全岩石边坡锚杆混凝土框格梁与植喷绿化施工技术

郑 华 兵， 郑 道 明， 陈 维

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

京沪高速铁路山东泰安段三标石蜡山岩石路堑长890 m，其中心最大挖深为20.2 m，最高边坡达30 m，植喷绿化面积达22 710 m2。左侧路堑设二级边坡，右侧路堑设三级边坡，边坡为全岩石边坡，岩石为花岗片麻岩，灰白色，岩石破碎、裂隙发育。为提高边坡在高速铁路运行期的稳定并解决岩石边坡的绿化问题，对该岩石路堑边坡采用了锚杆混凝土框格梁与植喷绿化护坡新技术。其锚杆混凝土框格梁中的锚杆使边坡岩石稳定性提高，而且通过框格梁节点处的锚杆将边坡坡体下滑力或岩石压力传递给稳定岩层，从而使岩石边坡在锚杆的锚固力作用下达到稳定。同时，框格梁使边坡绿化面积“小型”化，对稳定植喷客土起到了重要作用，这种植喷绿化护坡方法能达到全坡面绿化效果。全岩石边坡在采用厚层基材植喷绿化护坡技术时，用喷射机把基材客土与含有混合草籽的面层土按设计厚度均匀喷射到坡面上。厚层基材植喷护坡技术主要适用于全岩石、混凝土、浆砌石边坡上，能够使植物生长发育，对于岩石边坡而言，围岩裂隙的多少及风化程度等制约着植物根系的延伸。对于硬岩边坡，由于裂隙很少，因此，必须使植喷的基层混合物有足够的厚度以满足植物根系的正常生长，采用厚层基材植喷绿化护坡技术，有效地解决了岩石边坡无法生长植物的难题，使岩石与混凝土坡面达到完全绿化。

锚杆混凝土框格梁与植喷绿化护坡技术是利用植被涵水固土的原理稳定岩石边坡，同时又能美化和恢复生态环境的一种新工艺，该工艺是集岩土工程、恢复生态学、植物学、土壤、肥料学等多学科于一体的综合工程技术。

2 边坡锚杆施工

(1)锚杆钻孔要求: 在岩石边坡锚杆施工前，经测量人员把锚杆孔位画在岩面上(孔位误差<±5 cm)，根据坡面上测放的孔位准确安装并固定钻机，锚杆孔开钻钻孔时纵横误差不得超过±20 mm，高程误差不得超过±100 mm，钻孔倾角允许误差±2°，钻孔底部的偏斜尺寸不应大于锚杆长度的3%。

(2)锚杆孔的深度与清洗要求: 锚杆孔钻进到设计深度后不能立即停钻，要求稳定钻进1～2 min，预防锚杆孔未达到设计孔径，要求实际钻孔深度大于设计深度0.2 m以上。当钻孔达到设计深度后，用高压风枪清除孔内的积水、浮渣及石粉，清孔顺序应自上而下。清孔完成后，应将孔口暂时封堵以避免杂物进入孔内。

(3)锚杆的固定位置: 每根锚杆都要安装对中支架，使安装的锚杆位于孔中间，对中支架采用φ8钢筋制作，锚杆和支架除保证对接角度外，还应保证焊接时焊缝饱满。在锚杆前端0.2 m处开始安装对中支架，随后每1.5 m设置一处对中支架，对中支架的设置如图1所示。

锚杆采用φ32螺纹钢制作，将锚杆外露端头做成弯钩状并与框格梁的主筋焊接或绑扎牢固，锚头采用钢板割孔并与锚杆焊接在一起，锚头采用35 mm厚钢板制成，长宽均为160 mm。

图1 锚杆对中支架示意图

(4)锚杆孔的灌浆: 在锚杆孔灌浆时，按孔位自下而上进行，注浆要保持0.2～0.4 MPa的工作压力，注浆时注浆管应插至孔底5～10 cm处，随砂浆向锚杆孔内注入时缓慢、匀速拔出注浆管，待注浆到孔口处应减小工作压力。注浆应保证孔内砂浆饱满，不允许锚杆孔内出现里空外满现象。

3 混凝土框格梁的施工

(1)框格梁基础的开挖: 混凝土框格梁施工前，先在岩石边坡上进行框格梁放样，并用广线拉出框格梁左右开挖边线并检查锚杆偏离框格梁中心的尺寸。同时，在放出的框格梁边线内进行框格梁基础的开挖，开挖采用人工持风镐凿除岩石的方式从上而下进行，开挖尺寸为深10 cm，宽40 cm，框格梁基础开挖时应注意不得过多地挠动边坡岩石。

(2)钢筋的制作与安装: 框格梁基础开挖达到设计尺寸后，应将基础中松动的岩石和浮渣清除干净后再进行钢筋绑扎。每批钢筋进入现场后应分型号进行堆放，钢筋堆放场应硬化，将钢筋堆放在垫木上并用彩条布遮盖，竖立规格标示牌。钢筋在制作场进行下料和除锈、调直，经处理合格后方可制作。

钢筋在现场坡面绑扎时，钢筋保护层厚度为50 mm，钢筋焊接时采用双面、单面焊均可，单面焊为10d(d为钢筋直径)，双面焊为5d。锚杆的弯钩需和框格梁主筋焊接牢固，若锚杆与框格梁的箍筋产生干扰时可适当调整箍筋并注意在钢筋绑扎、焊接时预留伸缩缝的位置。

(3)模板的安装:在进行 框格梁混凝土浇筑时，框格梁底部不安装模板，左、右侧模板采用小块钢模板和木模板相结合拼装，模板的支撑采用固定在框格梁岩石左、右坡面上的短锚杆用铁丝相互拉住固定模板。

(4)框格梁混凝土的浇筑: 在框格梁混凝土浇筑前，应调配好人员与机具、原材料的准备。严禁在浇筑过程中发生缺料中断的情况，混凝土浇筑时，尤其是在锚孔周围、钢筋较密集处混凝土下料时一定要下到位并仔细振捣，以保证框格梁混凝土的浇筑质量。框格梁分片施工，两相邻框格梁接触处留2 cm宽的伸缩缝，并用浸沥清木板填塞。

4 植喷绿化的施工

锚杆混凝土框格梁与植喷绿化施工技术主要是起到护坡绿化、减少水土流失、恢复自然环境的目的。在以往的边坡防护设计中均采用大面积喷混凝土和浆砌石的方法，该支护方式不仅不美观，而且与自然环境也十分不协调。而采用植喷绿化技术，在岩石边坡上采用锚杆加钢筋网、三维挂网、锚杆混凝土框格梁与植喷绿化施工技术使纯岩石边坡的植草绿化成为现实。

(1)框格内的坡面修整: 框格梁施工完成后，对框格内坡面上的杂物、松散岩石进行清理，使坡面基本保持平整。当坡面浅层岩石不稳定时，采用挂网与喷混凝土对岩石进行加固并使坡面稳定。

对坡面水的处理：对开挖出的坡面径流、涌水进行处理，在坡面设置排水管，将涌水引至坡底，布置好坡面平台排水设施，使水从坡面两端排出，并将其引至坡底排水沟中。

(2)挂网施工: 植喷网片的铺设应尽量与坡面平行，在已作好锚杆和排水孔的岩石植喷坡面上铺设φ6钢筋网或镀锌8#铁丝网，网的规格为@20 cm×20 cm，岩石边坡挂网是为了固定客土。钢筋网与铁丝网应与坡面之间留3 cm保护层，将钢筋网固定在锚杆外露的端头上。为牢固起见，在靠边和边角处尽量多打一些锚钉进行加固。

对于搭接的两张铁丝网重叠处应不小于0.1 m，铁丝网铺设时应保持坡顶处及坡体两侧的覆盖不小于1 m，小于1 m时应采用加密锚钉固定；对于局部不平整处，也应加密锚钉固定。

(3)对于植喷基材的要求：植喷基材应根据当地的季节、土质与自然条件的不同选用适合本地的植物种类，尽量选择冬季是绿色的植物种子，采用适合在斜坡上生长的深根型、耐旱、耐贫瘠、抗逆性强的草种和乔木种进行混合播种，选择当地的植物种子并与其它种子配合，以达到四季长青的景观效果。对于坡面的超挖部位，选用本地的客土装袋堆码在超挖边坡上(或采用浆砌石进行修补)，然后在岩石边坡上附一层结构类似于自然土壤且能够贮存水份和养份供植物生长所需的基本材料，从而亦可达到修补岩石边坡的目的。

(4)植喷客土的厚度：植喷客土的厚度应满足岩石边坡防护和抗雨水冲刷的能力，并适应植物长期生长要求。植喷客土层厚度为10±2 cm，植喷客土分基层和面层二次喷射，先喷基层客土，后喷带草种的面层，在基层施工过程中，应注意基层的平整。

(5)植被种子：在植喷绿化施工中，植喷草种、乔木种子应选用适合当地土类生长的种子，这样实施有利于植物的生长。选择草种时可由禾本科和豆科类4～6种植物种子混合组成，根据施工区域的气候特点及边坡土质状况，冷季草和暖季草搭配。在施工过程中可做适当调整。

(6)基材混合物：它由绿化基材、种植客土、纤维和植被种子按一定的比例混合而成，其中绿化基材是本工艺的技术核心。首先通过搅拌机把绿化基材、客土、纤维及混合植被种子搅拌均匀，然后通过喷射(喷播)机的料斗，在压缩空气作用下，基材通过输料管送到喷枪处与水混合后喷射到坡面上，使坡面形成植物生长层。

(7)绿化基材: 它由有机质肥料、保水剂、速效肥、长效肥、保水剂、稳定剂、养生材料、消毒剂、种植土等按一定的比例混合而成。把植喷的各种基质材料按比例放到拌和机中，搅拌均匀且拌和时间不得小于3 min，把拌好的基材混合物送至喷射机，基层混合料与面层用喷射机分2次喷完，或者采用把面层混合料拌湿后从下向上抹上2～3 cm一层也能达到相应效果。岩石坡面植喷基材的配比如表1所示。

(8)混合料施工顺序: 在植喷绿化施工中，先施工坡面基层，然后施工带草种的面层。在基层施工过程中，应注意找平坡面。面层施工时，在拌料过程中加入混合植物种子，植喷施工过程中不能产生漏喷坡面，施工中所用种子应采用0.1%的高锰酸钾溶液浸泡48 h后才能使用。岩石边坡植喷绿化草种配比如表2所示。

表1 岩石坡面植喷基材配比表

表2 岩石边坡植喷绿化草种配比表

(9)保墒: 坡面面层植喷施工完成后，坡面采用无纺布或塑料薄膜进行覆盖，以达到防晒保湿的目的。在温暖季节覆盖无纺布进行保墒，低温季节为提高温度、确保种子发芽，雨季是防止雨水冲刷。也可采用稻草、秸秆编织席子覆盖。

5 植喷前、后期的养护

5.1 前期养护

(1) 洒水养护：用高压喷雾器使养护水成雾状均匀地湿润坡面，注意控制好喷雾器喷头与坡面的距离、喷头移动速度并确保无高压射流水冲击坡面面层土后形成径流。养护期限视坡面植被生长状况而定，一般不少于45 d。

(2) 揭除覆盖物：当草苗基本出齐后，应及时揭去覆盖物。为防止烈日将幼苗晒枯，应在阴天或在傍晚时揭除覆盖物。

(3) 追肥：边坡草苗出苗后20～25 d左右，根据草苗发育情况、叶色状况，因地制宜地补施氮肥和氮磷复合肥，一般生长前期以追施氮肥为主，施肥量为5～10 g/m2，遵循少量多次的原则，每10～15 d施肥一次，草苗生长中期以氮磷复合肥为主。

5.2 后期养护

(1) 去除杂草：杂草的生长将抑制边坡草苗的生长并影响坡面植物的生长速度。早期应采用适当地用人工拔除与化学除草相结合的方法进行。

(2) 修剪：根据草苗生长情况应适时修剪，使边坡的草苗整齐、美观，而且可以促进边坡植物的新陈代谢，改善密度和通气性，减少病虫害的发生，还可有效地抑制生长点较高的阔叶杂草。合理的修剪可促进分蘖，进而形成致密的植被，修剪应遵守1/3原则，即每次修剪时，剪掉的部分不能超过原叶片长度的1/3。

(3) 防治病虫害：首先应采用各种措施改变边坡草苗的生长条件，控制病虫害的存活、繁殖、传播，合理喷灌，科学施肥。在植被早期，可用50%的百菌清粉剂、70%的代森锰锌可湿性粉剂、50%的福美双、甲霜灵、多菌灵、乙磷铝兑水喷雾交替使用或2种药剂合理复配使用。

6 全岩石边坡植喷绿化取得的效果

(1) 绿化护坡效果：锚杆框格梁与植喷绿化技术成功地在京沪高铁泰安石蜡山开挖路堑的左、右边坡中得到应用，所有边坡植喷绿化技术已于2010年11月全部施工完成并全部达到设计要求，岩石边坡得到有效的保护。石蜡山路堑左、右边坡绿化护坡效果见图2。

图2 石蜡山路堑左、右边坡绿化护坡效果图

(2) 植物生长指标：草籽发芽率达到97%，植物覆盖率为98.5%，植喷绿化技术的客土肥力搭配合理，植物多年生长情况良好。

(3) 岩石边坡的防护情况：多年来岩石边坡的植物生长，经过夏季的雨水冲刷，喷射的边坡基层和面层客土未发生垮塌和流失，整个边坡稳定，植物生长良好，未出现植被脱落现象。

7 结 语

植喷绿化护坡新技术能恢复被破坏的生态环境，促进社会经济的健康与持续发展，已成为世界各国的共识和共同面临的任务。在国内水电、公路、铁路、矿山、市政等基础设施建设中，经常伴随着大量的边坡开挖。边坡开挖严重破坏了原有的植被坡面并产生了大量的次生裸地且伴有严重的水土流失现象，同时加剧了生态系统的退化。

当边坡采用一般支护方式:如喷浆、喷混凝土、浆砌石、锚杆+挂网+喷混凝土等边坡支护方法时，主要是用以防护开挖后边坡的岩石风化剥落、破碎以及产生掉石、滑坡等现象。当边坡采用这类支护措施后，由于缺乏植物生长的环境，被破坏了的植被很难恢复。而采用植喷绿化护坡技术可以像浆砌石、喷射混凝土一样起到对边坡防护的作用，植喷绿化护坡技术与传统的钢性支护技术相比，虽然材料及其强度不同，但在功能方面仍有许多相似之处，而且植喷绿化施工其施工成本比浆砌石和喷射混凝土护坡要低许多，但生态效益则是传统护坡技术所无法比拟的。另外，植喷绿化护坡技术还有一个显著的优点，就是能够恢复由人类建设所破坏的生态环境，保持生态间的平衡。为了有效地解决和促进生态环境的恢复，采用植喷绿化护坡技术是利用植被涵水固土的原理稳定岩土边坡，同时，又能达到恢复和美化生态环境的效果。