡，大部分边坡在1∶1.0～1∶1.3左右，且基本未经碾压。为保证高填方稳定，确保坡面覆土后能够生长植物，一般采用砌石护坡、砌石网格护坡、三维植被网、主动防护柔性网、坡脚设挡渣墙拦截、生态袋或植生袋铺设等措施。

（1）砌石护坡是比较常规的护坡办法，但投资高。同时，高填方边坡不稳定，易产生沉降、塌陷，施工比较困难。

（2）网格护坡是在坡面用混凝土或浆砌石做网格骨架，网格内覆土。这种结构投资比砌石护坡节省，但适应基础变形的能力较差，一般用于较低的坡面，不适用于较高和较陡的不稳定边坡。

（3）主动防护柔性网是将钢丝网或塑料网铺在坡面上。该结构可以防止坡面滚石，但不能解决坡面小颗粒的流失。同时，钢丝网需要通过锚杆固定，锚杆需要5～8m才能穿过坡面固定，因此在松散的陡坡上施工较困难。

（4）生态袋是用聚丙烯和其他高分子材料复合制成，耐腐蚀，耐微生物分解，抗紫外线，有一定柔性。袋内装有植物种子和植物营养土，可以直接生长出植物。生态袋不仅可以保护边坡，而且适应基础变形，可以用于较陡边坡上，但投资偏高。植生袋和生态袋性质差不多，植生袋投资比生态袋较节省，但使用寿命短，一般不超过10年。

根据上述分析，最终选定方案为：（1）3#、4#、5#及6#冲沟比较高，高填方下部为8#道路，为确保边坡安全及植被的良好恢复，其下部采用网格护坡，网格内覆土，植草种树，恢复植被；上部采用生态袋防护恢复植被。（2）1#、2#冲沟相对稳定，边坡稍缓，全部采用网架护坡；10#冲沟位于2#路末端、泄洪洞进口边坡上部，为确保后期泄洪洞进口开挖的安全，该段高填方边坡采用网格护坡。（3）其他冲沟，高填方边坡高度一般在10 m左右，流失不是很大，边坡下部有大量茂密植被，可以阻拦部分流失，为节省投资，采用坡脚设挡渣墙，坡面铺设植生袋的方案保护边坡及恢复植被。

2．4．2 主要技术措施

（1）网格护坡。由于网格护坡不适用于较高和较陡的边坡，所以，对于 3#、4#、5#及 6#较高冲沟，15 m以下采用网格护坡。网格护坡骨架为菱形网格骨架，骨架宽、高均为0.5 m，网格尺寸为3.0 m×3.0 m；网架护坡每隔10 m设置一道支撑梁，以增加稳定；骨架内植草（树），恢复植被。

（2）生态袋（植生袋）护坡。 3#、4#、5#及 6#冲沟边坡菱形网架以上采用铺设生态袋恢复边坡植被。生态袋装土前单个尺寸为970 mm×430 mm （长×宽），装填后标准尺寸为850 mm×380 mm×140 mm （长×宽×高），单袋装沙土量为60 kg。生态袋随高填方坡比自然码砌，袋与袋之间采用三角联结扣连接。生态袋种植植物同高次团粒喷播，采用袋内与土混装或直接喷涂在生态袋表面。

植生袋是采用自动化的机械设备将种子准确均匀的定植在营养膜上，植生袋分4层，最外层为尼龙纤维网，次外层为无纺布，中层为植物种子，次内层为能在短期内自动分解的无纺棉纤维布 （或者纸浆层）。植生袋的规格：装土前单个尺寸40 cm×60 cm，装土后尺寸为35 cm×55 cm×14 cm，植生袋种植植物同高次团粒喷播。

2．4．3 坡面排水

2#道路有几处冲沟位于涵洞出口，并且1#～6#冲沟坡面范围比较大，在设置网格、生态袋及植生袋护坡时，为防止涵洞及坡面雨水冲刷高填方坡面，确保生植护坡措施稳定和安全，需将涵洞及坡面的水流排出高填方坡面。其排水方式为：在涵洞出口设置跌水，并接急流槽至高填方坡脚；在冲沟坡面每隔10～15 m设置横向排水沟，使其与急流槽连接，将坡面来水引出高填方坡面。急流槽为矩形断面，尺寸为1.0 m×1.0 m，侧墙厚0.4 m，底板厚0.3 m，每隔5.0 m设一稳定基座。横向排水沟尺寸为0.5 m×0.5 m。急流槽和横向排水沟均采用浆砌石砌筑。

2．4．4 挡渣墙布置

为防止高填方顺坡面滑移坍塌，该工程考虑在高填方坡脚砌筑浆砌石挡渣墙。挡渣墙为重力式，采用浆砌石砌筑，高度根据坡面坡脚的宽度及坡度确定，一般在2.0～4.0 m左右。

3 结语

综上所述，河口村水库2#道路水土保持方案为：（1）对于开挖边坡，20 m以下的稳定边坡（包括喷锚支护边坡），采用在坡脚种植爬墙虎及紫穗槐的方法，20 m以上的稳定边坡（包括喷锚支护边坡）和相对较高的松散边坡，采用高次团粒喷播技术。（2）对于高填方边坡，采用菱形网格护坡和铺设生态袋及植生袋相结合的措施，保护边坡及恢复生态。

［1］郑会春，李泽民，竹怀水，等．沁河河口村水库工程可行性研究报告［R］．郑州:黄河勘测规划设计有限公司，2009:1-2．

［2］马连城，郑桂斌．我国水利水电工程高边坡的加固与治理［J］．水力发电，2000（01）:32-35.

［3］刘波，李英平，陈国立．岩石路堑边坡防护客土喷播立体绿化技术［J］．市政技术，2004，22（2）:74-75．

［4］章恒江，邹东平，史文飞．客土喷播绿化防护技术的实践与探索［J］．公路，2004（11）:210-212．