边坡植被混凝土抗冲刷生态修复技术

2021-04-01

商品与质量 2021年6期

中交一航局总承包工程分公司天津 300000

针对传统的挂网客土喷播技术不能持久稳定在土质较差及坡度较大的边坡上，且在绿化植物生长前期容易被雨水冲刷，造成二次返工的问题。我项目引进植被混凝土生态边坡修复技术，对工程中存在的砂性土质边坡进行边坡绿化施工，且效果显著。文章结合现场实际施工介绍了边坡植被混凝土生态修复技术施工工艺，并结合本项目实际说明该项工艺的特点的优势，为后续类似工程施工提供借鉴。

1 工程概况

广东玉湛高速公路四-1 工区由两个设计段落组成，其中设计一标起终点桩号为K20+000-K33+165，设计二标起终点桩号为K32+687.967-K37+140，项目起点位于廉江市石岭镇，线路向南，经石墩下、龙飞、双嶂、白排、石滩、秋风江、凤寨、合利塘，在沙境坡与省道S287 交叉，于鹿鸣跨凤寨穿越吉水镇，进入新民镇，路线全长17.5Km。沿线经过的行政区依次为石岭镇、吉水镇、新民镇，共3 个镇。

2 工程难点分析及拟采用的措施

2.1 边坡土质条件差，与喷播土结合较弱

广东玉湛高速公路四-1 工区K20+000-K23+367.84 段填挖方边坡多为砂性土，且砂性土内夹杂较大球状风化体（孤石），挖方段开挖和刷坡施工难度大且易冲刷；且难以适应生态复绿要求。该土质类型含砂量多、颗粒粗糙、渗水速度快、保水性差且不易于喷播土进行结合、易剥落。采用传统客土喷播植草容易被雨水冲刷，造成坡面及绿化破坏，需进行二次返工处理。对此，植被混凝土中种植土与水泥进行掺和，增加了喷播土的粘附性，利用移动式螺杆空气压缩机、高压水枪及混凝土喷浆机相结合，将植被混凝土与水高速混合喷射至坡面上，增加了喷播土的吸附性，可以有效与砂质边坡牢固结合，保证喷播土不会剥离脱落。

图1 广东玉湛高速四-1 工区植被混凝土喷薄

2.2 广东地区雨水较多，对边坡冲刷较为严重

广东地区从4 月份进入雨季，期间降雨频繁且雨量较大，对现有成面边坡及已绿化完成边坡冲刷性强。容易在边坡处出现冲刷沟壑，对边坡绿化造成一定施工难度，且对已绿化边坡造成毁坏。对此，采用高压、送风的喷播方式，可以有效填充沟壑，保证喷播饱满；同时植被混凝土中水泥与水结合发挥了强度作用，形成半刚性结构，植被混凝土吸附至坡面上之后4 小时后即具备一定强度，24 小时即可达到0.6Mpa。对抗雨水冲刷具有较大的能力[1]。

图2 广东玉湛高速四-1 工区被雨水冲刷的砂性土坡面

3 植被混凝土简介

植被混凝土抗冲刷生态修复技术适用于土质较差不易于传统客土喷播结合的土质边坡、高陡岩石坡面治理、矿山采石场生态修复、山体植被重建及河道护岸、库区消落带等水利水电边坡修复工程。植被混凝土属于“植物护坡”范围内的一种，但相较于传统的植物护坡具有抗冲刷性强、适应性广的特点。“植物护坡”是指用活的植物，单独用植物或植物与土木工程和非生命植物材上料结合，以减轻坡面的不稳定性和侵蚀。植被混凝土结合了传统的圬工结构和植被特性的护坡结构，以水泥为粘结剂、加上植被混凝土绿化添加剂、有机物料，并由种植土、植物种子、有机物料、有机肥、复合肥、水等组成喷射混合料进行护坡绿化技术。该技术机械化程度高，且护坡完成后具有一定强度，抗冲刷能力强，适用于土质较差及陡峭的岩石边坡。

4 植被混凝土生态修复施工工艺、方法

图3 植被混凝土生态修复工艺

4.1 施工准备

（1）施工机械准备。强制性筛土机1 台、滚筒式拌和机1 台、PZ-6 型混凝土喷浆机1 台、HG550M-13 移动式螺杆空气压缩机1 台、小型装载机1 台、洒水车1 台。

（2）施工人员准备。植被混凝土拌料人员2 人、强制性筛土机操作手1 人、滚筒式拌和机操作手1 人、混凝土喷浆机操作手4人（2 人喷浆、2 人上料）、装载车司机1 人、洒水车司机1 人。

（3）施工原材准备。a 植被混凝土AB 菌活化添加剂：专门研究机构配置。b 种植土：优先选择沙壤土和种植土，含砂率20%以内，翻晒晾干，含水率15%以内。c 水泥：采用普通硅酸盐水泥；d 有机物料：包含椰糠、谷壳等物质；e 有机肥、复合肥等。

图4 植被混凝土原材

图5 种植土原材

4.2 坡面清理

在施工前需将坡面危石、浮渣及大粒径填料进行处理，交验后的坡面，人工再次细致整平，清除所有可能引起镀锌铁丝网在坡面顶起的阻碍物，被雨水侵蚀严重的进行植生袋填充、浆砌片石填充或者进行混凝土填筑。

图6 冲毁的坡面修补

4.3 测量放线

边坡整型完毕后对边坡高程、坡度及平整度进行复核验收，待监理工程师同意后进行下一步工序施工。

4.4 挂网锚固

边坡挂网采用14#（2mm）镀锌勾花铁丝网、网孔尺寸为6cm×6cm，网间搭接20cm，网挂至坡顶以上1m 处。用C16 螺纹钢制作抗滑锚杆，长60-100cm。按缓坡间距2m×4m、陡坡间距2m×2m 锚固，第一排锚杆安装在坡顶平台上，坡面凹凸起伏大的地貌点需增加锚杆，锚杆外露10cm。防止植被混凝土整体（或大块）从坡面滑落。用A8 圆钢制作限位锚钉，长25cm，间距0.5m×0.5m 锚固，锚钉外露10cm。距坡面4-6cm 处与锚钉绑扎，绑扎后将锚钉向上弯折。严格控制铁丝网到坡面的间距，确保植被混凝土施工后铁丝网包过滤达到90%。

图7 边坡坡面挂网

4.5 土壤选择性加工

优先选用沙壤土和种植土，含砂率20%以内，翻晒晾干，含水率15%以内，是用强制性筛土机粉碎后过筛后备用，筛网尺寸不超过20mm×20mm。现场储备的原料土和过筛后的土料应及时覆盖，有条件的情况下设置储料棚，避免露天存放[2]。

图8 种植土粉碎筛分

4.6 植被混凝土拌和

使用滚筒式搅拌机进行物料拌和，依次按照给定配比加入土料、有机物料、活化添加剂、有机料、复合肥、专用物料、植物种子（面层），搅拌3-5 分钟。待搅拌均匀后用装载机运至混凝土喷浆机内。

各类物料、添加剂的配置应使用定量容器（如铁桶），误差不能超过0.5kg。植物种子应提前混合好一个工班的用量，计算每罐的分配量，使用量筒添加。

植被混凝土基层与面层配比不一，为了避免混淆和施工失误，每0.5 工班先拌和好足够数量的面层物料，单独存放，然后再进行基层物料的拌和。

图9 植被混凝土拌和

4.7 喷播植草

为提高组合设备的功效，应合理安排搅拌机、空压机、干喷机及喷植点之间的距离。

在喷植前，先用土壤修复冲刷较为严重的坡面坑洼处，然后用高压水枪冲洗、润湿岩质坡面，再进行喷植。植被混凝土喷植厚度平均为10cm，共分为两层，基层和面层，基层厚度8cm，面层厚度2cm，面层中含有草种。喷植时喷管头与坡面垂直，且与坡面距离不超过2m。

缓坡喷植在完成一定面积后，在集中喷面层，喷之前也需用高压水枪润湿基层。如遇到高陡边坡喷植，需使用升降平台，升降平台利用5kw 以上卷扬机牵引，专人负责操作，平台上作业的喷枪手须另行佩戴安全绳[3]。

图10 植被混凝土基层喷植

4.8 坡面养护

当整体坡度小于70 度时采用无纺布覆盖，保墒、防晒；整体坡度大于70 度时，无纺布对水分阻隔效应明显，用采用遮阳网进行覆盖养护；低温季节用草毯覆盖；凹凸起伏过大的坡面，适合采用遮阳网或草毯进行覆盖。在覆盖完毕之后，视保水情况定期用洒水车进行洒水养护，具备条件的且大面积防护坡面，可设置喷灌系统进行养护，以保证幼苗生长所需的水分和养份。

一般来说，在喷播完成后养护一周内坡面即可有草种发芽。理想状态下，随着草种的生长，无纺布在60-90 天内会自动风化脱落，最终完成坡面生态修复。如果遇到坡面植被生长状况不良的情况，可视植被生长情况适当掀开无纺布进行追肥处理，确保植被生长状态良好。

图11 坡面覆盖无纺布

4.9 交工验收

在完成边坡喷植完成后，继续养护半年，直至植物生长稳定即可进行坡面生态修复的交工验收工作。

5 本工法的优势及特点分析

5.1 植被混凝土适应性强、适用性广

植被混凝土以其抗冲刷力强的特点，广泛适用于各类土质及岩质坡面生态修复，相较于传统客土喷播植草，在岩质坡面及矿山修复施工中利用较多。解决了吸附性弱，粘结不牢固，易被雨水冲刷的问题。

图12 广东玉湛高速四-1 工区K22+750 左幅挖方边坡效果对比

图13 K20+800 右幅原设计普通三维网植草效果与植被混凝土效果对比

5.2 植被混凝土中生态基材含量丰富、多样，适合植被生长

植被混凝土生态基材中包括有机物料及有机肥、复合肥等相关植物所需养料，有利用植物的生长。其中有机物料包括椰糠及谷壳，除去为植物提供养料之外，在前期与水泥、种植土及水混合的过程中，充当集料的作用，确保了植被混凝土的强度；在植被生长过程中，随着有机物料的分解，植被混凝土中形成疏松多孔的结构，更利于植物生长，且这时植物根系已发展到一定程度，坡面及绿化植被自身具备一定的抗冲刷能力，对植被混凝土本身抗冲刷能力的依靠性大大减小。

有机肥及复合肥中富含大量的有利于植物生长的有机物质及氮、磷、钾等生物养料，合理有效促进了植被的生长，保证植被枝繁叶茂、且根系发展迅速稳定，为后续形成稳定的坡面生态修复提供了物质保障。

5.3 优化植物种子配比，形成合理生态群落

植被混凝土在进行基层喷播土配比的同事，面层中植物种子也进行了合理配比。结合不同土质及岩质边坡，先做小面积试验段，利用一周时间观察其发芽情况，优化种子配比，确保植物生长状态良好。植物种子种包含狗牙根、宽页草、大花金鸡菊等多种植被，在植被生长完成后，形成合理的植物群落，保证种群多样性及群落稳定性，在不同时间段坡面植被可以进行很好的群落演替，保证任何时期的坡面防护不间断。