高危邊坡的防護及綠化

1、高危邊坡的防護及綠化文 國 光摘 要： 本文探討了高危邊坡的穩(wěn)定性因素、防護措施及一種邊坡綠化新技術(shù)。并通過一個實例介紹了防護措施在實際工程中的綜合應用。因為影響穩(wěn)定最主要的因素是水，所以在實際工程應用中重點探討了邊坡排水。關(guān)鍵詞: 高危邊坡； 坡面防護； 綠化 在土木工程生產(chǎn)實踐活動中，隨著我國鐵路、公路、庫區(qū)或場地等工程的建設(shè)和發(fā)展，加上高速公路建設(shè)不斷向山區(qū)延伸和發(fā)展，由于其技術(shù)等級較高，且我國山區(qū)地形條件困難、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜、地質(zhì)環(huán)境背景脆弱，深挖高填十分普遍，高危邊坡工程問題日益突出，建設(shè)中也遭遇了不少邊坡工程失敗和損失的現(xiàn)象。本論文探討了高危邊坡存在的主要問題、防護措施及一種邊坡綠化

2、新技術(shù)。在防護措施中，除了人們常用的防護措施坡面防護、拋石防護、錨桿防護、植物防護外，還介紹了支撐滲溝、巖面噴混快速綠化等新技術(shù)、新工藝。并通過一個實例介紹了防護措施在實際工程中的綜合應用。因為影響穩(wěn)定最主要的因素是水，所以在實際工程應用中重點探討了邊坡排水。這些措施的綜合應用很好地解決了高危邊坡不穩(wěn)定的問題，起到了很好的邊坡防護效果。1、高危邊坡構(gòu)筑存在的主要問題1.1我們通常所說的高危邊坡包含的范圍：1.1.1土質(zhì)挖方邊坡高度超過20m者，包括粗粒土和全風化巖石；1.1.2黃土及黃土類土挖方邊坡高度超過30m者；1.1.3巖石挖方邊坡高度超過30m者。1.2高危邊坡構(gòu)筑現(xiàn)狀有以下問題：1.

3、2.1、具有數(shù)量集中、種類較多、性質(zhì)繁雜、勘查不足等特點，但又存在一定的場區(qū)或區(qū)段規(guī)律；1.2.2、有別于重點復雜的高危邊坡工程設(shè)計；1.2.3、缺乏實用的勘察設(shè)計工作程序和細則；1.2.4、在切坡筑路過程中，經(jīng)常遇到高邊坡變形和破壞問題，尤以土質(zhì)路塹邊坡或類土質(zhì)路塹邊坡更為嚴重。1.2.5、直接危害公共安全，顯著影響工程造價。1.2.6、隨著人們環(huán)保及審美意識的提高,需對裸露的坡面進行綠化處理,減少人為痕跡。以防止坡面的侵蝕和風化,從而恢復自然植被,在綠化的同時起到美化作用的要求不斷提高。2、高危邊坡防護措施及防護重點影響巖土邊坡穩(wěn)定的因素有：巖石性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)、風化作用、地震、地應力、地形

4、地貌及人為因素、地下水和地面水的情況等但最主要的因素是水。邊坡浸水后濕度增大，土的強度減低，飽和后的土的強度將急劇降低，地表水流沖刷，地下水源侵入，使巖土表層失穩(wěn)，濕軟地基承載力不足，易導致路基沉陷。加上邊坡在經(jīng)歷反復的雨淋、日曬、凍結(jié)與融化，形體都會發(fā)生變化，表面逐漸剝落，而新表層又會遵循固有的規(guī)律，從堅硬到軟弱最后剝落，久而久之引起邊坡變形過量而破壞。在這個規(guī)律中，起主導作用的是水，因而治水、防水、排水成為首要的防護任務。坡面防護常用的方法，大概可分為兩類：工程防護、植物防護。2.1工程防護我在貴州施工時，遇到高路塹邊坡情況，在高路塹邊坡的防護中，就是綜合應用上述方法。只是把邊坡分級，并采

5、用抹面防護、錨桿防護、噴射混凝土、砌石防護等方法進行邊坡防護,取得了預期的防護效果。本文重點介紹支撐滲溝和錨噴掛網(wǎng)防護施工。2.1.1工程地質(zhì)情況土層情況分為四層，最上層為殘粘土層，最大厚度約12m，其次為劣質(zhì)煤層，最大厚度為約10m；第三層為炭質(zhì)頁巖，最大厚度為約10m；最下層為炭質(zhì)灰?guī)r。經(jīng)多次實地踏勘與觀察，設(shè)計師認為產(chǎn)生邊坡滑動的原因在于劣質(zhì)煤層的存在。劣質(zhì)煤層呈松散狀態(tài)、物理性質(zhì)差、力學強度差并滲水，使坡內(nèi)大量失水而產(chǎn)生裂縫。2.1.2處理設(shè)計構(gòu)思根據(jù)邊坡的土質(zhì)情況，從上之下分為四級防護。見下頁圖，第一級邊坡采用護面墻，邊坡率為1：0.5，頂面平臺寬3m（包括平臺截水溝）； 第二級采用

6、噴射混凝土錨桿防護，邊坡率為1：1，頂面平臺寬5m;第三級（劣質(zhì)媒層）采用支撐滲溝，邊坡率為1：1.5，頂面平臺寬3m；第四級采用漿砌片石護坡,邊坡率為1:1.75,頂坡設(shè)兩條梯形截水溝。見下頁圖所示：2.1.3施工順序施工放樣開挖砌筑坡頂截水溝開挖第四級邊坡（機械開挖人工配合修整）砌筑漿砌片石平臺及平臺截水溝、鉆孔埋設(shè)PVC塑料排水管開挖第三級邊坡（機械開挖、人工配合修整）從上至下開挖支撐滲溝，邊挖邊砌（并注意埋設(shè)PVC排水管） 砌筑平臺及平臺截水溝開挖第二級邊坡（機械開挖、人工配合修整）鉆孔、插入25錨桿，孔內(nèi)壓漿掛錨口加強鋼筋網(wǎng)和鋼板擴張網(wǎng)噴射C20混凝土砌筑平臺及平臺截水溝開挖第一級邊

7、坡（機械開挖、人工配修整）砌筑護面墻。2.1.4支撐滲溝的施工2.1.4.1工作原理：支撐滲溝分主滲溝和支滲溝兩種，兩種溝型配合使用，主滲溝沿坡向布置，支滲溝由主滲溝向兩側(cè)呈枝狀布置，溝身埋于坡體內(nèi)一定的深度，溝頂設(shè)漿砌片石肋形骨架，以攔截和排除表面徑流水，肋形骨架間的坡面區(qū)域植草。滲溝的間距應結(jié)合各坡體的穩(wěn)定性差異選擇采用不同的布置密度。邊坡的水主要來自降雨后的地表徑流水和雨水直接落到坡面后的滲水以及從坡頂土體滲透的層間水。設(shè)置支撐滲溝后，一方面通過肋形骨架攔截坡面徑流，將其直接匯于邊溝，減弱了地表經(jīng)流對坡面的沖刷，減少地表水向坡內(nèi)滲入。埋于坡體的支滲溝可有效攔截、疏干邊坡土體中的層間滲水，

8、將滲水匯集于主滲溝，通過主滲溝排于路基邊溝，再通過邊溝排除路基之外；另一方面，溝身主要是漿砌片石結(jié)構(gòu)，砌體溝身在整個坡體中主滲溝與支滲溝相連形成框架結(jié)構(gòu)，將坡體劃分為若干個小塊 ，各骨架分別承受一定范圍內(nèi)的土體重力，既增強了其穩(wěn)定性又防止了局部土體失穩(wěn)給周圍土體帶來影響。這樣既防止了坡面受沖刷又阻止了坡體滲水的集中，同時因?qū)⑵麦w化整為零，讓土體充分被砌體所支撐，不易形成整體坍塌。2.1.4.2支撐滲溝的布置和構(gòu)造：主要靠支撐滲溝的自重平衡劣質(zhì)煤層的土壓力并及時排除其內(nèi)的水分，以達到加固邊坡的作用。主滲溝寬度4.0m，中對中間距10m，兩主支撐滲溝之間支滲溝凈距5m，與主滲溝呈45度夾角布置，采

9、用50cm厚干砌石并設(shè)100PVC有孔排水管。施工時做好滲溝位置的放樣，從上往下開挖施工，為使主滲溝穩(wěn)定不下滑，溝底挖臺階，臺階寬度3m，臺階高度1.5m，臺階底部設(shè)置向下為4%的橫坡，以利滲溝向下排水，滲溝要邊挖邊砌，必須跳槽開挖，嚴禁相鄰兩主滲溝并列開挖。支撐滲溝筑好后及時做好溝間的坡面防護、設(shè)好PVC排水管。需要注意的是支撐滲溝中間的干砌片石結(jié)構(gòu)宜采用不規(guī)則片石，以形成多孔結(jié)構(gòu)，有利于排水；注滲溝末端必須與路基排水溝相通或與擋土墻相連通形成明顯的出水口。2.1.5噴射混凝土錨桿及掛鋼筋網(wǎng)的施工本工程使用22砂漿錨桿，錨桿桿體的抗拉力不應小于150KN，除特殊規(guī)定外，錨桿直徑一般為2022

10、。錨桿用的水泥砂漿小于M20，困難情況下允許采用錨固劑代替，錨桿施工隨開挖及時進行。2.1.5.1鉆孔為了保證鉆桿的傾斜角符合設(shè)計要求，采用三臺風鉆同時進行鉆孔，鉆孔時應保持直線，并宜與所在部位的巖層主要結(jié)構(gòu)面垂直。鉆孔結(jié)束后，將孔內(nèi)的松土清除干凈，檢查孔深及土質(zhì)情況。如均符合要求就及時安放錨桿、壓漿。如發(fā)現(xiàn)實際土質(zhì)情況差與碳質(zhì)頁巖，及時調(diào)整錨桿長度。原則是保證錨桿拉力不小于設(shè)計軸向拉力值。2.1.5.2壓漿注漿管于錨桿一起放入鉆孔，底端距孔底50100cm。注漿壓力控制在2.5MPa左右，一邊注漿一邊向孔口方向拔管，直到注滿為止。為了防治水泥砂漿在硬化過程中產(chǎn)生干縮裂縫，提高其防腐性能，保證

11、漿體與周圍土壁的緊密粘合，參入6的鋁粉作膨脹劑。砂漿錨桿孔內(nèi)灌漿要飽滿密實。最后錨桿必須安裝墊板，墊板應與噴混凝土面密貼。墊板宜采用15×15×0.6鋼板。錨桿施工允許偏差符合下表要求： 錨桿允許偏差（） 序號項目允許偏差檢驗數(shù)量檢驗方法1錨桿孔位±100每56m檢查一次，抽查10%觀察、尺量2錨桿孔深±503錨桿孔距+1502.1.5.3鋼筋網(wǎng)鋼筋網(wǎng)材料采用Q235鋼，鋼筋直徑為盤條鋼筋，網(wǎng)格尺寸為20×20，搭接長度應為12個網(wǎng)格長度，并不少于25。鋼筋網(wǎng)應與錨桿或墊板連接牢固，緊貼坡面，使在噴射混凝土時，鋼筋網(wǎng)不得晃動；2.1.6噴射混凝

12、土.1原料及配合比的選擇水泥：選用425號普通硅酸鹽水泥，這種水泥與速凝劑的相容性好，能速凝、快硬，后期強度也較高。速凝劑：必須采用質(zhì)量合格的產(chǎn)品。應注意保管，不使其變質(zhì)。使用前應做速凝效果試驗，要求初凝不超過5min，終凝不超過10 min。應根據(jù)水泥品種、水灰比等，通過試驗確定速凝劑的最佳摻量，并應在使用時準確計量。細骨料：考慮到沙子過細，會使干縮增大，沙子過粗，會增加回彈量，噴射混凝土采用硬質(zhì)潔凈的中砂或粗砂，含水率一般為5%-7%，使用前均應過篩，并應事先沖洗干凈。粗骨料：考慮到卵石對設(shè)備及管道磨蝕小，也不象碎石那樣因針片狀含量多而易引起管路堵塞，為取得最大的密度，減少回彈量，因此選擇

13、了最大粒徑不大于16的連續(xù)級配河卵石。配合比：經(jīng)過室內(nèi)試驗，采用配合比：水泥：砂：石：速凝劑=1：2：2：0.0028。.2噴射作業(yè)工藝流程噴 頭壓縮空氣攪拌機干式噴射機速凝劑水細骨料粗骨料水 泥外加劑噴射混凝土噴漿料在洞外集中拌制，運輸車運至作業(yè)點，噴砼機配合簡易臺車進行噴射施工。其施工工藝如下圖所示。此工藝產(chǎn)生的粉塵量和回彈量均很大，且噴射質(zhì)量和操作手的熟練程度有直接關(guān)系，但使用的機械較簡單，機械清洗和故障處理較容易；濕噴混凝土的質(zhì)量較容易控制，噴射過程中的粉塵和回彈量較少，是值得推薦的一種噴射工藝，但其對機械要求較高。.3噴射作業(yè)工作要求風壓及水壓：風壓與輸送距離、高程、管的彎曲半徑及數(shù)

14、量、干拌合料配合比、砂石的種類、級配、含水率等有關(guān)。為了保證噴混凝土的質(zhì)量，降低回彈率，減少粉塵，噴射作業(yè)時，要求風壓穩(wěn)定，壓力大小調(diào)整適當。當輸料距離不大時，雙罐式混凝土噴射機的風壓和水平輸送距離的關(guān)系為：空載壓力（100kpa）=0.01×輸料管長度（m）工作壓力（100kpa）=1+0.013×輸料管長度（m）噴射作業(yè)區(qū)的系統(tǒng)水壓應大于400 kpa，系統(tǒng)水壓不足時，須采用壓力水箱來提高水壓。水灰比的控制：合理的給水量是保證噴混凝土質(zhì)量、降低回彈率和減少粉塵的重要因素。由于噴混凝土施工工藝的特點，水灰比的控制，目前只能憑借噴射手的經(jīng)驗目測掌握。如噴射的混凝土易粘著，回

15、彈小，表面濕潤光澤，說明水量合適，此時的水灰比一般在0.40.5之間。如果表面無光澤，或出現(xiàn)干斑，回彈物增加，灰塵飛揚，混凝土不密實，則說明水量小；如果表面塑性大或出現(xiàn)流淌、滑動現(xiàn)象，說明水量大。噴射手應根據(jù)這些現(xiàn)象，及時調(diào)整水量。噴射角度與噴射距離：噴嘴與巖面的角度，一般應垂直于巖面。由于混凝土束噴射在呈粘塑性狀態(tài)的混凝土上，可避免料束中的粗骨料直接與巖面撞擊，減少回彈量。噴射距離是以噴混凝土最小的回彈和最高的強度來確定的。原則上以能看清噴射情況，使料束集中，回彈量小為宜；同時也取決于噴頭出口壓力大小。一般以0.61.2 m較好。噴射手應視具體情況，選用適當?shù)膰娚渚嚯x。一次噴射厚度：其主要由

16、噴砼顆粒間的凝聚力和噴射層與受噴面間的粘結(jié)力而定。厚度太薄會增大回彈率；厚度太大會使混凝土顆粒間的凝聚力減弱，同時會引起大片坍落或形成混凝土與巖面脫離。適宜的一次噴射厚度就是混凝土層在不錯裂、不脫落的情況下達到的最大厚度。分層噴射厚度一般為粗骨料最大粒徑的二倍，如一次噴射厚度小于5cm，使用石子的最大粒徑也要相應減小。噴射順序：噴射施工按一定順序有條不紊地進行，如巖面凹凸不平時，應先噴凹處找平，然后向上噴射。噴射時噴嘴料束應呈旋轉(zhuǎn)軌跡運動，一圈壓半圈，縱向按蛇形進行。如因工程需要適當美觀時，可在噴混凝土表面上再噴射一層同標號水泥砂漿，此時噴射順序應自上而下，噴頭料束呈橫掃方式運動，不能旋轉(zhuǎn)或停

17、留，以使表面平整光滑。養(yǎng)護：為使水泥充分水化，減少和防止收縮裂縫，在噴射混凝土終凝后，即開始灑水養(yǎng)護。養(yǎng)護時間和噴水次數(shù)，取決于水泥品種和空氣濕度，在任何情況下，養(yǎng)護時間不少于7D。2.2植物防護2.2.1 綠化的原理及適用條件植物防護就是在邊坡上種草叢或樹木或兩者兼有，以減緩邊坡上流速,利用植物根系固著邊坡表層土壤以減輕沖刷，從而達到保護邊坡的目的。植物防護還可以綠化環(huán)境，和周圍景觀相協(xié)調(diào)，所以也是一種符合環(huán)保要求的保護方法，常規(guī)的綠化方法如下：種草種草就是在邊坡上撒播草籽，經(jīng)覆蓋種植土、澆水、保濕，使之成活。此法適用于所有適合長草的土質(zhì)邊坡，但坡度不宜大于1：1。過陡的邊坡，草籽容易受到雨

18、水侵襲而流失。不適合經(jīng)常浸水或長期浸水的邊坡。鋪草皮鋪草皮是將工廠化生長的草皮直接移植到需要防護的邊坡上。鋪草皮可以在短時間收到防護效果，但成本比種草高。使用時切斷成一定尺寸平鋪澆水養(yǎng)護即可。適用于邊坡比較高陡、土質(zhì)貧瘠或坡面沖刷較為嚴重的地段。植樹植樹不禁可以加強邊坡的穩(wěn)定性，還可以防風固沙、減少冰雪對路基的危害。并且調(diào)節(jié)小氣候。但是高大喬木不能植于公路彎道內(nèi)側(cè)以免影響視線。以上的綠化技術(shù)適用于土質(zhì)邊坡，但在公路建設(shè)中常常遇到巖質(zhì)邊坡。而且一些巖質(zhì)邊坡位于城市市區(qū)或郊區(qū)，必須要進行綠化。對于這種情況以上綠化技術(shù)無能為力。這里我們介紹一種巖質(zhì)邊坡綠化的新技術(shù)巖質(zhì)坡面噴混快速綠化。巖質(zhì)坡面噴混快

19、速綠化新技術(shù)，其核心是在巖質(zhì)坡面上營造一個即能讓植物生長發(fā)育而種植基質(zhì)又不被沖刷的多孔穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。它利用特制噴混機械將土壤、肥料、有機質(zhì)、保水材料、植物種子、水泥等混合干料加水后噴射到巖面上，由于水泥的粘結(jié)作用，上述混合物可在巖石表面上形成一層具有連續(xù)孔隙的的硬化體。一定程度的硬化使植物基質(zhì)免受沖蝕，而孔隙內(nèi)填有植物種子、土壤、肥料、保水材料等，孔隙即是種植基質(zhì)的填充空間，也是植物根系的生長空間。噴混綠化技術(shù)不僅適于所有開挖后的巖體坡面(如礫巖、砂巖、基巖、花崗巖、大理石)的保護綠化，而且對于巖堆、軟巖、碎裂巖、散體巖、極酸性土以及擋土墻、護面墻混凝土結(jié)構(gòu)邊坡等常規(guī)不宜綠化的惡劣環(huán)境都能綠化,是

20、環(huán)境保護、國土綠化工程的一大突破。2.2.2巖質(zhì)坡面噴混快速綠化種植基質(zhì)材料的選擇及配比組成種植基質(zhì)的材料主要有土壤、有機質(zhì)、化學肥料、保水材料、粘合劑、Ph緩和劑等。2.2.2.1土壤土壤可因地制宜、選擇就近的沙石、沙壤土或黃土。砂土、黃土往往肥力不夠，一般可與園土或其他肥力以1：1配合使用。土要保持干燥、過篩，去掉粗的顆粒及雜物后用與噴播。2.2.2.2有機質(zhì)常用的有機質(zhì)有泥炭苔、腐葉土、堆肥、蘑菇肥、糠殼、鋸木屑等。泥炭苔等有機物持水量高、通氣性好，其獨特的輕質(zhì)、保水、透氣和富含有機質(zhì)特點可蓄水、保水，防止板結(jié)，改善土壤物理結(jié)構(gòu)，并保持肥效的持久力。2.2.2.3化學肥料加入一定量的緩釋

21、氮肥有利于植物生長后期肥料的持續(xù)供應。2.2.2.4保水劑巖面上噴射的種植基質(zhì)平均厚度10cm，有的才35cm，比一般土層厚度薄，而且?guī)r體面基本上為不透水層面，宜反射輻射熱，因而巖面上植物種子的發(fā)芽和生長對氣候相當敏感，稍一干旱植物便凋謝枯萎。此時加如保水劑是巖面上植物得以正常生長發(fā)育的關(guān)鍵。保水劑的最大吸水力高達1314kg/cm,可吸收自身重量數(shù)百倍至數(shù)千倍的水分，這些水分不易被一般物理方法擠排出來，而植物根系卻能吸收保存在保水劑中的水分。保水劑可將偶爾的降水迅速吸收而膨脹成凝膠將水分儲存起來，干旱時便慢慢釋放給根系。巖面綠化用保水劑可選擇吸水倍率相對較低，但吸水重復性較好而且使用壽命長的

22、丙烯酰胺丙烯鹽酸 共聚交聯(lián)物類的較大顆粒產(chǎn)品。2.2.2.5粘合劑與PH緩沖劑為了避免雨、風、雪等因素對種植基質(zhì)造成侵蝕、沖刷，必須在種植基質(zhì)中加入較大量的粘合劑，以促使基質(zhì)與巖面粘結(jié)和基質(zhì)硬化。常用的粘合劑是普通硅酸鹽水泥。水泥成堿性，一般來說對種子的生根、發(fā)芽是有害的。因此其用量必須嚴格控制。一般每立方混合材料中的水泥用量為5080kg.參入水泥的同時可加入一定量的堿性中和因子如磷酸作緩沖劑以調(diào)節(jié)其PH值。2.2.2.6用水可根據(jù)實際情況而定。種植基質(zhì)材料配比種類材料名稱每0.1m3使用量土壤砂土、砂壤土或黃土園土或肥土0. 005L0.005L有機質(zhì)蘑菇肥糠殼鋸木削0. 02L0.003

23、L肥料長效氮肥0.05kg保水劑進口或國產(chǎn)0.006kg粘合劑普通硅酸鹽水泥58kgPH緩沖劑堿性中和因子3050L2.2.3種植種子選擇及配比 巖體坡面上種植基質(zhì)厚度薄，環(huán)境惡劣，植物除因地制宜，選擇適應當?shù)貧夂虻姆N類外，還要特別注意選擇抗旱性、抗逆性強的品種。華南地區(qū)適合噴混綠化的草種主要有白喜草、狗牙根、畫眉草、高羊茅等。實際應用中多以一種植物為主（如白喜草），多種草子混播，以便覆蓋度、根系、生長期、抗逆性等方面優(yōu)勢互補，增強適性。巖體邊坡噴混綠化一般以草本植物為住主，但若巖質(zhì)邊坡位于市區(qū)顯要位置，可加入一定比例的花草種子，如波斯菊、?；ň?、矮牽花、美女櫻、金雞菊等。同時，根據(jù)風化上常有 灌木和喬木自然侵入巖體，在巖體的凹處及龜裂處，有非常少量的有機體扎根生長，還可在噴播時加入少量的銀合歡、馬櫻丹、桃金娘、胡枝子等灌木種子及馬尾松、龍圓桉、相思等喬木種子。華南地區(qū)較適合的噴混綠化的植物及用量見表：植物種類每1或0.1m3使用量用量百分比%白喜草21g70狗牙草6g20高羊茅1.5g5銀合歡1.5g5合 計30g1002.2.4施工方法2.2.4.1邊坡修整高速公路邊坡雖然陡峭，但開挖時坡面一般較平整，此類邊坡只需清除表面雜物即可。如巖質(zhì)邊坡出現(xiàn)較大額凸凹，特別凸的地方需用樃頭稍作修理，特別凹的地方需用石塊填補，陡峭的地方需用水泥砂漿