黃文鋒, 鄭晶星， 陳健華

(南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電有限公司工程建設(shè)管理分公司, 廣東 廣州 510630)

抽水蓄能電站地處山區(qū)，發(fā)電構(gòu)筑物主要由上水庫(kù)、下水庫(kù)、輸水發(fā)電廠房系統(tǒng)等組成，上下庫(kù)連接公路是上水庫(kù)和水道廠房施工的交通要道。當(dāng)上、下水庫(kù)之間距高比小，公路沿線邊坡坡度大時(shí)，在巖質(zhì)邊坡上開(kāi)挖形成路基，易造成掛渣。掛渣處堆積物空隙率高。當(dāng)受雨水影響，石屑、中砂、細(xì)砂和粉末所填充的空隙易被沖刷，掛渣存在進(jìn)一步擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)。以上狀況將對(duì)安全文明和生態(tài)環(huán)境造成影響，需及時(shí)穩(wěn)定處理并復(fù)綠。

抽水蓄能電站上、下水庫(kù)庫(kù)區(qū)林區(qū)清理主要包括植被和表土兩大部分，其中表土一般按30～60 cm厚度清理。表土富含有機(jī)物和微生物，是天然種植土料。為此，該文在利用表土鋪攤、土石渣翻鋪填充掛渣空隙基礎(chǔ)上，刨穴種植須根系草種，對(duì)梅州抽水蓄能電站(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“梅蓄電站”)上下庫(kù)連接公路K3+700～K3+900段巖質(zhì)邊坡掛渣進(jìn)行復(fù)綠。

1 施工技術(shù)

1.1 掛渣分類(lèi)

巖質(zhì)邊坡掛渣可分為2類(lèi)，第1類(lèi)不均勻堆積在巖坡原有凹凸不平的位置，此類(lèi)位置存在節(jié)理空隙、裂隙或穴坑等，稱(chēng)之為煙斗掛渣區(qū)(簡(jiǎn)稱(chēng)“煙斗區(qū)”)，所分布掛渣一般較少，厚度為10～20 cm；第2類(lèi)經(jīng)巖坡滑動(dòng)至下方緩坡堆積，稱(chēng)之為堆石掛渣區(qū)(簡(jiǎn)稱(chēng)“堆石區(qū)”)，所分布掛渣較多，平均厚度一般大于50 cm，占掛渣總量70%以上。

1.2 施工準(zhǔn)備

1.2.1 邊坡清理

路基形成后，需立即將巖坡上的危石和塊石掛渣清撬、刨挖，清理至堆石區(qū)，消除下一階段工作的安全隱患。若路基外邊緣設(shè)計(jì)線存在臨空部位，采用錨桿混凝土補(bǔ)缺。

1.2.2 表土推送

表土運(yùn)至路塹外邊緣附近卸裝后，利用裝載機(jī)將表土向巖坡外推送。表土沿巖面滑送至邊坡下方，在煙斗區(qū)形成薄層覆蓋，覆蓋厚度為10～20 cm；在堆石區(qū)緩坡形成厚層覆蓋，覆蓋厚度一般為50 cm以上。

1.2.3 便道施工

基于安全考慮，便道修筑的施工機(jī)械選擇應(yīng)重點(diǎn)考慮爬行能力強(qiáng)、操作回轉(zhuǎn)半徑大、挖掘深度大的履帶式挖掘機(jī)，當(dāng)坡度較大，不建議使用小型裝載機(jī)和運(yùn)輸車(chē)輛。通常路基施工的履帶式挖掘機(jī)極限爬行坡比為0.7，下行坡角不宜大于30°。便道修筑前應(yīng)對(duì)履帶式挖掘機(jī)極限能力進(jìn)行評(píng)估，施工便道修筑過(guò)程中利用表土推送至堆石掛渣區(qū)，通過(guò)履帶式挖掘機(jī)邊修筑邊推進(jìn)的方式逐漸進(jìn)入邊坡下方。便道路基壓實(shí)采用履帶式挖掘機(jī)來(lái)回碾壓，確保挖掘機(jī)安全進(jìn)出。

1.3 土工處理

考慮到覆蓋層較薄，覆蓋在煙斗區(qū)的表土可利用小鏟進(jìn)行人工翻鋪，確保土石混合，厚度控制為10～20 cm。覆蓋在堆石區(qū)表土可利用挖掘機(jī)多次翻鋪，使松散的表土經(jīng)翻鋪后充分填充至石渣空隙，其鋪攤厚度可根據(jù)坡度控制。

1.4 草種選擇

草種選擇遵循以下原則：① 在巖坡上的土石渣內(nèi)植草需保證根系進(jìn)入巖坡節(jié)理空隙或裂隙，在土坡面上的土石渣內(nèi)植草需保證根系進(jìn)入原坡面土層，充分發(fā)揮根部筋材作用；② 所選草種根部可有效吸收土石渣水分，促進(jìn)土石渣有效固結(jié)，緊密黏結(jié)；③ 所選草種成苗速度快，成苗后莖稈發(fā)達(dá)；④ 為減少后期養(yǎng)護(hù)，所選草種需考慮耐干旱耐貧瘠。

2 工程應(yīng)用

2.1 工程介紹

梅蓄電站上下庫(kù)連接公路長(zhǎng)7.2 km，按3級(jí)公路設(shè)置，K3+700～K3+900段在未開(kāi)展路基石方開(kāi)挖前為巖質(zhì)陡坡，邊坡巖體類(lèi)型為Ⅱ類(lèi)，該段路基是制約電站整段公路具備通車(chē)條件的最關(guān)鍵部位。該段路基石方開(kāi)挖完成后，在邊坡下方形成了分布面積約16 000 m2、總量約6 000 m3石方掛渣。在確定坡面掛渣基本進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，進(jìn)行了危石清理，其中，煙斗區(qū)石渣厚度為0.1～0.2 m，堆石區(qū)掛渣厚度為0.4～0.7 m。結(jié)合地形地質(zhì)條件和掛渣分布，圖1顯示了路基石方開(kāi)挖正立面，包含上、下邊坡植被區(qū)、路基開(kāi)挖區(qū)、巖面光滑區(qū)、煙斗掛渣區(qū)、堆石掛渣區(qū)，表1為各區(qū)狀態(tài)。

圖1 路基石方開(kāi)挖正立面(單位：m)

表1 各區(qū)狀態(tài)

2.2 施工準(zhǔn)備

2.2.1 機(jī)械試驗(yàn)

結(jié)合表1提供的坡度，采用施工設(shè)備為36 t的履帶式挖掘機(jī)沿堆石區(qū)修筑便道，爬坡試驗(yàn)在山下石渣臨時(shí)堆放區(qū)進(jìn)行，石渣最大堆高為3 m，長(zhǎng)度根據(jù)坡度試驗(yàn)調(diào)整。試驗(yàn)結(jié)果顯示：在松渣區(qū)域，當(dāng)坡比小于1∶6，履帶式挖掘機(jī)處于操作手控制范圍；當(dāng)坡比處于[1∶6, 1∶5]，隨坡度上升，操作手下行控制越來(lái)越困難，履帶式挖掘機(jī)下行出現(xiàn)打滑次數(shù)越來(lái)越多；當(dāng)坡比大于1∶5，履帶式挖掘機(jī)超出操作手控制范圍，經(jīng)自下而上多次壓實(shí)后方可控制。石渣覆土翻鋪壓實(shí)后，履帶式挖掘機(jī)極限爬行坡比為1∶1.37，下行坡度極限為1∶1.45。以上結(jié)果表明：在坡比為[1∶1.8，1∶1.5]的堆石掛渣區(qū)，表土覆蓋掛渣后，采用壓實(shí)緩慢推進(jìn)修筑，可逐漸進(jìn)入邊坡下方，但在坡比接近1∶1.5的區(qū)域，便道修筑必須更加謹(jǐn)慎，創(chuàng)造條件將便道坡比調(diào)低。

2.2.2 便道修筑

便道修筑前，人工對(duì)巖坡面存在安全隱患的塊石和掛石進(jìn)行清除。表土運(yùn)輸至路肩后，利用裝載機(jī)向下推送，表土經(jīng)巖面光滑區(qū)向下滑動(dòng)，在煙斗掛渣區(qū)形成薄層覆蓋，厚度約為10 cm，后向下滑動(dòng)至堆石掛渣區(qū)，形成厚度為50～70 cm的不均勻覆蓋。堆石區(qū)的便道修筑利用履帶式挖掘機(jī)自上而下按20 m長(zhǎng)度翻鋪，再利用履帶對(duì)土石渣來(lái)回碾壓密實(shí)，坡度控制在1∶1.8以下，確保挖掘機(jī)安全進(jìn)出。

2.3 表土攤鋪

復(fù)綠施工前，煙斗區(qū)土石渣采用人工簡(jiǎn)易翻鋪，土石渣厚度控制在20 cm范圍內(nèi)。堆石區(qū)土石渣采用履帶式挖掘機(jī)翻鋪，攤鋪厚度控制在1 m范圍內(nèi)。

2.4 植被配置

根據(jù)第1.4節(jié)原則，按就地取材，選擇了象草和山毛豆進(jìn)行比較。考慮到象草在接近原煙斗巖面和堆渣區(qū)下原坡面土層表面種植的狀態(tài)下，象草莖稈可成為主根，主根發(fā)育后須根發(fā)達(dá)，可向四周土石渣、巖面節(jié)理空隙和裂隙或原坡面土層內(nèi)擴(kuò)散，同一主根吐苗后發(fā)育成多根莖稈，快速獲得綠化覆蓋；同時(shí)考慮到山毛豆前期生長(zhǎng)偏慢，價(jià)格偏高；施工選擇了刨穴法種植象草，其中，煙斗區(qū)刨穴深度為20 cm，堆石區(qū)刨穴深度為1 m，種植間距為50 cm；部分便道未撒播，表土覆蓋壓實(shí)后采用自然復(fù)綠。

3 復(fù)綠結(jié)果

為避免雨水沖刷影響，保證邊坡穩(wěn)定，植草工作在2019年1月干旱天氣全部完成。

3.1 綠化覆蓋率

抽樣統(tǒng)計(jì)表明：因雨水偏少，直至3月底，象草開(kāi)始吐苗，成苗2～3株，高度為2～6 cm，綠化覆蓋率30%。4月至5月中旬雨水開(kāi)始偏多，莖稈高度加快生長(zhǎng)，至5月中旬末，莖稈高度為25～32 cm，幼苗成株，另有2～3株幼苗生成，莖稈共4～6株，綠化覆蓋率51%。5月下旬至6月上旬出現(xiàn)5個(gè)自然日降雨量為50～69 mm的暴雨，未發(fā)現(xiàn)土石渣塌方，說(shuō)明象草具有良好的吸水和緩散雨水的作用。伴隨陣雨天氣，至7月底綠化覆蓋率達(dá)到67%；至9月底各株莖稈高度為72～93 cm，另有3～4株幼桿生成，莖稈共7～10株，綠化覆蓋率達(dá)到86%。9月底至12月初，電站工區(qū)未發(fā)生降雨，異常干旱，未發(fā)生枯萎。至12月中旬，各株莖稈高度超過(guò)1.2 m，稈內(nèi)水分充足，莖稈達(dá)12株以上。最終綠化覆蓋率達(dá)98%，復(fù)綠效果良好。

3.2 根須

根須在煙斗區(qū)進(jìn)入巖坡節(jié)理空隙和裂隙、在堆石區(qū)進(jìn)入原坡面土層是判別土石渣是否穩(wěn)定的主要條件。自然養(yǎng)護(hù)期內(nèi)檢查發(fā)現(xiàn)，在貼近土石渣底部種植的條件下，2個(gè)月后根須大部分在土石渣內(nèi)部的土中發(fā)育良好，少量根須向煙斗區(qū)的節(jié)理空隙、裂隙和堆石區(qū)的原坡面Ⅰ類(lèi)土層內(nèi)發(fā)育。3個(gè)月后進(jìn)入雨季，在煙斗區(qū)，雨水帶部分夾泥進(jìn)入煙斗區(qū)節(jié)理空隙，根須向其內(nèi)部發(fā)育逐漸增多；在堆石區(qū)，根須擴(kuò)展進(jìn)入Ⅰ類(lèi)土，4個(gè)月后根須生長(zhǎng)良好。

3.3 自然養(yǎng)護(hù)

2019年1月施工完成后為春節(jié)期，2月至3月干旱期未采取人工養(yǎng)護(hù)。4月后開(kāi)始雨水充足，全程采用了自然養(yǎng)護(hù)方式。經(jīng)檢查，無(wú)論是煙斗區(qū)還是堆渣區(qū)，象草復(fù)綠處理后邊坡一直處于穩(wěn)定狀態(tài)，最終取得理想的效果。

4 結(jié)論

公路巖質(zhì)邊坡開(kāi)挖形成巖質(zhì)路塹易造成掛渣，通過(guò)采用坡面清理、表土推送與攤鋪、土石渣翻鋪、刨穴、象草種植、自然養(yǎng)護(hù)的先后工序，對(duì)梅蓄電站上下庫(kù)連接公路K3+700～K3+900段巖質(zhì)邊坡掛渣進(jìn)行復(fù)綠，取得以下結(jié)論：

(1) 巖質(zhì)邊坡路基開(kāi)挖應(yīng)盡量減少掛渣，當(dāng)掛渣復(fù)綠采用機(jī)械施工，施工便道修筑前需做好施工機(jī)械能力評(píng)估。

(2) 復(fù)綠施工前應(yīng)對(duì)掛渣情況進(jìn)行分類(lèi)，明確各區(qū)掛渣底部原坡面狀態(tài)，以便于施工機(jī)械能力評(píng)估和便道推進(jìn)。

(3) 抽水蓄能電站工程建設(shè)過(guò)程中，表土清理后單獨(dú)存放使用有利于邊坡掛渣復(fù)綠，并可將其推廣使用至其他開(kāi)挖裸露部位。

(4) 象草根系發(fā)達(dá)，成苗后莖稈生長(zhǎng)快，多而密，吸水散水、加固土石渣能力強(qiáng)，是巖質(zhì)邊坡掛渣復(fù)綠的有效草種。