楊 瀟 朱積有

(陜西省三和建設(shè)工程有限公司，陜西 西安 710048)

傳統(tǒng)護(hù)坡技術(shù)大多采用干砌石、漿砌石、預(yù)制混凝土塊以及現(xiàn)澆混凝土等剛性結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)多考慮力學(xué)因素，雖然能夠確保邊坡的穩(wěn)定性，但施工難度大、工期長(zhǎng)、成本高并且對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了破壞，不利于水土保持和生態(tài)保護(hù)。隨著生態(tài)文明建設(shè)的飛速發(fā)展，生態(tài)護(hù)坡技術(shù)越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用于道路擋墻以及水利堤防等工程中。生態(tài)護(hù)坡技術(shù)將植物、種植土、結(jié)構(gòu)層形成整體，綜合了土壤學(xué)、植物學(xué)、生態(tài)學(xué)和工程力學(xué)等學(xué)科的基本知識(shí)，既能夠保證邊坡穩(wěn)定，又能恢復(fù)邊坡受損的自然環(huán)境，更能促進(jìn)生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展。

蜂巢約束系統(tǒng)是基于蜂窩約束技術(shù)和高分子納米技術(shù)，由高分子納米合金片材，經(jīng)超聲波焊接而成的蜂巢式三維網(wǎng)狀物，是近年來(lái)研制出的新型材料。該系統(tǒng)從平面和立面結(jié)合的空間對(duì)種植土進(jìn)行限制和約束，蜂巢格室的延展性可減少種植土和植物受沖刷的垂直應(yīng)力與水平應(yīng)力，提高種植土壤顆粒之間的剪應(yīng)力，從而形成連續(xù)柔性的三維結(jié)構(gòu)。蜂巢約束系統(tǒng)能夠在反復(fù)荷載作用下減少變形，提高土體的承載能力，從而增強(qiáng)陡峭邊坡土體的穩(wěn)定性，減少土體不均勻沉降，緩解水流對(duì)邊坡的沖刷侵蝕，可以用于穩(wěn)固軟土地基、支撐管道、駁岸修復(fù)以及生態(tài)擋墻等方面。蜂巢約束系統(tǒng)生態(tài)護(hù)坡技術(shù)是蜂巢格室與生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的創(chuàng)新結(jié)合，具有抗沖刷、耐侵蝕、低成本、高效率等特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

灃河良家灘防洪工程位于西安市長(zhǎng)安區(qū)灃河中游，上起西戶公路橋(樁號(hào)0+035)下至西漢高速公路橋(樁號(hào)4+404)，全長(zhǎng)4.37km，總建設(shè)面積約63萬(wàn)m2。工程設(shè)計(jì)河堤防洪標(biāo)準(zhǔn)為百年一遇，堤防工程級(jí)別為Ⅰ級(jí)。工程左岸堤防頂寬度為20m，右岸堤防頂寬度為8m，護(hù)堤地寬度為50m。

該工程采用海綿城市生態(tài)建設(shè)理念，以打造西安國(guó)際社區(qū)綠色親水廊道為目標(biāo)，構(gòu)建集生態(tài)游賞、休閑娛樂(lè)、文化體驗(yàn)等功能于一體的生態(tài)休閑景區(qū)，是西安市的重點(diǎn)工程，建設(shè)完成后將大大提高灃河的防洪安全，形成美麗和諧的河道生態(tài)環(huán)境，對(duì)于提升灃河流域形象、增加居民幸福指數(shù)具有重要意義。

1.2 工程難點(diǎn)

灃河良家灘防洪工程右岸護(hù)坡原設(shè)計(jì)方案為混凝土砌塊生態(tài)護(hù)坡，計(jì)劃工期180天，預(yù)計(jì)2018年9月30日完工。但2018年1月，建設(shè)單位提出新要求：右岸護(hù)坡要在6月底完工，即工期要提前三個(gè)月。經(jīng)過(guò)初步測(cè)算，如果通過(guò)增加班組、機(jī)械和材料的方法，將原工期縮短三個(gè)月，施工成本會(huì)增加5倍，項(xiàng)目面臨虧損的風(fēng)險(xiǎn)，因此，為了縮短工期，控制成本，保證收益，項(xiàng)目急需采用新型高效的生態(tài)護(hù)坡施工技術(shù)進(jìn)行工程變更。

2 方案比選

2.1 格賓石籠護(hù)坡

格賓石籠護(hù)坡是以格賓石籠為基礎(chǔ)，鋪設(shè)整齊后在格賓石籠表面覆土植草的一種生態(tài)護(hù)坡技術(shù)。格賓石籠是一種生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)，石籠網(wǎng)的原材料是高抗腐蝕、高強(qiáng)度、具有延展性的鍍鋅纖絲或者包覆PVC的鋼絲。制作過(guò)程中，使用機(jī)械將纖絲或鋼絲編織成雙絞六角形柔性金屬網(wǎng)，然后將金屬網(wǎng)制作成箱形結(jié)構(gòu)，填入充足的石料。具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、柔性布局、抗變形、延展性高、透水性好、施工速度快，可固結(jié)水土和植物，利于生態(tài)修復(fù)等特點(diǎn)。

施工流程為：邊坡整形→混凝土框格支模、澆筑、養(yǎng)護(hù)→反濾層鋪設(shè)→格賓石籠下籠、填料、封蓋→覆土→鋪草皮→養(yǎng)護(hù)。格賓石籠護(hù)坡見(jiàn)圖1。

圖1 格賓石籠護(hù)坡

2.2 三維土工網(wǎng)墊護(hù)坡

三維土工網(wǎng)墊護(hù)坡是在護(hù)坡表面鋪設(shè)三維土工網(wǎng)墊后覆土植草的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)。其主要結(jié)構(gòu)層三維土工網(wǎng)墊，是采用高分子材料以及UV抗紫外線穩(wěn)定劑制作而成的類似絲瓜網(wǎng)絡(luò)的三維結(jié)構(gòu)網(wǎng)墊。由于三維土工網(wǎng)墊質(zhì)地疏松、柔韌，留有90%的空間可充填土壤、砂礫和細(xì)石，供植物根系生長(zhǎng)，因此，長(zhǎng)成后的草皮可使網(wǎng)墊、草皮、泥土牢固地結(jié)合為一個(gè)整體，形成堅(jiān)固的綠色復(fù)合保護(hù)層。三維土工網(wǎng)墊護(hù)坡的特點(diǎn)包括：消能充分、耐沖刷、造價(jià)較低、施工簡(jiǎn)便，可有效保持水土，保證草籽分布均勻、植物生長(zhǎng)整齊均衡，形成綠化景觀。

施工流程為：邊坡整形→覆土施底肥→鋪設(shè)三維土工網(wǎng)墊→覆土→播草籽→養(yǎng)護(hù)。三維土工網(wǎng)墊護(hù)坡見(jiàn)圖2。

圖2 三維土工網(wǎng)墊護(hù)坡

2.3 生態(tài)袋護(hù)坡

生態(tài)袋護(hù)坡是在生態(tài)袋內(nèi)部裝滿種植土，用扎帶或扎線封口，層層排序堆放整齊后，再在生態(tài)袋內(nèi)播種植草，從而形成生態(tài)護(hù)坡的技術(shù)。生態(tài)袋由高強(qiáng)抗紫外線、抗凍融耐酸堿的生態(tài)合成材料制作而成。生態(tài)袋護(hù)坡通過(guò)建造柔性生態(tài)邊坡，形成具有美化環(huán)境和護(hù)坡作用的擋土結(jié)構(gòu)，具有高強(qiáng)度、耐腐蝕、穩(wěn)固性好、出苗率高、出苗齊、成坪快、施工簡(jiǎn)便、環(huán)保美觀等特點(diǎn)。

施工流程為：邊坡整形→加筋格柵安裝→回填土→填充、堆砌生態(tài)袋→綠化→養(yǎng)護(hù)。土工網(wǎng)墊護(hù)坡見(jiàn)圖3。

圖3 土工網(wǎng)墊護(hù)坡

2.4 蜂巢約束系統(tǒng)護(hù)坡

蜂巢約束系統(tǒng)護(hù)坡是在蜂巢約束系統(tǒng)中覆土植草的生態(tài)技術(shù)，通過(guò)蜂巢約束系統(tǒng)的固土防護(hù)機(jī)理與植物根系的錨固作用，將有生命的植物與無(wú)生命的蜂巢約束系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合為整體。其主要結(jié)構(gòu)層蜂巢約束系統(tǒng)，是基于蜂窩約束技術(shù)和高分子納米技術(shù)，由高分子納米合金片材，經(jīng)超聲波焊接而成的蜂巢式三維網(wǎng)狀物。通過(guò)在其格室中填充泥土、砂石或混凝土等材料構(gòu)成具有強(qiáng)大側(cè)向限制和剛度的結(jié)構(gòu)，由系統(tǒng)中相互連接的巢室所形成的高強(qiáng)度三維網(wǎng)格來(lái)約束和穩(wěn)定土體。具有運(yùn)輸簡(jiǎn)便、材質(zhì)輕、耐磨損、抗老化、耐酸堿、防變形、適用性廣、操作簡(jiǎn)便、施工速度快、造價(jià)低等特點(diǎn)。

施工流程為：邊坡整形→土工布鋪設(shè)→蜂巢約束系統(tǒng)鋪設(shè)→覆土→綠化→養(yǎng)護(hù)。蜂巢約束系統(tǒng)護(hù)坡見(jiàn)圖4。

圖4 蜂巢約束系統(tǒng)護(hù)坡

2.5 方案對(duì)比選擇

經(jīng)過(guò)對(duì)四種生態(tài)護(hù)坡技術(shù)在工期、易操作性、質(zhì)量安全環(huán)保和成本等方面的對(duì)比分析，最終選擇蜂巢約束系統(tǒng)護(hù)坡作為工程變更方案，詳見(jiàn)表1。

表1 生態(tài)護(hù)坡施工方案對(duì)比分析

3 施工工藝介紹

3.1 坡體整形

施工過(guò)程中，選擇挖掘機(jī)、裝載機(jī)配合人工整形。由挖掘機(jī)與裝載機(jī)削坡，機(jī)械整形不到的部位由人工整形。開(kāi)挖時(shí)，按設(shè)計(jì)斷面向外延50～100cm開(kāi)挖，至完工線下。確保坡體表面無(wú)雜物、根系等有機(jī)物。對(duì)于大塊雜物由機(jī)械清理，小塊雜物人工清理。坡體基礎(chǔ)必須穩(wěn)定，表面平整，無(wú)突出或凹陷。

3.2 土工布鋪設(shè)

選用不小于150g/m2的土工布作為鋪設(shè)材料。將土工布展開(kāi)，鋪裝至蜂巢格室界限外沿30cm，要求平順無(wú)褶皺。兩塊土工布搭接寬度大于30cm，搭接處采用縫合技術(shù)，在離土工布邊寬10cm、20cm、30cm處各縫合一道，共縫合三道。

3.3 蜂巢約束系統(tǒng)鋪設(shè)

蜂巢約束系統(tǒng)原材料必須有質(zhì)量證明資料，同時(shí)檢查其外觀質(zhì)量、包裝質(zhì)量、運(yùn)輸過(guò)程中是否有破損等，合格后方可進(jìn)場(chǎng)。進(jìn)場(chǎng)后妥善保管及時(shí)取樣進(jìn)行復(fù)檢。蜂巢格室在運(yùn)輸過(guò)程中以及運(yùn)抵工地后應(yīng)避免曝曬，防止黏結(jié)成塊。

鋪設(shè)時(shí)，用40cm長(zhǎng)的錨桿將格室的一端固定在護(hù)坡上，然后向坡下拉拽蜂巢格室，拉至護(hù)坡底時(shí)再次用錨桿固定。蜂巢格室端部固定后，每間隔一個(gè)格室，將錨桿釘入坡體，并在錨桿頂端套上限位件。蜂巢格室邊緣兩側(cè)用連接件進(jìn)行搭接。蜂巢格室與基面及支持層之間應(yīng)壓平貼緊，避免架空，避免張拉受力、折疊、打皺等情況發(fā)生；為防止大風(fēng)吹損，鋪設(shè)好的蜂巢格室及時(shí)用錨桿固定牢固。坡底蜂巢格室的邊緣部分應(yīng)錨固，并覆土夯實(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖5。

圖5 施工現(xiàn)場(chǎng)土工布與蜂巢約束系統(tǒng)鋪設(shè)

3.4 覆土

采用自卸汽車配合小挖掘機(jī)覆土。選擇的種植土不得含有雜物或者直徑不小于3cm的石粒料填料；按從坡上到坡下漸次填充的順序施工；料斗與格室上沿距離50cm時(shí)，垂直均勻震動(dòng)拋料；對(duì)較高處填料，用料斗從上向下輕推找平，不得觸至格室，填料到格室上方5cm為止，以料斗輕度夯實(shí)。雨后個(gè)別裸露格室再進(jìn)行補(bǔ)填至蜂巢格室上沿5cm。

3.5 撒草籽

草籽品種選擇白三葉，均勻撒布，保證草籽成活率。采用人工撒草籽的方法將具有草籽、肥料等的混合基質(zhì)撒到坡面上，形成具有一定厚度的植生層，該植生層不僅具有抗水流侵蝕的能力，而且可以為植物的生長(zhǎng)提供土壤條件，從而促進(jìn)植被的恢復(fù)，形成自然植被的坡面保護(hù)層。草籽撒完后，對(duì)植被土進(jìn)行覆蓋并適度壓實(shí)；進(jìn)行表面防護(hù)，并適時(shí)進(jìn)行撒水管護(hù)。

4 質(zhì)量控制

4.1 控制要點(diǎn)

a.堤防坡體按照設(shè)計(jì)斷面開(kāi)挖回填后，采用機(jī)械夯實(shí)，確保基礎(chǔ)穩(wěn)定，表面壓實(shí)度應(yīng)不小于90%。坡面平整度采用人工修坡，確?；A(chǔ)表面平整。對(duì)于淤泥質(zhì)軟土坡體，要采用開(kāi)挖換填合格土體后，才能進(jìn)行蜂巢約束系統(tǒng)的鋪裝。

b.土工布是基礎(chǔ)與蜂巢格室的介質(zhì)布，要保證土工布的搭接寬度不小于30cm，并確保搭接穩(wěn)定，防止移動(dòng)。

c.蜂巢格室鋪裝時(shí)，錨桿要牢牢釘入基礎(chǔ)坡體，格室展開(kāi)時(shí)要盡力拉拽，按最大展開(kāi)面積盡量張開(kāi)，并用錨桿和限位器定型固定，確保蜂巢格室緊貼坡面。固腳應(yīng)牢固可靠，可在坡腳底部提前下挖50cm的溝槽，蜂巢格室邊緣鋪至溝槽內(nèi)固定，再覆蓋填料夯實(shí)，或直接采用混凝土將溝槽和蜂巢格室澆筑為整體。

d.覆土?xí)r，遵循從坡頂?shù)狡碌椎捻樞颍捎昧隙反怪本鶆蛘饎?dòng)拋料，要保證格室土壤飽滿、均勻，并高出格室表面1～2cm。

e.根據(jù)項(xiàng)目當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件計(jì)算坡面水流大小，從而考慮是否設(shè)置坡面排水溝，排水溝縱橫間距為40～50m。

f.蜂巢約束系統(tǒng)生態(tài)護(hù)坡植草完成后，要注意后期養(yǎng)護(hù)，定期灑水追肥，灑水時(shí)注意噴頭與坡面的距離，保證無(wú)高壓水流沖擊表層草坪。

4.2 質(zhì)量檢測(cè)

蜂巢約束系統(tǒng)生態(tài)護(hù)坡質(zhì)量檢查結(jié)果見(jiàn)表2，由全面檢查結(jié)果可知，蜂巢約束系統(tǒng)生態(tài)護(hù)坡質(zhì)量合格。

表2 蜂巢約束系統(tǒng)生態(tài)護(hù)坡質(zhì)量檢查統(tǒng)計(jì)

5 施工效益分析

2018年6月底，項(xiàng)目右岸護(hù)坡如期完工，節(jié)省了三個(gè)月工期，滿足了業(yè)主縮短工期的要求。同時(shí)，經(jīng)測(cè)算蜂巢約束系統(tǒng)生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的施工成本為61.08元/m2，降低了工程造價(jià)，節(jié)約了成本，獲得了監(jiān)理單位和建設(shè)單位的一致好評(píng)。

6 結(jié) 語(yǔ)

灃河梁家灘防洪工程中，通過(guò)蜂巢約束系統(tǒng)生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用，充分展示了該技術(shù)施工簡(jiǎn)單、易操作、速度快、效率高的特點(diǎn)，縮短了護(hù)坡施工工期，減少了能耗和原料，節(jié)約了項(xiàng)目成本金，保證了護(hù)坡質(zhì)量安全，滿足了業(yè)主的要求，達(dá)到了預(yù)期的效果。此外該技術(shù)固土保濕，減小了環(huán)境污染，充分體現(xiàn)了綠色施工理念，值得推廣使用。