喷播植草在三峡库区地质灾害治理工程中的应用.pdf

2 0 0 7年 9月 水 利 水 电 快 报 E WR HI 第 2 8卷第 1 8期 ⋯ ⋯一 ；环境保护 { ’ ⋯⋯． ，． 文章 编号 1 0 0 6 ． 0 0 8 1 2 0 0 7 1 8 ． 0 0 2 1 ． 0 2 喷播植草在三峡库区地质灾害 治理工程中的应用 陈蓉 强 闫军 长江勘测规划设计研 究院， 湖北 武汉4 3 0 0 1 0 摘要 针对三峡库 区地 质 灾害 治理 的特 点， 结 合 实例对 喷播植 草 防护技 术 的特 点 、 主 要功 能 、 方 案选 择 、 施 工工序进行介绍 ， 并对其效果及 经济、 社会效 益进行评 价。 关键词 水库库 区； 地质 灾害； 灾害治理 ； 喷播 植草 ； 防护技术 ； 三峡 水利枢 纽 中图分类号 P 6 9 4 文献 标识 码 A 1 概 述 岩土边坡工程改变了 自然边坡现状 ， 会对当地 的生态环境造成不利影响 ， 在环境保护要求严格 的 今天 ， 边坡工程增加生态环境保护的内容是非常重 要甚至是强制性的。其中边坡植被防护作为岩土工 程生态环境保护 的重要 部分 ， 在 国内得到了广泛 的 应用 ， 并取得了良好的效果， 且开始逐渐取代传统的 圬工 护 坡 。边 坡植 被 防 护 工 程 主 要 有 以 下 几 类 技 术 ① 阶梯植 被 ； ②框 格植 被 ； ③ 穴播 或 沟播 ； ④ 喷播 植 草 ； ⑤植 生带 ； ⑥绿 化 网 ； ⑦ 土工 网垫 等 。 本 文将结合三峡库 区地质灾 害治理工程 的经 验 ， 重点论述喷播植草 防护技术在库区地质灾害治 理 工程 中的应 用 。 2 喷播植草 防护技术的特点 喷播植草是利用液态播 种原理 ， 将草籽、 肥料、 粘着剂、 纸浆 、 土壤改良剂和色素等按一定 比例配水 混合搅匀 ， 通过机械加压后喷射到边坡坡面的防护 技术 。由于其施工简单 、 速度快 ， 造价低且草籽成活 率 高 ， 在 国 内外 获得 了广 泛 的应 用 。 3 喷播植草 防护边坡 的主 要功 能 喷播植草作为边坡防护措施 ， 将极大地改善工 程建设的生态环境 ， 创造 良好 的经济 、 社会和环境效 益 。主要 功能 是 对 岩 土边 坡 浅 表 层进 行 防护 ， 通 过 对浅表层边坡的加固从 而达到防止雨水 冲刷 、 控制 水土流失 、 保持边坡稳定的作用。 3 ． 1边 坡加 固作 用 1 深根的锚 固作用。植 物的垂直根 系穿过坡 体填土 ， 锚 固到深处较稳定的土层上 ， 能起到锚杆的 作用。乔本科、 豆科植 物在地下0 、 7 5 ～1 ． 5 0 r n 深处 有明显的土壤加强作用 。 2 浅根的加筋作用 。植物根系在 土中错综盘 结 ， 使边坡土体在其延伸范围内成为土与草根 的复 合材料 ， 稳定边坡表层土体 ， 起到护坡的作用。 3 、 2 植 被的 水 文效应 1 降低坡体孑 L 隙水压力。植物通过吸收和蒸 发边坡土体内的水分 ， 降低土体 内的孑 L 隙水压力 ， 从 而提高了土体的抗剪强度 ， 有利于边坡土体稳定。 2 控制土壤侵蚀 、 保持水土。降雨是坡 面冲 刷的重要原因， 降雨时植草对边坡有明显 的保护作 用 ， 能有效降低地表径流的流速 ， 从而抑制面蚀及沟 蚀， 减小边坡土体的流失。 3 ． 3改善和 美化 环境 植草可使被破坏的环境逐步恢 复 ， 并能促进有 收 稿 日期 2 0 0 7 ． 0 8 ． 0 6 作者简介 陈 蓉强 ， 男， 长江勘测规划设计研 究院施 工处， 工程师 ． 21 维普资讯 2 0 0 7年 9月 水 利 水 电 快 报 E WRHI 第 2 8卷第 1 8期 机物的降解 ， 净化空气 ； 植草形成的绿化带， 与周边 环境更协调 ， 与 自然更接近 ， 起到改善和美化环境的 作用。 4 三峡库区地质灾害治理工程特点及 要求 1 三峡库区在蓄水及运行过程中水位变化频 繁 ， 水位变幅大 ； 2 受当地地形地 质条 件限制 ， 沿江地质灾害 治理区域大多土质贫瘠 ， 有机质含量低 ； 3 采 用 喷 播植 草 防 护 的边 坡坡 比为 1 2 ～1 3 ． 5 ， 坡度能满足喷播植草的要求， 无需 采用网垫等 其他额外加 固措施 ； 4 施工工期短， 时间要求严格 ； 5 要求边坡尽快形成抗冲刷能力 ； 6 工程位于城镇 ， 对景观 、 绿化要求高 ； 7 成坪后 不需要专门 的养护 ， 形 成稳定 生物 群落 并 自然生 长 ； 8 边坡 面积较大 ， 应尽 量降低成本 ， 节约 投 资 。 5 符合库 区灾害治理 工程特点的喷播方 案 针对库 区灾害治理工程特点及要求 ， 采用 了以 下 的喷播 方案 。 1 选用在三峡库区能广泛生长的草种。采用 豆科和乔本科草种混播 ， 提高耐贫瘠能力。根据库 区地质灾害治理工程的特点及 当地的气 候条件 ， 采 用以小冠花为主 ， 以中华结缕草、 两耳草、 紫花苜蓿 等 为辅 的 4种草种 混播 。 草 种 以小 冠 花 为 主 是 因为 小 冠 花 具 有 以下 特 点 ①生长年限长 ， 其寿命可达 5 0 a以上 ； ②根系发 达 ， 持久性强 ； ③覆盖速度快 ， 覆盖度大 ， 每株 当年覆 盖面积平均o ． 7 -o ． 9 m2 ； ④绿色期长 ， 枯草期短 ， 在 南方为四季常绿草种 ； ⑤耐贫瘠、 耐寒、 耐高温、 高抗 病虫害； ⑥水土保持效果显著 ； ⑦对不同气候及土壤 的适 应性强 。 由于小冠花耐水性较差 ， 在水位变 幅区降低小 冠花革种的比例， 相应增加其他辅助草种比例 ， 以提 高植 草 的耐 水性 。 2 增加黏合剂、 木质纤维素、 保水剂 、 复合肥 等喷播材料用量 ， 并覆盖无纺布， 使草籽在喷播后立 即在土壤表面形成较强的抗冲刷能力。三峡库 区地 质灾害治理工程较多采用土石方 回填 ， 边坡为碎石 土质边坡 ， 为确保草籽在初期能顺利成活并生长 ， 增 22 加了黏合剂 、 木质纤维素 的用量 以确保草籽在边坡 上可稳定附着 ； 增加保水剂、 复合肥的用量以确保草 籽在生长初期的养分及水分的充足供应 。 3 采用多草种混播 ， 提高耐水性 、 增强抗病、 抗虫害能力 ， 有利于形成稳定的生物群落。 4 在满足要求 的前提下 ， 优化 配方 ， 降低成 本 。 5 在边坡满足喷播植草要求后立 即施 工 ， 边 坡清理与喷播植草同时进行 ， 清理一块喷一块， 力求 在最短时间内完成 ， 满足工期的要求 。 6 喷播施工 6 ． 1 施 工所需 设备 、 材料 及 人员 组成 1 喷播机 容器容量为 5 0加仑 ； 2 草籽 为中华结缕草、 两耳草、 紫花苜蓿 、 小 冠 花 4种混 播 ； 3 添加剂 黏合剂、 饱水剂、 木质纤维素、 复合 肥 ； 4 无纺布； 5 便携式汽油泵及连接汽油泵与喷播机容器 的水管； 6 施工人员组成 清理边坡 2人 ， 喷播技工 4 人 。 6 ． 2 喷播工序及技术要求 喷播工序为 清理并平整边坡一混合 草籽并喷 播一铺盖无纺布一 养护。其中清理并平整边坡、 混 合草籽并喷播 、 铺盖无纺 布 3道工序可 同时交叉进 行 ， 以缩 短工期 。 各工序技术要求如下。 1 清理 并平 整边 坡 。在 防 护范 围 内要 清 除 杂 物 ， 并对边坡进行平整 ， 使边坡达到喷播的要求。根 据喷播机喷播面积对坡面进行划分并做好标记， 防 止混 喷及 漏 喷 。 2 混合草籽并喷播。将草籽及添加剂按一定 比例配置 好， 依次加入并混合搅拌 3 0 mi n ， 然后均 匀 喷至 坡面 ， 为保 证喷 播均 匀 ， 在坡 面上 先 喷 2 ／ 3的 混合液 ， 余下部分重新加满水后复喷一次至 附着均 匀 即可 。 3 铺盖无纺布。覆盖无纺布是对喷播植草的 初期养护 ， 在草籽未萌发前可起到防冲刷 、 保水、 保 温的作用。无纺布应采用铁丝或竹钉 固定 ， 四边用 土压好 ， 防止风 吹开 。 下转第 2 6页 维普资讯 2 0 0 7 年 9 月 水 利 水 电 快 报 E WRH 1 第 2 8卷第 l 8 期 At l a s C o p c o公司承诺投资 5 2万美元用 于维修设施 和工 地人 员 的委派 。 公司的售后服务区域主管指出， 根据计划 ， 到 目 前为止 ， 工作进展顺利。维修支持工作做得很好 ， 为 确保设备在偏远的工地能够使用 自如， 已做 了充分 的准备。另外 ， 驻扎在工地 的技术人员已经在钻 孔 设备利用率和提供维修方面创造了新的记录。 由 8位维修工程师和多名助理工程师组成的一 个小组在工地提供全方位服务， 无论何 时需要 钻机 都能马上提供到位 ， 无论白天还是夜晚， 每台钻机都 安排了一位服务工程师， 负责确保钻机随时开钻 。 2 上导坑开挖和 下台阶开挖 本工程隧洞开挖由 4个开挖面向前掘进穿过沉 积砂 岩和 泥 岩 层 ， 开挖 长 度 总 计 达 4 0 0 0 m。 引 水 隧洞从工作隧洞和高压隧洞两端向前掘进 。 隧洞开挖分为两个 阶段， 首先采用 At l a s C o p c o 公司的 L 2 C型 R o c k e t B o o me r 钻机配合开挖面开挖 和爆破开挖隧洞上导坑 ， 然后 ， 用表面履带式钻机对 隧洞最后剖面的底部断面进行下台阶钻挖。 采用 At l a s C o p c o公 司 L 2 C 型 R o c k e t B o o me r 钻机钻一个 圆形 断面要花 9 0～1 0 0 mi n ， 并用乳 化 胺油炸药填满直径为 4 8 mm 的爆眼 ， 钻速为2 ． 5 ～4 m／ rai n ， 估计每个开挖面掘进速度为 1 5 0 m／ 月。 所用钻头为 4 5 mm和 4 8 mm 直径的弹道柱齿 钻头 ， 钻头安装在4 ． 3 m和4 ． 9 m高 的钻杆上。用球 形钻 头 将 一 排 钻 孔 中心 的 掏槽 直径 扩 孔 至 1 0 2 mm。现场配有 4台再研磨设备， 以确保钻头钻探长 度达到 1 0 0 0 m， 而钎尾 的冲击寿命可超过 6 0 0 0 h 。 清除的废料堆放在工地 ， 用于改造基础设施。 隧洞加 固采用了膨胀岩石锚栓 、 喷混凝土、 钢丝 网， 必要时采用钢筋拱架加 固。现场使用了 3 ～4 m 长的膨胀岩石锚栓 ， 以确保隧洞墙和顶部 的开挖安 全。为了安装膨 胀锚栓 ， 用 R o c k e t B o o me r钻机预 先钻出一个直径为 4 3 mm 的孔。 3南俄 Ⅱ级导流隧洞开挖 南俄 Ⅱ级水电站也使用 了 A t l a s C o p c o公 司的 设备来开挖一条 4 k m 长的上游导流隧洞。该 隧洞 用来调节水库水位 ， 并能将水排干 ， 以便对大坝的密 闭性进行定期 检查。承包商 Ri g h t T u n n e l i n g公 司 执行这个合 同， 特装配 了一套 B o o me r 钻机 和表面 履带 式 钻 机 ， 包 括 4台 R OC D 71 1 s型、 6台 C M3 4 8 s 型 和 6台 3 5 2 s型 R o c k e t B o o me r 钻 机 ， 还 配有 2台 MB 1 6 O 0型液 压碎 石机 。 正在应用钻孔和爆破技术对砂岩和粉砂岩山体 进行隧洞开挖 。与 NT 2隧洞情况一样 ， 先用 R o c k e t B o o me r 钻机开挖一个 8 m高的上导坑 ， 然后将履带 式 探机 R O C D 71 l s 型 开 进 洞 内 ， 对 地面 进 行 台 阶爆破 ， 最后清除 5 m多厚的岩石。 钻孔工作分 2班倒 ， Ri g h t Tu n n e l i n g公 司的 目 的是使用 1 3 6孔圆钢使掘进速度达到4 ． 2 m／ d 。在 正常情况下 ， 爆眼深 4 m。现场创 造最新 的掘进速 度对承包商是很关键 的 ， 因为下个旱季末必须起 用 导流隧洞导流 ， 2 0 0 7年年中大坝必须建成。 陈志斌译 自英 刊 T g 力发 电与坝 工建设 2 0 0 7年第 1 期 孔祥 林校 编辑 朱晓红 【 上 接 第 2 2页 4 养护。在草籽萌发前期 ， 应根据土壤湿度 的变化多浇水 ， 保证种子萌发所需水分 ， 在种子发芽 后 ， 根据发芽情况适 当浇水至其 自然生长 ， 形成稳定 的生物群落。至此 ， 养护工作基本完成 ， 只需定期 清 除 杂草 即可 。 7 工 程效 果及 经济 、 社 会效益 1 由于施 工机 械化程度高 ， 边坡 的喷播植 草 可迅速完成 ， 从而 大大降低 成本 ， 仅 为圬工护坡 的 1 0％ ～ 2 0％ 。 2 喷播植草所用附加材料大多数为易分解材 料 ， 对环境无污染 ； 且植 草边坡与周围环境相融合 ， 2 6 能 美化 城镇 景观 。这 是传 统圬 工护 坡所 不及 的 。 3 喷 播植 草 在 坡 面 平 整后 即 可进 行 ， 且 多 种 工序可混合一次完成 ， 施 工简便 、 速度快、 劳动强度 低， 所需施工人员较传统 的圬工护坡大大降低。 4 喷播植 草 在施 工后 3 ～5 d即 可 陆续 发 芽 ， 在良好的保湿条件下， 两周植被覆盖率可达 9 0 ％以 上 ， 植株高可达 5 ～1 5 c m， 在极短的时间内形成较 稳定的生物群落 ， 大大提高了边坡的稳定性 ， 确保施 工工期 ， 且后期维护工作量小。 综上所述 ， 喷播植草是一种经济有效 的边坡防 护方法 ， 在堤防工程 、 塌 岸防护工程、 滑坡治理工程 等的浅表层边坡防护中都有广阔的应用前景。 f 编辑 张兰 J 维普资讯