水利工程中植生护坡混喷技术研究

王 莹

(盘锦市水利服务中心，辽宁 盘锦 124010)

1 工程概况

盘锦市绕阳河沟海铁路桥上游水库枢纽工程，对保证当地1万hm2水田灌溉用水及水资源调度发挥着决定性作用。水库设计水位6.75m，校核水位7.78m，正常蓄水位4.2m，库容1060.0万m3。由左右岸库堤、挡水土坝、泄洪闸(其中深孔闸4孔、新建闸35孔、浅孔闸10孔)、4座入库泵站和5座出库泵站等建筑物组成，具体如下：①左、右岸库堤：为均质土堤，左岸库堤长7810m，堤顶高程9.52～9.86m；②右岸库堤长6333m，堤顶高程9.12～9.46m，堤顶宽6.0m，迎水坡比1∶2.5，背水坡比1∶3.5；③挡水土坝：为均质土坝，总长1630m，坝顶高程8.20m，坝顶宽6.0m，迎水坡比1∶2.5，背水坡比1∶3.5；④泄洪闸：深孔闸位于主河槽左侧，为4孔混凝土闸门，泄流净宽20.0m，设计泄量199m3/s；⑤新建闸位于主河槽段，为35孔平板钢闸门，泄流净宽210.0m，设计泄量1438m3/s；⑥浅孔闸位于主河槽右侧，为10孔平板木闸门，泄流净宽25.0m，设计泄量158 m3/s；⑦三座泄洪闸之间分别由土坝连接入、出库泵，春讯蓄库时，4座泵站联合运用，设计流量为34.50 m3/s，13～15d可完成充库；⑧5座出库泵站担任1万hm2水田的灌溉任务及农田排涝。

坝肩及上坝公路开挖完成后形成了永久性岩土边坡暴露面，坡比处于1∶1.25～1∶1.50之间，高差位于10～30m之间，裸露边坡安全隐患、生态破坏等问题突出，结合实际情况拟利用新型生态植生护坡混喷技术进行处理。

2 植生护坡混喷技术

2.1 工艺流程

植生护坡混喷技术是一种融合了客土喷播护坡和锚杆喷射混凝土护坡两种工艺的优点，通过取长补短而形成的岩土边坡生态防护技术[1-3]，其工艺流程如图1所示。

图1 植生护坡混喷技术的工艺流程

2.2 施工方法

1)步骤1：坡面整治。将岩土边坡严格按照图纸设计坡比开挖到位，清理干净杂物及松散浮渣并维持坡面的整体平顺。全风化坡面开挖成尺寸150mm×300mm×300mm的鱼鳞坑，其主要作用是增加坡面粗糙度和基层保水性，保证喷射厚度以及草种的有利生长条件[1]。

2)步骤2：测量放样。采用全站仪按设计图纸进行测量放样，辅助刚卷纸校核植生混喷的边坡坡比和边线，保证排水孔及锚杆钻孔位置符合设计要求。

3)步骤3：搭设脚手架。脚手架的搭设施工严格执行《脚手架搭设施工方案》要求，确保搭设符合规范要求。

4)步骤4：坡面排水孔及砂浆锚杆施工。沿边坡走向垂直布设排水孔方位，总体上仰10°。选用潜孔钻按3.0m×3.0m间排距进行钻孔施工，孔径78mm，在锚杆孔间采用Φ56mmPVC管插空布设排水孔，插入深度5m，较混凝土喷层露出20cm。对发现有水迹的部位进行加深加密处理，对于溶蚀孔段、挤压带、断层等需要反滤处理的特殊部位排水孔，在完成造孔后要立即安装固定软式反滤透水管，透水管外包土工布，并利用土工布封扎透水管端部[2-6]。

根据现场实际情况，按照“先注浆、后插杆”的工艺流程进行锚杆施工。经现场勘察，采用气腿式凿岩机进行钻孔，锚杆钻孔深度2.0m，直径50mm，边坡基岩面与孔向相垂直，岩石硬度较大时应采用加水湿润、循序渐进的钻孔方式；锚杆材质为Ⅱ级螺纹钢，直径20mm，按梅花型3.0m×3.0m间排距布置，基岩面外露10cm。

5)步骤5：安装护坡体系。护坡体系主要有绑扎贴息、锚固件、铁丝网以及植生板等组成，其中植生板埋设于边坡周围边线位置，一般选用“T型”木模板，板厚2cm。施工时要确保边角处植生混凝土的喷射厚度，完成施工后可以拆除重复使用。通过顶端拉线的方式来控制边坡坡面喷射厚度，施工过程中要保持拉线绷直；铁丝网利用镀锌双扭结机编铁丝网，网孔规格为8mm×10mm，铁丝直径3mm，用插筋与铁丝绑扎坡面四周，两网之间的搭接长度≥10cm，上包50cm并确保绑扎牢固。采用铁丝绑扎插筋、锚杆等锚固件与铁丝网连接处，并确保植生混凝土混合料喷射过程中不出现晃动。

6)步骤6：混合料配制与运输。正式施工前，必须通过现场生产性试验合理确定边坡植生混喷所需的草种配方、材料配比和用量。根据盘锦市绕阳河沟海铁路桥上游水库枢纽工程的岩土边坡特性，植生混喷材料每1000m2用量见表1。其中，每1000m3植生混喷材料所需的草种用量：宽叶草7kg、狗牙根5kg、黄花槐9kg、刺槐12、多花木兰12kg、波斯菊4kg、百日红5kg、马尾松8kg。

所用材料全部达到国家现行标准和相关规范要求，使用前做草种发芽试验的发芽率不低于90%，否则不能投入使用。根据掺入的外加剂品种和选用的搅拌机型式等因素，经现场试验合理确定混合料的搅拌时间，保证植生混喷材料的搅拌均匀。此外，混合料堆存和运输时要采取防雨遮盖措施，以防混入其它杂物[4]。

表1 每1000m2的植生混喷材料用量

7)步骤7：植生混喷。一般地，选择在雨季渐多且温度渐暖的季节进行植生混喷施工。首先，喷射前需要对施工现场准备情况进行全面检查，为保证管路、设备的正常运行可提前试运行；另外，喷射前还要用清水冲洗坡面，从而达到润滑基岩促使其与植生混合料有效结合的作用。然后，将植生板安设于边坡周围边线处，通过顶端拉线控制喷射厚度，并确保达到设计要求；供料时要符合稳定性、连续性要求，施工中发现问题时要及时有效地处理。最后，根据划分的区块分基层和面层进行喷射作业，即考虑风向和地形条件从高到底、从一侧到另一侧依次施工，控制基层和面层喷射厚度处于7～8cm、2～3cm范围；在面层植生混合料中按设计配方和用量掺拌所需的草种，为了形成完整的种植坡面基层必须全面覆盖镀锌铁丝网植生板。

8)步骤8：覆盖养护。完成植生护坡混喷后，在第一时间覆盖一层无纺布并加固牢靠，可发挥保温保湿、防降雨冲刷的作用，草种生长稳定后可以将无纺布适时拆除。将可旋转式喷水咀分区块埋设在边坡上，考虑当地气候条件适时喷水养护，一般养护期不低于40d；草种生长稳定后开展除杂草、打药、喷肥等工作。

3 工程质量控制

3.1 资源配置

根据施工设计方案和现场实际情况，确定植生护坡混喷技术所需的主要劳动力及其机械设备，资源如表2所示。

表2 主要劳动力和机械设备配置

3.2 控制措施

1)把好原材料进场关、检验关。生产厂家要提供原材料出厂试验报告、出厂合格证和质量保证书等材料以备复验复检，要有相应的生产许可证。原材料进场后项目部要立即抽样检查，若发现问题应及时联系厂家并做退场处理，贯彻执行国家有关规定进行原材料的复验工作。

2)混合料喷射前要清理干净坡面上的浮渣等杂物，尽可能使坡面平顺，基岩面要冲洗保持湿润。对于原材料配合比，必须采用现场生产性试验的方式合理确定，施工过程中不得随意调整配比；混合料喷射厚度要符合规范和设计要求，严控喷射厚度并确保基材密实度不出现明显改变。

3)植生护坡混喷要尽可能避开强降雨天气，喷射完工后要立即覆盖无纺布，适时开展管理和养护工作。高温干旱天气下，可以适当增大每天的喷水次数，保持混合料湿润深度不低于2～3cm。

4)严格执行质量验收有关规定，重点把控植物绿化率(不低于90%)和混合料喷射厚度偏差(不超过±10mm)，对不满足要求的部位要进行补喷。

3.3 应用效果

盘锦市绕阳河沟海铁路桥上游水库枢纽工程坝肩及上坝路植生护坡混喷施工，计划工期8个月，而实际工期7个月。实际操作过程中开展了生产性试验，并结合岩土特性科学设计草种配方和最优配比，严格把控材料进场和检验质量，加强施工过程的质量控制和后期养护、管理各项工作，严格按照技术要点和工艺流程组织施工，保证了植生护坡混喷的施工质量。

结合实际效果，植生护坡混喷施工的草种成活率达到94%，混喷厚度偏差在±5mm以内，植物生长良好满足规范和设计要求。植生护坡混喷技术与传统的挂网喷混凝土施工相比，在工程投资方面节约成本近60万元，在生态保护方面具有美化环境、修复自然生态等作用，在水土保持方面有效减少水土流失，更好地保护水土资源，促进经济社会、生态环境的协调发展，具有显著的经济、生态和社会效益。

4 结 论

采用植生护坡混喷技术处理盘锦市绕阳河沟海铁路桥上游水库枢纽工程坝肩和上坝路永久岩土边坡暴露面，实现了保证后续施工安全、边坡稳定和恢复生态的目标，实际工程应用具有显著的经济、生态和社会效益。因具有施工效果好、可操作性强和技术成熟等特点，在水利工程边坡防护中植生护坡混喷技术具有广泛的应用前景。