高陡岩石边坡上的应用

岩土工程师专业辅导：高陡岩石边坡上的应用研究（1）[1]--------------------------------------------------------------------------------2010年5月2日来源：网络综合考试保过--------------------------------------------------------------------------------【网络综合-岩土工程师考试指南】：1、前言在水利、公路、铁路、矿山等建筑工程建设中，经常有大量的开挖，开挖破坏了原有植被，造成大量的裸露土坡和岩石边坡,导致严重的水土流失和生态环境失衡。如水土流失、滑坡、泥石流、局部小气候的恶化、光声污染及生物链的破坏等。这些工程所形成的边坡靠自然界自身的力量恢复生态平衡往往需要较长时间。土质边坡通过人工防护和绿化可以在较短时间内实现生态恢复，但岩石边坡很难恢复原有植被。随着我国经济实力的增强和人们环保意识的提高，对生态环境的保护与研究越来越重视。国家颁布的?水土保持法?对植被环境保护也有了明文规定。环境绿化在发达国家比较重视，如美国、法国、加拿大、澳大利亚等到处绿色成茵。边坡绿化日本起步比较早，在工程建设中他们的主导思想是建设与绿化同步进行。边坡绿化常用的方法有钢筋水泥框格法、植生卷铺盖法、客土植生带法、纤维绿化法、生态多孔混凝土绿化法、厚层基材喷射绿化法等。其中客土植生带法、纤维绿化法、生态多孔混凝土绿化法、厚层基材喷射绿化法可用于岩石边坡绿化。但是客土植生带法、纤维绿化法和厚层基材喷射绿化法共同弱点是强度很低不能承担边坡防护作用，并且客土植生带法只能用于缓边坡，纤维绿化法和厚层基材喷射绿化法存在保水性能差、不耐旱等缺点。生态多孔混凝土绿化法强度比较高防护作用好，但也存在两个几问题；为植物提供养分能力差且成本过高，其护坡工程费用大约在20000-30000日元/m2。目前，国内在边坡防护与绿化方面的研究还比较少，多限于模仿和引进国外的边坡防护绿化方法，如国内常用的客土植生带法、生态多孔混凝土绿化法、纤维绿化法等技术。这些技术在日本由于地理位置、气候条件相当优越，很适应植物的生长，所以在日本是比较成功的。我国内陆大部分地区基本上属于干旱气候，研究开发一种适合我国国情，对岩石边坡地既有一定强度和抗雨水冲刷能力达到防护作用又长期适应植物生长达到绿化目的的环保新技术是工程技术人员当前的紧要任务。本文对三峡大学专利技术“植被混凝土边坡防护绿化技术”在高陡岩石边坡上的应用进行了研究。2、工程实例概况高坝洲水利枢纽大坝右肩至下游王家冲段高陡岩石边坡，与下游航道平行，与升船机毗邻。坡底长260m，坡最高处达80m，倾角70--80°，面积14000m2，岩石为灰岩，灰岩夹薄层不发育，边坡走向40°，NW倾向，岩面为开挖新岩石。高陡岩石边坡每12m分一个码道。该地区属亚热带气候，年平均降雨量1200mm,最热月平均气温7月是28.8℃,最低月平均气温1月是3.0℃.如图1所示。3、植被混凝土边坡防护绿化技术简介植被混凝土护坡绿化技术是采用特定的混凝土配方和种子配方，对岩石边坡进行防护和绿化的新技术。它是集岩石工程力学、生物学、土壤学、肥料学、硅酸盐化学、园艺学和环境生态等学科于一体的综合环保技术。植被混凝土是根据边坡地理位置、边坡角度、岩石性质、绿化要求等来确定水泥、土、腐植质、保水剂、混凝土添加剂（三峡大学专利技术）及混合植绿种子的组成比例。混合植绿种子是采用冷季型草种和暖季型草种根据生物生长特性混合优选而成的。植被混凝土边坡防护绿化技术具体做法是：先在岩体上铺上铁丝或塑料网，并用锚钉和锚杆固定。将植被混凝土原料经搅拌后由常规喷锚设备喷射到岩石坡面，形成近10cm厚度的植被混凝土。喷射完毕后，覆盖一层无纺布防晒保墒，水泥使植被混凝土形成具有一定强度的防护层。经过一段时间洒水养护，青草就会覆盖坡面，揭去无纺布，茂密的青草自然生长。植被混凝土护坡绿化技术可以一劳永逸地解决岩坡防护与绿化问题。故此，我们又称工程绿化技术4、植被混凝土边坡防护绿化技术在高坝洲的应用4.1高坝洲工程植被混凝土的配比高坝洲工程植被混凝土由水泥、土、腐植质、长效肥、保水剂、混凝土添加剂及混合植绿种子7种组成。水泥是形成强度达到工程防护目的的固结材料，一般采用425#大坝水泥；土是营造植物长期生长提供养分储存养分的基础材料，一般采用壤土或沙壤土（含砂量不超过5%）；腐植质是优先为植物提供养分和产生植物根系生长空间的基础材料，一般采用酒糟、锯末、秸干纤维等；长效肥是为植物生长提供长期效力的复合肥，一般采用尿素、生物肥、化学复合肥；保水剂是水分丰裕时吸收水分，天气干燥时为植物提供水分，一般采用粒度100目的保水剂；混凝土添加剂是三峡大学绿野环保工程有限公司专利产品,主要功能营造植物生长环境；混合植绿种子采用冷季型草种和暖季型草种,混合根据生物生长特性优选配制。根据其他边坡防护绿化工程的经验和通过高坝洲现场生产性试验，高坝洲工程植被混凝土配比用量如表1所示。表1高坝洲工程植被混凝土配比用量kg水泥土腐植质长效肥我们又称工程绿化技术4、植被混凝土边坡防护绿化技术在高坝洲的应用4.1高坝洲工程植被混凝土的配比高坝洲工程植被混凝土由水泥、土、腐植质、长效肥、保水剂、混凝土添加剂及混合植绿种子7种组成。水泥是形成强度达到工程防护目的的固结材料，一般采用425#大坝水泥；土是营造植物长期生长提供养分储存养分的基础材料，一般采用壤土或沙壤土（含砂量不超过5%）；腐植质是优先为植物提供养分和产生植物根系生长空间的基础材料，一般采用酒糟、锯末、秸干纤维等；长效肥是为植物生长提供长期效力的复合肥，一般采用尿素、生物肥、化学复合肥；保水剂是水分丰裕时吸收水分，天气干燥时为植物提供水分，一般采用粒度100目的保水剂；混凝土添加剂是三峡大学绿野环保工程有限公司专利产品,主要功能营造植物生长环境；混合植绿种子采用冷季型草种和暖季型草种,混合根据生物生长特性优选配制。根据其他边坡防护绿化工程的经验和通过高坝洲现场生产性试验，高坝洲工程植被混凝土配比用量如表1所示。表1高坝洲工程植被混凝土配比用量kg水泥土腐植质长效肥保水剂混凝土添加剂混合植绿种子15.00120.0010.000.1000.1510.000.074.2高坝洲边坡防护绿化工程的实践江车站岩石路堑厚层基材喷射植被保护坡施工技术研究中国国际专家交流网李文华摘要研究横江车站岩石路堑厚层基材喷射边坡植被防护机理、方法、作用和施工工艺。关键词岩石边坡喷射植被防护施工工艺在新建铁路工程中，防止水土流失、保护绿色环境的生态工程，越来越被人们所重视。我公司在新建内（江）昆（明）铁路横江车站岩石路堑边坡实施的厚层基材喷射植被护坡就是一项生态实验段。这项新技术的开发和研究，为我们实施生态工程提供可借鉴的依据。1工程概况横江车站位于四川省宜宾县横江镇境内的新建内昆铁路线上，岩石路堑厚层基材喷射植被护坡实验段设地站台对面的岩石边坡上，边坡岩层为水平层理的泥岩夹砂岩，无地下水。在边坡坡面中部取100米长作为实验段，实验段坡面垂直高度4-16米，坡率1：1，四周设M5浆砌片石镶边，坡顶设浆砌片石截水沟，坡脚设一米浆砌片石平台，下面是4-14米路堑挡土墙。护坡面积1485平方米。2植被防护岩石边坡稳定机理研究岩石边坡的稳定性可根据岩石的岩性及其产状特性来确定，不同的岩石边坡采用不同的加固方法。对于背斜且节理不发育的坚硬的稳定型石质边坡，可用30CM长的锚钉将坡面铁丝固定即可；而对于向斜且节理发育的不稳定型的岩石边坡，应根据实际情况设置不同长度、不同间距的锚杆（或锚索）将其固定，锚杆头再与护坡铁丝网连接，使其形成一个边坡加固体系。横江车站的岩石边坡厚层基材喷射植被防护稳定边坡的主要措施是采用了直径为16mm、长2m、间距为2×2米的锚杆锚固，锚杆头与坡面铁丝网连接，为了增加坡面铁丝网与岩石坡面的密贴程度，在锚杆间增加直径为12mm、30cm长的锚钉将铁丝网紧紧地固定在坡面上。3绿化基材的主要成分及其作用研究通过实验研究发现：绿化基材的主要成分应含有活性黏性种植土、有机肥料、木质纤维、锯木面、粗颗粒河沙和外加剂等。种植土和有机肥料是供植生长的土壤和养料，是植物生长的基础物质；木质钎维是绿化基材与坡面铁丝网前期边接物质，待草本植物的根系入岩石缝隙后，其连接作用失效；锯木面在基材中可保水，减轻基材的单位重量，增大基材的内摩擦角，从而减小坡面基材的下滑力。锯木面与木质钎维共同作用，使绿化基材稳定在岩石坡面上；粗颗粒河能防止绿化基材板结有利于植被生长，它的绿化基材中是一种疏松剂。为使绿化基材在岩石坡面上保持水土，降低水分的蒸发量，在拌制和喷射基材时还应加入适量的化学稳定剂和团粒剂。4护坡基材与岩石坡面结合机理稳定的岩石边坡坡面铁丝网靠锚钉固定在坡面上，不稳定的岩石边坡靠锚杆（或锚索）稳定坡面后再与坡面铁丝网连为一个整体。坡面铁丝网就是绿化基材与岩石边坡前期相结合的不可缺少的材料。4.1坡面铁丝网采用8号铁丝编制成网眼为3-5cm的正方形。网眼过大会增加铁丝单位面积的负荷，使铁丝网变形，对距离铁丝网较远的基材起不到固定作用，在基材重力作用下还会产生局部溜坍；网眼过小，其基材在喷射时不易穿透铁丝网，基材与岩石边坡不能有效地密贴在一起，形成一个空面，不利于植被生长和边坡的稳定。4.2基材的稳定机理基材中的黏土和木质钎维是基材在边坡上稳定的主要材料。当基材喷射到坡面上，其木质钎维一头绞在坡面铁丝网上，另一头粘在基材中；黏土则粘在岩石和铁丝网上。当木质钎维在基材中腐烂时，它就完成了自身的基材中的连接筋的作用，取而代之的是根系发达的草木植物的根系网，它将坡面上绿色的草、厚层基材和岩石表层紧紧地连在了一起。5混合草种植被护坡的所有工作都是围绕着混合草种能在岩石边坡上长期生长，从而稳定岩石边坡表层展开的。在横江车站植被护坡的基材中参入了多种不同的、能在不同季节泛青且根系发达、叶茎低矮的混合草种。其主要品种有羊茅属和狗牙根属等。5.1草种的预处理草种直接混入基材，发芽极其困难。为提高其发芽率，采用化学药物催芽方法预处理。具体方法为：配置0.5%的氢氧化钠溶液，将草种到入已配制好的溶液，浸泡24小时，浸泡24小时，浸泡过程中常用木棍拌和，捞出后用清水冲洗干净，然后再用清水浸泡6-8小时，捞出略晒干即可拌入绿化基材。5.2草种发芽生长的前期养护当拌有混合草种的基材喷射到岩石坡面上，就要注意草种发芽生长的前期养护工作。养护的主要工具是高压喷雾器，它使养护水雾化后均匀地湿润在坡面基材上。在养护过程中，要注意控制好喷头与坡面的距离和移动速度，保证无高压射流水冲击坡面形成径流，冲走绿色基材及草种，每天养护分草晚各喷一次，养护时间为45天。6工艺流程6.1平整岩石路堑边坡厚层基材喷射植被，要在规范、平整的后质边坡上进行。因此，石质路堑边坡的开挖，首先要采取光面或预裂爆破技术，使岩石路堑开挖后坡面平整。待路堑石方开挖运输完成后，用高压风或水冲洗坡面，撬掉活石。使坡面有利于生态种植基和坡面的自然结合。6.2锚固边坡及坡面铁丝网实验段的边坡锚固采用了φ16一级钢筋系统锚杆。锚杆长2米，以间距为2×2米的正方形布置，锚固孔内压入M25早强水泥砂浆。坡面铁丝网采用镀锌铁丝机编制φ8铁丝、风眼尺寸为10×10厘米的铁丝网。安放锚杆时应注意锚杆头露出坡面5-10厘米，以便挂住坡面铁丝网，每根锚杆头都要与铁丝网绑扎结实，锚杆之间有两米间距，坡面铁丝网不易紧贴边坡，因此，每根锚杆之间和正方形锚杆铁丝网均增加一跟30厘米长的锚钉将坡面铁丝网固定在坡面上。6.3基材的拌和首先用350型搅拌机将基材（粘性种植土、有机肥料、木质纤维、锯木面及颗粒河沙等）与预处理后的草籽拌和均匀，再加入适量的水拌和后与团粒剂一并送入TK-961型湿喷机。6.4喷射基材拌制好的基材与团粒剂一并输送至湿喷机后，再通过高压输送管送至喷头，均匀地喷射在坡面上。喷射处设两人，一名主管手握住喷头往坡面上均匀地