浅议水工建筑物永久支护边坡复绿措施的应用

刘义中，王铭志

（长沙县水利工程建设中心，湖南 长沙 410100）

1 工程总体概述

白石洞水库至金井水厂管线工程是白石洞水库建设开发利用的主要配套工程，为金井水厂的主要水源之一，惠及长沙县整个北部和东部乡镇，同时作为县城备用水源。本管线工程隧洞段总长1.28 km，隧洞段线路为库中凸岸至胡家洞出口，两次转弯成型。管线设计流量0.3 m3/s，按照《防洪标准》（GB 50201-2014）及《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2017），确定管线工程工程等别为IV 等，工程规模为小（Ⅰ）型。

根据库内现状地形状况，结合右岸分水岭到金丼水厂的管路敷设条件，输水隧洞进口选择库中一凸岸处，河床岸边阶地高程107.00～110.00 m，下游侧即为一冲沟，冲沟内高程109.00～119.00 m。该凸岸地貌有利于边坡开口线尽快收敛，减少开挖工程量，且两侧厚度满足隧洞进口最小围岩厚度，同时也满足减少淤积或渣污聚集，适宜选址作为隧洞进洞（取水口）位置。

下游侧冲沟不会对进口产生淤积影响，同时隧洞出口至渣场的施工道路大部分均可与至隧洞进口的永久道路结合，可利用现有部分路线路基，总体交通工程开挖量少，且距离东风路最近，减少投资。

2 永久支护边坡工程现状

2.1 坡面开挖

进水口底板设计高程110.00 m，为减少开挖，隧洞进口选择在强风化中下部岩层进洞。整个边坡高约60 m。一级边坡马道高程为120.00 m，位于弱风化中下部，永久开挖坡比为1∶0.75。二级边坡马道高程为130.00 m，位于弱风化中上部，永久开挖坡比为1∶1。三级边坡马道高程为142.00 m，即管理平台高程，位于强风化中下部，永久开挖坡比为1∶1。四级边坡马道高程为152.00 m，位于强风化岩体，永久开挖坡比为1∶1.25。五级边坡马道高程为162.00 m，位于强风化岩体，永久开挖坡比为1∶1.5。六级边坡高度小于10 m，位于残坡堆积体上，永久开挖坡比为1∶1.5，见图1。

图1 边坡分级示意图

2.2 坡面防护

本工程近期设计蓄水水位127.00 m（黄海高程），进水口142.00 m 管理平台边坡以下大部分为水下边坡。边坡基本为岩质，设计开挖坡比大于地质提供的永久坡比。因此坡面防护设计采用锚杆挂单层钢筋网喷射混凝土，系统锚杆长度6～9 m，间排距2.5 m，梅花型布置；喷混凝土厚度100 mm，喷射混凝士强度等级C20，挂网钢筋Φ6@200，见图2。

图2 边坡主要防护措施示意图

2.3 坡面排水

坡面采用系统排水孔，梅花型布置，孔、排距2.5 m，孔径50 mm，孔深5 m。

对于142.00 m 高程以上边坡，除设置系统排水孔外，还在马道上设置排水沟，排水沟尺寸200 mm×200 mm，集水汇至142.00 m 平台内侧排水沟，排至库内。

坡顶开口线外围2 m 处设置城项截水沟，采用梯形断面，底宽500 mm，集水导入库内。

3 边坡复绿的主要任务与规模

本项目初设及技施图设计阶段，经锚杆注浆和挂网喷射混凝土后能够安全稳定，未对坡面永久复绿进行深化设计。

按照现有关于临时用林用地批复的后续要求，对临时占用的林地使用期满后，要及时采用“适地适林”的人工措施，恢复林业生产条件或复原原状地貌，确保永久边坡与周边自然环境的协调统一。

本次坡面复绿的任务，主要表现在人造钢框土箱爬藤植物种植和芦苇丛包间隔堆栽的分层搭配工艺。按照破面实际状况，全坡面拟采用单杆藤长不小于3 m 的爬山虎（或者葛根藤）约5 000 株、土包直径不小于1 m 的芦苇丛包45 丛。

4 永久支护边坡复绿措施的实施特点

1）方案编制遇难点

现状边坡严格按照经批准的技施设计文件要求进行了硬化处理，包括各级马道高程、平台分级、边坡坡比、锚杆注浆与喷射混凝土厚度等均与技施设计文件一致。全坡面已均匀覆盖厚度不少于100 mm 的C20强度硬质混凝土，不透水、全封闭，基础坡面不具备给各类植物提供可以萌生发育的土壤和水分，复绿植物栽种的基础条件基本缺失。复绿方案的编制必须另辟蹊径，充分发挥人工培植土箱的优势，灵活设置，合理布局。

2）植物品种选取需考虑养分及水分供给的局限性

边坡坡面朝向正南稍偏东，夏季日晒时间长、基础保水能力差；马道平台同样已经被混凝土全覆盖，不具备植物自然生长的条件。复绿植物品种选取时，优先考虑环境适应性强、日常维养简易、耐旱易活的品种，坡面重点考虑爬藤，马道平台则推荐土包芦苇丛直接堆栽。经仔细分析对比，结合植物生长适应特征，坡面爬藤最终选取本地改良后的爬山虎和葛根藤条种苗混栽，比例随机；各级马道直接堆载芦苇丛包。

3）复绿栽种实施作业的条件受限

由于边坡永久支护已经于2019 年4 月全部完成作业，临时作业平台等防护设施均已全部拆除，复绿作业需要单独组织安全防护体系，加大了安全事故风险。另外，各类垂直运输的材料（土料、坡面钢丝网等），要求严格考虑轮式吊车的作业半径、吊高和吊重，位置狭小，空间受限，给复绿作业的组织带来一定难度。

5 边坡复绿的实施过程

1）施工准备

按照计划数量清单，提前1 天将要栽种的苗木从基地挖好打包。苗木要求选取杆径粗壮、无明显病害、根系发达的单株，根蔸土包紧密、水分适中，在第二天上午8 时前专车运至作业面附近，背阳摆放，同时做好保湿措施。

在坡面最高处，设置养护水箱，水源从丁家溪抽提。养护形式采用简易软管滴灌，总阀与分层支阀人工启闭，科学灵活控制用水量，提高苗木成活率。

2）排水沟取土填埋

每级马道平台，靠内侧均设有排水边沟。经与总设计负责人沟通后，同意将边沟填埋种植土，铺设草皮后形成草沟排水，同时给爬藤提供种植土层，利于植物生长。土沟填埋时，要严格控制填埋深度，草沟沟深不能小于100 mm，且要有平顺纵坡，原设计排水组织总体不改变。

3）土箱制作及安装

利用Ⅱ40×40 钢方通作为主框、Ⅱ20×20 钢方通作为辅助撑架，焊接土箱。侧板辅助撑架间隔约400 mm、底板撑架间隔约200 mm。单个土箱外围尺寸为1600 mm×400 mm×600 mm（长×宽×深），内侧固定20 mm 厚杉木板，底面钻Φ14 排水孔，间隔500 mm，梅花形布置。

制作好的土箱，利用预留的四角耳板，打M16×150 mm 膨胀螺栓固定在硬质坡面。土箱在水平方向连续安装，竖向每级坡面设置两道土箱。安装完的土箱内，填满种植土，施肥待用。

4）爬藤钢丝网辅助敷设

为了利于爬藤藤曼发展，在现状硬质坡面敷设人工辅助钢丝网。采用2 mm 镀锌带刺钢丝作为基材，缠绕编制，形成1 m 见方的网格，利用水泥钢钉固定在斜坡混凝土表面，牢固美观即可。

5）植物栽种

爬藤栽种：坡面爬藤栽种分土箱栽种和土沟栽种。将剪取的爬山虎枝条插入土中15～20 cm，扦插后埋土压实。枝条长度2.5～3.0 m，每株间隔约50 cm。

芦苇栽种：将打好土包的芦苇丛，直接吊运至马道平台，靠排水沟内侧堆载，间隔4～5 m。

6）养护及病害防治

●洒水养护：利用坡顶水箱（提前预设，容积控制在15 m3，采用水泵提水灌入），人工软管分级洒水养护。一般控制在每3 天浇水一次，雨后停浇2～3 天，原则是土不干不浇水。

●追肥：藤曼和芦苇生长的时候对于养分有一定需求，苗株种植时给它施加足够的基肥，到后期生长的时候，要每个月施肥1～2 次，加快枝叶生长，增强复绿效果。

●病（虫）害防治：爬山虎的病害有白粉病、叶斑病。白粉病可以用药剂治疗，叶斑病要及时换土防治，及时喷药。注意药剂的交替使用，以免病菌产生抗药性。芦苇虫害主要是蚜虫，一般用40%氧化乐果800～1 500 倍液喷杀。病（虫）害防治时，要以单一优势病虫害为对象，掌握植物发育关键期、分析病虫防治的有利时机，集中用药，兼治其他。遵循“取长补短、提高效果”的总体原则，减少重复防治和用药，提高整体防治效果。

6 边坡复绿的效果初步评估

输水隧洞进口硬质混凝土边坡复绿，自2019 年12 月12 号开始实施方案编制，至2021 年2 月23 号全部完成复绿施工，总用时约72 天，比原预计的100天提前完成了任务。经过县自然资源局、行政执法局、建设单位、镇村协调组等部门组织的联合验收，认为本项目硬质边坡复绿工程方案完善、组织合理、效果明显、投资可控，同意通过复绿验收。

7 结 语

1）项目初步设计阶段应该完善复林复绿技术措施

根据《中华人民共和国森林法》、《中华人民共和国森林法实施条例》、《湖南省林业条例》等现行法律法规有关规定，各项建设工程应当不占或者少占林地；必须占用或者征用林地的，办理临时占用林地许可证，最长不得超过2 年，期满后，占用责任人必须对该林地进行复绿。项目初步设计和技施设计阶段，要同时完善占地期满后的复林复绿方案设计，同时足额编制预算。

2）编制复绿方案不能破坏原状坡面防护的稳定

本项目隧洞进口边坡，既属于开挖边坡，又属于水库边坡，对于取水塔建筑基础和库区蓄水安全运行，有极其重要的作用。编制复绿方案时，在确保边坡现状防护措施不被破坏改变的情况下，综合各种不利因素，科学规划。措施实施和植物栽种辅助设备安装时，不能破坏和改变坡面整体防护安全体系和排水组织体系，原有锚杆钢筋网、排水等，功能均不得削弱或取消，必须满足安全运行的设计要求。

3）重视和加强复绿措施的综合作用

边坡复绿和各种植物栽种在一定程度上也是边坡稳定运行的一项辅助措施，可以减弱混凝土受光照强度和紫外线辐射的影响，延缓光照和辐射造成的表面风化破损，对混凝土表面形成有效的生态保护。同时，植物根系的发展深入裂隙，也在一定程度上能够稳定强风化岩石边坡的局部稳定性，有利而无害。

4）复绿种苗选取要特别考虑后期维护的属地特性

输水工程验收交付后，边坡植物基本会处于少人管护或难以管护的状况。种苗选取首要考虑的品种，务必具备耐寒耐旱、抗病害、易生长的综合特性，使其能适应环境气候、快速覆盖坡面，满足复林复绿的验收标准。

5）重视和加强后续病虫害防治

以往的复林复绿工程，或多或少存在“重种植、轻养护”的现象。要想提高苗木成活率、强化复绿效果，必须从后期的病虫害防治上下功夫。发挥综合防治优点，提高防治效果，以“预防为主、综合防治”为原则，合理运用栽培、化学、生物、物理的方法及其它有效的生态学手段，把病虫害控制在最低程度以不致造成危害，形成稳定的生态环境，使其发挥最大的生态环境效益。