岩质高边坡生态袋护坡施工技术研究

李若鹏，程 琳，贾闪丹

(1.洛阳水利建设投资集团有限公司，河南 洛阳 471002; 2.水利部综合事业局，北京 100053;3.洛阳农发投资集团有限公司，河南 洛阳 471002)

我国自改革开放以来，随着经济的不断腾飞，基础设施建设高速发展，特别是市政道路、高速公路、高铁路网建设，已经在全世界遥遥领先。过去，在修路架桥、开发矿山、修建大坝的过程中，为保证各类边坡的安全与稳定，多采用挂网锚喷混凝土、灌浆等工程防护措施。传统的护坡方式不仅投资大，而且对生态环境不友好，不利于生态恢复，甚至会造成山体滑坡、坍塌等次生灾害[1]。

岩质高边坡生态袋护坡是在充分利用工程力学、土壤学、生态学和植物学原理的前提下，经过对生态袋在受力方式、受力方向、几何尺寸方面进行严格的计算，设计合适的袋厚、袋重，在坡面表层建立一层适用于植物生长的土壤层，应用生物和物理手段重建满足植物生长所需要土壤环境的新型生态护坡技术。生态袋选用一种不可降解的高强抗紫外线抗冻融耐酸碱的生态合成材料制成，合成材料采用特殊配方，具有抗紫外线、透水、透气、抗老化等性能，能够满足植物生长的有效孔径等指标，同时能抑制菌类生长，不腐烂、不发霉、不变质。生态袋按照上述指标制作完成后，在袋里装配好基质，用绳带或铁丝扎好，通过一定的施工工艺，安全固定在岩质护坡上，经过一定周期的抚育养护，基质内的植物生长稳定，可真正起到生态防护与环境美化的作用。

本研究基于汝阳县云梦山二级公路施工过程中对山体开挖破坏的生态保护经验，从生态保护与修复的现状分析出发，通过对云梦山二级公路高边坡施工方法与技术进行梳理，充分探讨施工思路和主要措施，旨在为今后铁路、公路、矿山、水利等项目岩质高边坡生态保护施工提供技术依据和参考。

1 项目及边坡基本情况

汝阳县云梦山二级公路沿云梦山山坡302 m等高线修筑，路基宽20 m，路面宽18.5 m，路长3 km，设计时速80 km/h。公路一侧临河，另一侧依山，在施工过程中需要对部分山体进行开挖或采用爆破作业。

公路施工高边坡长度3 000 m，其中：土质边坡长1 800 m，采用台阶式放坡，最高为4级，由下至上的边坡坡比均为1∶1，最大边坡高度15 m；岩质边坡长1 200 m，边坡坡比为1∶0.3，最大边坡高度28 m。

山体分布的岩性为石英砂岩，细粒结构，中厚层状构造，硅质胶结，呈弱风化状，致密坚硬[2]。

2 生态修复原则

道路施工结束后，最大限度地对破坏的山体进行生态修复保护，精心设计，有序施工，在确保山体安全稳定的前提下，充分考虑后续生态修复防护与原有生物种群统一协调、和谐共生的原则。

2.1 因地制宜原则

首先，施工应遵循因地制宜原则，在对当地自然环境、生物链充分调查了解的基础上，根据施工现场的地形地貌，区分考虑土坡生态系统及石坡系统不同的地质特征，尽量随坡就势，因势利导，因地制宜，把生态文明建设与边坡修复技术有机结合。

2.2 保护与节约原则

在施工的过程中，生态系统一旦遭到破坏，需要付出更大的代价去修复，且未必能够恢复到原始的状态，因此不是万不得已，不得轻易破坏生态系统。采用新科学、新技术，避免对植被的过度毁坏，对土地、水资源的过度污染与浪费，提高使用效率。就地取材，多用当地的宜生植被、环保节能材料。例如，岩质高边坡通过生态袋技术、喷播技术让破坏的山体经过生态修复，逐渐处于良性循环中，从而使生物资源可以再生。

3 生态袋护坡技术施工流程

根据上述生态修复原则和项目边坡实际情况，本项目岩质边坡采用生态袋护坡技术进行生态修复，施工工艺采用万象约束法流程对岩质高边坡进行施工。将格栅铁丝网铺在山体边坡上，长条形生态袋放置在格栅铁丝网上，生态袋的一端位于山体边坡的上端，另外一端位于山体边坡的下端，扎袋铁丝的两端均绑定在格栅铁丝网上，中部压在长条形生态袋上，防护网安置于长条形生态袋远离格栅铁丝网的一侧，网用锚杆插入山体边坡上，格栅铁丝网与防护网均绑定在网用锚杆上，喷淋头穿过格栅铁丝网与防护网安装在山体边坡上，位于相邻两个长条形生态袋之间。

3.1 坡面修整

为确保坡面平顺无杂物，按照设计坡比要求，对坡面进行排险修整，清除坡面杂草、杂物、浮石、浮根和危石[3]，补齐坡面凹槽和坑洼[4-6]，以保证生态袋的施工质量。在正常施工开始之前，必须对坡体的危岩进行清除，待坡体稳定、适宜于长条形生态袋防护施工后，再进行施工作业。坡面修整是整个工程施工前期的重中之重，必须加强管理。坡面清除由专业作业人员负责实施，要有安全防护预案，且安全防护措施要到位。

3.2 主动防护网锚索(锚杆)施工

3.2.1 材料选择

主动防护网专用锚索(锚杆)设计直径为16 mm，间距4.5 m×5 m，梅花形布置；锚杆注浆浆体采用C20水泥砂浆，水泥、水、砂的比例为1∶0.45∶1.1，硅酸盐水泥必须符合国标P.O42.5级强度要求，骨料采用中细砂，最大粒径小于2.5 mm[6]。

3.2.2 锚索(锚杆)施工流程

锚索(锚杆)施工前，为确保施工安全，应先用高压风枪或撬棍将岩质坡面上的浮渣清理干净。然后，根据边坡开挖支护设计图，由测量员在现场确定每个锚杆的孔位及孔倾角[6-8]，并按照坐标标明具体位置，再结合作业区域依次分排、分片钻孔。锚杆直径为16 mm，选用18型手持凿岩机，钻头采用硬质合金十字钻头，钻头直径50 mm，进行造孔。锚杆孔的开孔应按施工图纸和钻孔布置位置进行，其孔位偏差应不大于10 cm，并结合现场情况进行调整。孔轴应垂直于开挖面，锚孔设计直径50 mm(注：50 mm钻头成孔略大于50 mm，与设计锚孔的间隙采用注浆法回填密实)，锚杆孔深度1 m，孔深允许偏差50 mm，锚杆孔距的允许偏差为100 mm。成孔后，采用高压风将孔内清理干净，不得残留废渣、岩粉和积水。

3.2.3 锚杆安装、注浆

施工采用先安装锚杆后注浆的方法。依据施工组织总体布置，锚索(锚杆)在专门的钢筋加工区域加工制作，安装时运到现场。所有钻孔成孔并检查合格后，将加工好的锚索(锚杆)与注浆管一齐插入孔内[5]，锚杆端部与孔底的距离控制在5 cm，注浆管应插入孔底5～10 cm处，随砂浆的注入缓慢匀速拔出。注浆工作压力大于等于0.3 MPa，注浆时如遇空洞适当控制力度，要保持0.1 MPa的工作压力。注浆要保证砂浆饱满，不允许里空外满[4-8]。在注浆管安装结束后，应立即进行排气管的安装及孔口封堵，孔口封堵采用水泥基锚固卷或水泥砂浆进行封堵[5]。

注浆时，注浆泵开启之后，手握注浆嘴，按照孔序自上而下(自左而右)逐孔注浆。在锚固砂浆凝固前，需及时养护，不允许随意拉拔锚杆，应设置警示标志防止敲击、碰撞，72 h内不得悬挂重物[5-6]。砂浆采用搅拌机拌制均匀，边拌边用，每次拌和的砂浆必须在初凝前用完，不得二次使用，使用过程中防止碎石、杂物跌入。注浆作业开始或中途停止超过30 min时，应用水或稀水泥砂浆湿润注浆罐及其管路[6]。

3.3 铁丝网施工

机编格宾铁丝网采用φ3.8 mm热镀锌铁丝编制，网孔规格为150 mm×150 mm，幅宽2.0 m。铁丝网安装用锚杆固定，并每隔30 cm用φ16 mm铁丝将网片与网片捆扎连接，然后用紧线器把连接绳紧固[4-6]。

3.4 双抗生态合成袋的安装及基质要求

长条形生态袋自上而下铺设，将配好的种植土由顶部装入袋子内，根据生态带充填情况，边填充边固定。种植土采用具有特殊性能的土壤培养基质，配比为：黏土65%、草炭土15%、长效复合肥2%、有机肥2%、保水剂3%、生根液1%、木纤维5%、土体固化剂2%、土体稳定剂2%、黏合剂3%。装好的袋子自下而上每隔1 m用φ2.5 mm热镀锌铁丝捆绑固定在已经铺设好的钢丝网上(图1)。检查生态袋固定情况，直至全部固定牢固。

图1 生态袋安装

3.5 主动防护网的安装

采用φ12纵横向支撑绳在4.5 m×4.5 m网格内铺设一张D0/08/300/4.5 m型钢丝绳网，每张钢丝绳网与四周支撑绳间用缝合方式联结并拉紧。预张拉工艺能使系统对坡面施以一定的法向预紧压力，从而提高表层岩土体的稳定性，尽可能阻止崩塌落石的发生，并将小部分落石限制在一定的空间内运动。同时在钢丝绳网下铺设S0/3.3/150型格栅网，以阻止小尺寸岩块的塌落。

4 灌草种植及养护

选用当地宜生的紫穗槐、苜蓿、白三叶、胡枝子，在铺设好的生态袋体上进行穴植穴播。草本植物种子量不得低于25 g/m2；灌木紫穗槐、胡枝子选用2年生木质化苗，以保证成活率，每平方米灌木苗不得少于9穴18株。

4.1 养护喷淋系统

养护喷淋系统采用直径为4 cm的PPR热塑管及喷淋头，热塑管沿坡面自上而下每隔3 m横向布局，喷淋头每隔3 m安装一个，用30 cm的U型钢钉固定在坡面上，达到坡面喷淋无死角。坡底配置2 m3小型无塔供水器，无塔供水器旁设置15 m3的蓄水罐给无塔供水器提供水源。

4.2 养护管理

为确保种植基质内有足够的水分，喷淋时应注意调整喷量，尽量使用雾状喷淋，以免喷淋水量过大对基质表面造成直接冲刷破坏。此外，为减少坡面水分蒸发，还需要适当设置遮阳网，并根据不同季节水分蒸发程度实时进行洒水养护[9]。养护要求灌木、草种成活率达到85%以上，灌木、草皮覆盖率达90%以上，植被绿色程度达90%以上，病虫发生率控制在10%之内，种植土基本无流失，即达到优良标准[3]。

5 结 论

党的十八大以来，党中央提出长江经济带发展、黄河流域生态保护与高质量发展等重大国家战略，把生态保护提到前所未有的高度。保护生态环境、修复生态体系要从我做起，从每一位投身祖国建设的建设者做起。近年来，我国在高速公路、高速铁路等大型基础设施建设方面突飞猛进，但是每一条公路、每一条高铁都是穿山越岭，难免在建设过程中对当地的生态环境造成破坏。岩质高边坡生态袋护坡技术通过严格施工工艺的控制，将生态袋特殊工艺与施工技术融合，为环境保护高质量发展提供了坚实的技术保障。