米澄宇,朱壽增,何正杰
(桂林理工大學(xué),廣西 桂林541000)
河北省某邊坡長約800m,東西走向。其中一段長約600m,高60m,坡度為40°;另一段長約200m,高100m,坡度為60°。由于該邊坡的坡度和高度均有起伏,因此需要采用不同的支護(hù)方法。經(jīng)現(xiàn)場勘查,將長度為600m的部分稱為邊坡①段,長200m的部分稱為邊坡②段。結(jié)合工程實際情況和當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境,以及河北省工程政策等因素綜合考慮,決定對邊坡①段采用生態(tài)護(hù)坡法,對邊坡②段采用傳統(tǒng)擋土墻支護(hù)和生態(tài)支護(hù)的綜合支護(hù)法。
由于①段的邊坡較為平緩且植被裸露,因此采用防沖刷基材(PEB)生態(tài)護(hù)坡技術(shù)。防沖刷基材生態(tài)護(hù)坡(ecologicalslope-protected method of preventing erosion basis material,PEB)從傳統(tǒng)的植被混凝土生態(tài)護(hù)坡技術(shù)衍生而來,它繼承了植被混凝土生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的高度整體性和抗龜裂、抗沖刷的優(yōu)點,而且在低于50°的邊坡中,在保養(yǎng)植被生長、維護(hù)生態(tài)環(huán)境美觀、防止水流沖刷和節(jié)約資金等方面具有更佳的效果。
PEB生態(tài)護(hù)坡技術(shù)包含3個功能層,分別是基材層、加筋層、防沖刷層。各層功能為:
(1)基材層:主要成分是腐殖質(zhì)土(或沙壤土、有機(jī)肥等按照一定比例攪拌的混合物),為邊坡植被提供營養(yǎng)。
(2)加筋層:由加筋網(wǎng)和錨固構(gòu)件組成。加筋網(wǎng)的作用是淺層加固、傳遞荷載、提高巖土體強(qiáng)度、降低邊坡表面侵蝕。錨固構(gòu)件則進(jìn)行錨固,加大抗剪抗拉強(qiáng)度。該層一般用土工網(wǎng)配鋼筋錨釘(或竹條配木樁)的組合來搭建其整體性結(jié)構(gòu)。加筋層使整個生態(tài)支護(hù)系統(tǒng)更加穩(wěn)定。
(3)防沖刷層:在邊坡表面形成防護(hù)層,并拌有植物種子,為植物的扎根生長提供載體。該層作為生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的重要組成部分,其在邊坡表面的膠結(jié)體一般由噴射的植被混凝土或其他生化膜與表面土體混合而成。
上述3層為PEB生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的結(jié)構(gòu)核心。值得一提的是其組成材料并不是一成不變的,可以根據(jù)實際情況,只要有符合功能需要的材料都可以拿來使用。
(1)清除松散巖塊、雜物,原有的植物應(yīng)當(dāng)予以保留。平整坡面。
(2)將粉土、復(fù)合肥料、有機(jī)質(zhì)和保水劑按照182︰1︰16︰1的重量比混合攪拌,制成基材層材料土壤。這類材料制成的土壤具有良好的透水性、保溫性和通氣性,能穩(wěn)定調(diào)節(jié)水、肥、氣、熱等因素,且三相比和團(tuán)粒結(jié)構(gòu)也很適合植物扎根生長。
(3)將調(diào)拌好的基材覆蓋在邊坡表面(注意邊坡表面應(yīng)當(dāng)保持濕潤)。輕度碾壓基材層,使其具有一定的密實度,然后再均勻灑水,讓基材層也保持濕潤,直到基材層含水飽和(勿使水流成股流出基材層)。
(4)鋪設(shè)加筋網(wǎng)。鐵絲網(wǎng)選取網(wǎng)格間距為5cm×5cm的14號鐵絲網(wǎng),網(wǎng)面鋪設(shè)要張拉緊,網(wǎng)與網(wǎng)之間用鐵絲扎牢。為了避免松脫,網(wǎng)間搭接寬度不宜過小。在邊坡表面按照1m×1m的間距設(shè)置錨釘施打點,用醒目的紅色油漆標(biāo)示。為保持掛網(wǎng)的穩(wěn)定,施打錨釘?shù)臅r候注意要將錨釘下傾15°左右。網(wǎng)與錨釘用鐵絲扎綁。
(5)將沙壤土、水泥、有機(jī)質(zhì)和植物種子按照設(shè)計好的配比,放入攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行攪拌。單次攪拌的時間不宜太短,一般以5min左右為宜。
(6)為保證植被生長環(huán)境的濕度,先對坡面進(jìn)行噴水。然后將坡面劃分為多個區(qū)域,按照從上到下的順序,采用砼噴射機(jī)來噴射預(yù)先調(diào)配好的植被混凝土。噴射植被混凝土?xí)r需正面噴射,不得仰噴或斜噴。噴射過程中要對不平整的坡面進(jìn)行找平,還要顧及死角的噴射,防止漏噴。同時也應(yīng)對水量進(jìn)行嚴(yán)格控制,勿使水流從植被混凝土內(nèi)流出。整個噴播過程控制在3h左右,噴護(hù)厚度控制在2cm左右為宜。
(7)噴播施工完成后,在植被混凝土層上面覆蓋一層草墊。草墊的作用是防止風(fēng)吹和暴曬造成的水份蒸發(fā)、保持坡面土壤溫度和保護(hù)防沖刷層。這樣可以為植物種子的發(fā)芽提供良好的環(huán)境。
(8)根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃Y源和生態(tài)氣候,以及植被生長發(fā)育的情況,來確定后續(xù)養(yǎng)護(hù)需要提供的水量和濕度。后續(xù)養(yǎng)護(hù)以噴灌的方式進(jìn)行。
PEB生態(tài)護(hù)坡技術(shù)較之傳統(tǒng)的支護(hù)技術(shù),其重要特點就是利用植被的支護(hù)作用。當(dāng)植被正常發(fā)育時,較高大植物(如灌木、亞灌木等)的根系可以穿過邊坡表面土體松散的風(fēng)化層,錨固到較深處的土體中,起到預(yù)應(yīng)力錨桿的作用。而低矮植物草本類根系在土壤中盤結(jié)發(fā)育,起到三維加筋作用,甚至將土壤與根系結(jié)合成復(fù)合材料,加強(qiáng)坡面土體強(qiáng)度。這就是植物的“深根錨固,淺根加筋”作用。另外,植物還可以通過自身的吸收和蒸騰作用調(diào)節(jié)坡內(nèi)水含量,降低巖土體的孔隙水壓力,增大巖土體的抗剪強(qiáng)度。植物還可以截留部分降雨,防止土粒飛濺引起的濺蝕和土粒流失引起的溝蝕和片蝕,從而達(dá)到保護(hù)坡面的效果。
該邊坡上無永久建筑物,且較為開闊,可使用坡率法進(jìn)行放坡。坡率法分為3種:全放坡法,全切坡法,放坡與切坡結(jié)合法。該邊坡根據(jù)實際工程情況和環(huán)境狀況進(jìn)行分析,選優(yōu)對比結(jié)果如下:
(1)全放坡法。這種方法的特點是工程安全性較強(qiáng)。并且造價低廉,施工操作比較簡單。但是這種方法在施工時需要開挖大量的土方,需要處理的護(hù)坡面積也比較大,同時對環(huán)境造成較大破壞。根據(jù)河北地區(qū)保護(hù)環(huán)境的工程政策,這種方法被否定。
(2)全切坡法。采用全切坡法時開挖土方量比較小,并且對周邊環(huán)境不會造成太大影響。但是這種方法并不適用于本工程,本工程切坡高達(dá)30m,若用此方法,則切坡高度偏大,會降低邊坡的安全性,且施工的難度較大,須用錨桿擋土墻進(jìn)行護(hù)坡,這就會增加工程造價。該邊坡具備放坡開挖的條件,所以將全切坡法否定。
(3)放坡與切坡結(jié)合法。該方法擁有上述兩者的優(yōu)點,又可避免它們的缺點,因此可以認(rèn)定為最佳方案。在該段比較高的邊坡地段從坡底開始,局部做7m高的錨桿擋土墻,錨桿擋土墻的上面再用坡率法進(jìn)行放坡,這樣既減小了護(hù)坡面積又降低了工程的挖方量。
首先進(jìn)行施工準(zhǔn)備,之后對場地進(jìn)行整平,清除邊坡表面的虛土和危石,以及可能的塌滑體。在切坡部分的后緣設(shè)置排水溝,構(gòu)建完善的護(hù)坡排水體系,使得邊坡表面得以及時排走水體。
本施工段為整個邊坡的第二部分,其邊坡坡體較高,因而在施工過程中采用自上而下的原則,上半部分進(jìn)行切坡時使用控制爆破,以避免大爆破對坡體帶來的不穩(wěn)定因素。應(yīng)當(dāng)注意的是對坡體分層分段進(jìn)行開挖,開挖過程中及時進(jìn)行支護(hù),防止邊坡巖土體局部失穩(wěn)或塌方。在分層開挖的時候進(jìn)行及時錨固的逆作施工法。設(shè)計邊坡線外側(cè)預(yù)留2m左右的開挖距離。
該段邊坡的上半部分進(jìn)行放坡開挖,并用45°斜交式格構(gòu)式護(hù)坡(圖1),格構(gòu)間距3m,梁截面的高和寬分別為300cm和200cm,部分嵌入坡面巖石。格構(gòu)內(nèi)為水泥漿砌空心六棱磚(圖2),長25m,厚20cm。六棱磚內(nèi)植草綠化。綠化要保證邊坡表面土體與磚內(nèi)種植土自然接觸,以便植物可以充分地扎根和吸收土壤養(yǎng)分。然后選用能適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂虻钠焚|(zhì)優(yōu)良的耐旱草種,并適當(dāng)配以腐殖質(zhì)做有機(jī)肥料來保障植物的成活率。邊坡的下半部分7m高段垂直切坡,坡面支護(hù)采用板肋式錨桿擋土墻。
圖1 格構(gòu)式護(hù)坡施工中
圖2 六楞空心磚
上述邊坡支護(hù)和綠化護(hù)坡的組合作用效果較好,既能維護(hù)邊坡穩(wěn)定性,又能節(jié)省開支,同時還增加邊坡植被,保護(hù)生態(tài)環(huán)境,避免了傳統(tǒng)的掛網(wǎng)噴射混凝土邊坡支護(hù)法給環(huán)境帶來的難看和不協(xié)調(diào)的感覺,可以說是物美價廉。
[1]黃求順,張四平,胡岱文.邊坡工程[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2007:26-30.
[2]胡愈,姚愛軍.港口邊坡抗滑樁支護(hù)功效與優(yōu)化數(shù)值模擬研究[J].河南工程學(xué)院學(xué)報,2009(3):1-5.
[3]胡愈,姚愛軍.龍門港口邊坡穩(wěn)定性數(shù)值分析[J].河南工程學(xué)院學(xué)報,2008(1):67-70.
[4]吳少儒,許文年,王路根,等.噴射護(hù)坡綠化技術(shù)的物種選擇[J].中國水土保持,2006(6):41-43.
[5]許文年,夏振堯,戴方喜,等.恢復(fù)生態(tài)學(xué)理論在巖質(zhì)邊坡綠化工程中的應(yīng)用[J].中國水土保持,2005(4):31-33.