CBS植被混凝土在河百高速公路石方边坡绿化中的应用

元德壬，龙晨杰，肖 琦

(广西南天高速公路有限公司，广西 南宁 530022)

0 引言

道路的建设过程中由于对路基的开挖与填补，会形成裸露的路基边坡，这些边坡容易受到雨水侵蚀、径流的不利影响，并且有可能发生浅层滑坡[1]。常用于边坡表面保护的一些方法包括植被、水泥土、土工织物、铁丝网以及土壤稳定剂等，主要涉及使用喷射混凝土、预制件和砖石等材料[2]。这些方法虽然表现出一定的坚固性和耐久性，但随着时间的推移需要不定期进行维护修复[3]。网格梁框架配合锚杆作为常用的边坡支护系统，其内部的土壤在大雨中很容易被冲走，而修复边坡土壤最快、最环保的技术之一是种植植物。植被对边坡稳定性起到的积极作用已得到了充分的证明，不仅如此，植被可作为边坡景观的自然组成部分发挥其美学作用[4-5]。

本文依托广西河百高速公路石方边坡防护复绿工程，介绍CBS植被混凝土生态防护技术，将传统边坡支护与园艺景观相结合并运用到本工程当中，为类似施工提供参考借鉴。

1 工程概况

广西河百高速公路第5合同段K69+000～K69+160段右侧为斜向薄状分层且节理发育的石方边坡，第1级边坡由光面爆破所形成，光面爆破后边坡岩面破碎、不完整。根据施工路段地质特点，对破碎岩面采用挂网喷射混凝土，能够有效阻止坡面风化并防止坡面滑落，但这种方法不仅造价高，而且不能恢复沿线路段生态环境。因此，为提高该路段边坡的稳定性，改善边坡观赏性，完成生态环境的植被恢复，在本工程中使用CBS植被混凝土生态防护技术。

2 具体实施方案

2.1 方案简述

该施工路段路基边坡为角度>60°且节理发育的高陡岩石边坡，边坡防护方案采用植被混凝土生态防护技术。首先清理边坡并固定复合网和安装锚杆，再以水泥为粘结剂，将黏土、锯末、谷壳、肥料、植物生长剂、土壤稳定剂和种子按照一定比例放入混合料搅拌设备中充分搅拌均匀，然后将混合好的CBS植被混凝土喷射到坡面上形成符合要求的基层厚度，从而达到边坡防护且恢复生态的目的。本方案主要流程如图1所示。

图1 CBS植被混凝土施工工艺流程图

2.2 施工工艺及要点

2.2.1 施工工艺

本施工路段边坡采用CBS植被混凝土生态防护的施工工艺步骤为：清理坡面→打设锚杆→挂网施工→钢筋辅助固定→配置客土材料→喷射植被混凝土→养护管理。以下为各个工艺步骤的详细要点：

(1)清理坡面：将本路段石方边坡上容易滑落且影响边坡稳定性的岩石清除掉，并在不平整的深凹槽处放置植生袋填充。植生袋为40 cm×60 cm的无纺布保湿植生袋，其中的填充物由1/3种植土、1/3腐质土、1/3蘑菇肥、2 kg/m3复合肥、5 kg/m3有机肥连同600 g保水剂拌和配置成型。

(2)打设锚杆：按2 m的间距布设φ18 mm螺纹钢，锚杆安置在预设位置后采用M30水泥砂浆加固，尽量保证砂浆灌注密实。打设锚杆的长度应根据边坡岩质确定，破碎的岩质边坡和土夹石边坡分别打设2 m和3 m锚杆。本工程的锚杆工程数量表和锚杆设计图分别如表1和图2所示。所有的锚杆外露15 cm，并在边坡上铺设植生板。

表1 锚杆工程数量表

图2 锚杆设计示意图(m)

(3)挂网施工：钢筋网采用自上而下的方式铺设，重叠部分使用绑扎连接并且重叠长度必须>2 cm。在锚钉接触处也使用钢丝将钢筋网与锚杆绑扎。

(4)钢筋辅助固定：遇到坡面不平整而导致钢筋网与坡面不贴合的情况，需对坡面不平整处安置辅助锚杆。

(5)配置客土材料：将黏土打碎并筛分，然后将过筛得到的黏土连同锯末、谷壳、肥料、植物生长剂、土壤稳定剂、种子与水泥充分搅拌，均匀混合。

(6)喷射植被混凝土：将喷射植被混凝土机器调试到合适的送泵压力、出风量，使得植被混凝土能够均匀喷射到坡面上。喷射植被混凝土采用自上而下喷播两次的流程，第一次喷播厚度为3 cm，待客土材料稳定(15～25 min)后喷播第二次直至设计厚度。

(7)养护管理：植被混凝土初期养护需要加盖无纺布，待草苗长到一定高度(30～45 d)后揭布。后期养护需考虑当地天气情况，若天气长时间保持干旱则需适当浇水养护。

2.2.2 CBS技术工艺要求

CBS植被混凝土施工工艺过程与锚喷施工工艺基本一致，喷射机械设备也基本相同，不同的是CBS技术还需要搭配碎土机。CBS自身特点在于：

(1)对拌和料的含水率要求高，避免施工喷射时堵管。

(2)选择含砂率<10%且最大粒径≤1 cm的壤土，对于不满足条件的壤土需进行改良或者破碎处理。

(3)喷射施工时喷射枪与喷射点距离不宜过远，保持1 m左右的距离为宜，目的是为了避免有机质飘散，使得喷射层孔隙率过低。

2.2.3 确定CBS技术喷射层厚度

CBS植被混凝土层厚度主要由以下因素确定：边坡类型、年降雨量、连续干旱天数以及边坡坡度[6]。本文施工路段为坡度较陡的石质边坡，考虑到其成土速度小于侵蚀速度，故喷射层厚度不能太小，但出于经济考虑宜≤10 cm。本工程根据经验并结合当地情况将喷射层厚度控制在8～10 cm。

2.3 CBS植被混凝土生态基材配方

2.3.1 CBS植被混凝土植物种子的选定

选择的植物种子应符合当地气候条件特点以及当地物种类型，这也是绿化能够成功的关键因素之一。选择植物种子的原则如下：

(1)发芽快，出芽率高、整齐。

(2)根系发达、抗逆性强。

(3)使用当地物种，在避免生态灾难的情况下尽量做到物种多样化。与植物物种丰富度呈正相关的物种多样性在保护边坡和抵抗土壤侵蚀方面具有关键作用。

考虑到该施工路段位于广西河池，选用抗逆抗旱性强的草种，且需要发芽率高、发芽快以及出芽整齐。最终确定选择搭配的草种(灌木)有：紫花苜蓿、根茎型高羊茅、狼尾草、百慕大狗牙根，用量分别为6 g/m2、6 g/m2、3 g/m2、3 g/m2，同时搭配野花0.5 g/m2。

2.3.2 CBS植被混凝土生态基材配方

生态基材配方需要根据使用的材料以及施工现场条件确定。根据一定的工程经验确定初始生态基材配方参数，进行现场喷射试验。观察试验喷射的植被混凝土草种生长情况，对生态基材配方技术参数进行优化。经过重复几次的参数优化后，确定最终的技术参数。

CBS植被混凝土配方中使用量最大的是壤土，其他组分的选择需要考虑相容性问题，因此必须对壤土的性质进行了解，分析壤土的类型以及密度、含水量、pH值、养分含量、铁铝富集等情况。而后，根据壤土的物理化学性质初步得到其他组分的使用类型及其用量范围。随后，选取用量范围内的5～6组配方，加水制成拌和物，测试这几组拌和物的三相比、孔隙率、强度、持水量等指标是否满足要求。将5～6组配方的拌和物分别装入土钵，种植选定好的草种，观察草种的生长情况，对上述的配方进行筛选，选取强度、持水量等指标满足要求，又能够使草种长势良好的配方。筛选得到的配方还需要进行现场试验，验证配方的可施工性是否达到施工条件的要求。最后，微调配方得到本路段CBS植被混凝土生态基材配方(如表2所示)。

表2 CBS植被混凝土生态基材、护坡绿化技术参数表

2.4 现场施工效果

目前施工路段运用了CBS植被混凝土边坡防护技术的坡面植被生长良好。对运用了CBS防护技术的边坡进行随机取样调查，调查区域面积为50 m2。通过取样调查发现，取样区域四种物种均长势良好，坡面植被覆盖度超过98%，且未发生基材与坡体剥离、坡面坍塌等情况。在90 mm/h的降雨条件下对坡面基材的侵蚀模数进行数据监测，结果显示植被未覆盖时基材侵蚀模数<11 g/(m2·h)，当植被覆盖率达到90%之后，基材侵蚀模数接近于零。这表明，长势良好的植被降低了坡面的有效降水量和降水强度，并且缓解了雨水对基材的侵蚀作用。

3 成本及效益评估

3.1 成本分析

本项目施工路段CBS植被混凝土边坡防护技术施工设备投入如表3所示，边坡防护技术施工人员投入如表4所示。

表3 机械投入一览表

表4 人员投入一览表(人)

该路段CBS植被混凝土护坡的成本按照交通运输部现行预算定额和投标时的单价分析表中单价以及项目所在地预算取费费率计算得出。由于CBS植被混凝土施工工艺与喷混植草工艺相似，所以成本分析定额套用喷混植草定额得出生态植被混凝土护坡单价为225.46×0.85=191.64元/m2。该施工路段边坡共计1 792 m2，总造价为192.64×1 792=34.34万元。对比经常采用的干砌片石防护、浆砌片石防护、喷砂浆和喷水泥混凝土防护等方式，CBS植被混凝土防护不仅不需要高昂的维修费用，而且最初的修筑成本较传统方式减少20%～30%。

3.2 效益评估

CBS植被混凝土生态防护技术不仅保证了边坡的稳定性，而且恢复了道路沿线的生态环境，营造了新的景观。

3.2.1 结构稳定性效益

CBS植被混凝土生态防护与浆砌片石等传统护坡一样具有加固坡面、稳定岩体的功能，而且边坡上长势良好的植被可以进一步加固岩体，减小径流对坡面的侵蚀作用。

3.2.2 生态及景观效益

CBS植被混凝土生态护坡具有一定的生态效益。坡面人工种植的植被不断向当地的自然植被群落演替，达到恢复生态环境的目的。除此以外，长势良好的植被还可以起到防止水土流失、降低噪声、净化空气等作用。坡面植被的设计可以结合道路沿线的当地人文特色等文化元素，展现出工程建设与当地文化相互结合、相互协调的沿线风光，具有一定的观赏价值。

4 结语

本文依托广西河百高速公路石方边坡防护绿化工程，使用CBS植被混凝土生态防护技术，不仅可以提高边坡的稳定性，降低径流对坡面侵蚀作用，而且恢复了该地区生态环境，具有一定的生态效益和景观效益。同时，分析对比了成本，认为该防护方式值得在石方边坡大规模推广应用。