扬溪源水库为《安徽省新安江流域综合治理规划报告》推荐的近期工程之一, 并已列入国家发展改革委批复的《全国中型水库建设规划》。水库坝址位于扬之河上游的扬溪镇章家园处, 距绩溪县城17km, 距扬溪镇4km。规划该工程的建设任务以城市防洪、供水为主, 兼有改善生态环境、灌溉、发电、旅游等综合利用效益。防洪、供水主要对象为绩溪县县城华阳镇以及扬溪镇等。
水库死水位305.0m, 汛限水位330.0m, 正常蓄水位332.5m, 100年一遇设计洪水位为333.56m, 1000年一遇校核标准洪水位为334.65m, 总库容为1052.1万m3。电站装机容量640kW。水库规模为中型水库, 工程等别为Ⅲ等。主要由埋石混凝土拱坝、坝顶溢洪道、放空底孔、发电引水管道、发电厂房、供水坝及取水建筑物组成。主坝最大坝高55.8m。
扬溪源水库地处皖南山区腹地的绩溪县扬溪源峡谷。扬溪源水的河源东北流向, 至板桥头纳双岭溪水折向东南, 入扬溪源峡谷, 峡谷两岸为低山地貌, 河道蜿蜒曲折, 水流湍急, 直泻扬溪镇。坝址附近河底高程281m, 河床宽约23m, 坝址左岸山顶高程595m, 坝址右岸山顶高程743m, 山坡坡度40°左右。
环境问题是目前人类面临的最严峻的挑战之一, 人们在开发大自然的同时, 也在无情地破坏人类赖以生存的环境。边坡的开发破坏了原有植被盖层, 导致了大量的裸露岩石和土地, 造成了一系列生态环境问题。如水土流失、滑坡、泥石流、局部小气候的恶化及生物链的破环等。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生态平衡。植被混凝土生态防护技术可以有效地改变这一局面。生态混凝土不同于常见的草灌混植法, 草灌混植适用于土质边坡或者缓于1:1.5坡比的岩石边坡, 是采用泥浆和草灌种子加一定的肥料喷植而成的绿化技术;而生态混凝土适用于缓于1:0.6的土质和岩石边坡, 岩石面需设由锚杆固定的镀锌铁丝网, 再用沙壤土、有机质、水泥、添加剂等混合喷植岩石面上, 有一定的强度, 并具有一定抗冲刷能力的新技术。
根据设计图纸, 坝顶以上岸坡, 锚喷混凝土保护。混凝土厚10cm, 锚杆Φ16L3000和Φ14L1000锚杆, 均3.0mx3.0m梅花形布置。锚杆挂14#镀锌铁丝网片每10m为一级马道。为确保边坡稳定及施工安全, 每开挖一级马道, 必须及时对边坡进行支护, 完成后方可进行下一级边坡的开挖。
(1) 施工平台
施工作业平台主要采用双排落地脚手架自下而上搭设, 根据坝肩爆破深度为5m, 脚手架搭设高度为6m, 步距、横距、纵距均为1.5m, 立杆底部铺设厚5cm方木, 扫地杆不高于地面20cm, 脚手板厚度不小于50mm, 两端宜各设直径不小于4mm的镀锌钢丝箍两道, 脚手架均必须在外侧立面两端、转角及中间间隔不超过15m立面上, 各设置一道剪刀撑。脚手立杆应与已植入岩层的锚杆进行焊接, 以保证脚手架安全和稳固, 避免脚手架在使用过程中产生不稳定因素引发安全事故。
(2) 锚杆和镀锌钢丝网施工方法
1) 先注浆后插锚杆施工工艺流程图如下:
2) 安设工艺要求
钻孔布置应符合设计要求, 孔位偏差不大于20mm, 孔深误差不大于5mm;注浆前, 应用高压风、水冲洗干净;砂浆应拌和均匀, 随拌随用;应用注浆器注浆, 浆液应填塞饱满;安设后应避免碰撞。
施工顺序:设置锚杆孔、清孔、注浆、放入锚杆、安装端头垫板、其它坡面施工。
根据设计钻孔孔径大小及锚杆长度, 选用YT28钻机造孔 (孔径φ42mm) , 孔向尽可能垂直坡面, 钻孔达到标准后, 用高压风清除孔内岩屑和积水。在现场用砂浆搅拌机拌制浆液, 通过自制注浆机向孔内灌注, 注浆深度约为孔深2/3。将加工好的锚杆插入锚孔, 轻轻摇晃待浆液下降后再次补浆。
(3) 镀锌钢丝网施工
1) 钢筋网应随岩面敷设, 网片距坡面保持7cm的距离。
2) 喷混凝土的钢筋网格挂网网片为14#镀锌铁丝网。
3) 网片从植被结合部顶由上至下铺设, 加筋网铺设要张紧, 网间上下需进行不小于5cm的搭接, 网间左右不需进行搭接, 但所有网片之间应用18#铁丝绑扎牢固, 在锚钉接触处也一并用18#铁丝与锚钉绑扎牢固。
(4) 喷植混凝土施工
1) 喷混凝土的材料及性能应符合下列质量要求:
砂壤土:选择工程所在地原有的地表土壤经过筛而成, 要求土壤中最大粒径应小于8mm, 含水量不超过20%。选用不低于PO42.5的普通硅酸盐水泥。有机质采用植物纤维的粉碎物, 其中新鲜有机质的粉碎物在基材配置前应进行自然发酵处理。
2) 喷植混凝土的工艺要求
喷射前, 将岩面冲洗干净, 软弱破碎岩石应将表面清扫干净。喷射作业, 应分区段进行, 长度一般不超过6m, 喷射顺序应自下而上。后一次喷射, 应在前一次喷植混凝土终凝后进行, 若终凝后1h以上再次喷射, 应用风水清洗混凝土表面。喷射完成后在其上覆盖无纺布, 经常性洒水养护。
喷射植被混凝土基材厚度10cm, 其中基层9cm, 表层1cm含植物种子。
设计配合比为砂壤土:水泥:有机质:添加剂=100:6.5:5:4.5, 按此配合比, 试验研究时种子选用狼尾草、狗牙根, 有机质为酒糟或者木屑, 添加剂为生根壮苗剂, 将种子浸泡发胀后进行盆养, 通过试验发现植物成活率较低, 三个月的培植期后逐渐枯死。
经研究分析发现水泥呈弱碱性, 水泥材料本身不适宜一般植物生长, 另外水泥的掺量大小直接影响植物的成活率, 但水泥掺量降低, 强度随之降低, 有可能影响喷植混凝土的胶结和沾附能力, 有必要选用开挖成型的坡面进行小面积喷植试验。我们选用了适应碱性较强的高羊茅、狗牙根等草种子和紫穗槐、刺槐等灌木种子进行喷植试验, 分别采用以下三种配合比:
第一种配比试验喷植坡面植物生长率较高, 生长期内因其水泥产量较低, 经历几场降雨后, 喷植坡面冲刷较为严重, 表明其强度较低, 胶结能力差, 与坡面沾附不紧密;
第二种配合比验喷植坡面植物生长率较高, 生长期内与第一种配比喷植坡面同样经历几场降雨后, 喷植坡面较为完整, 表明其喷植土强度较高, 胶结能力较好, 与坡面沾附紧密, 空隙率较高, 透气性较好, 适宜植物生长;
第三种配合比验喷植坡面植物生长率较低, 生长期内与第一种、第二种配比喷植坡面同样经历几场降雨后, 喷植坡面较为完整, 表明其强度较高, 胶结能力较好, 与坡面沾附紧密, 空隙率不高, 透气性较差, 草坪土壤逐步板结, 草坪草根系无法伸展, 土壤透水、透气性变差导致植物衰弱或死亡, 不适宜植物生长;
喷植混凝土要分阴面坡和阳面坡, 喷植时间最好在夏天过后喷植, 能给予其充分的生长期和保湿期。试验研究发现, 阳面喷植混凝土是在3月份, 阴面喷植是在9月份, 当地天气是9月份后阴雨连绵, 无阳光暴晒, 平均温度基本在20度左右, 植物成活率较高, 耐久性好。而喷植在阳面坡的生态混凝土经历了当地7、8月份的高温期, 平均温度在30度以上, 阳光直射时间长, 暴晒时间长, 虽经养护但植物已基本全部衰弱或死亡。喷植完成后覆盖无纺布经常洒水养护可减少水分蒸发、遮阳、提高植被成活率。
高边坡生态混凝土喷植可以保障岩石边坡抗风化、安全稳定并具备抗冲刷能力, 又能使施工破坏的生态环境再次恢复, 满足生态环保的要求, 适用于缓于1:0.6的土质和岩石边坡。根据当地气候阴面、阳面选择合适的时节进行喷植, 喷植混凝土配合比减少水泥用量, 沙壤土与水泥比例控制在100:4.5左右, 选用有一定抗碱性的草灌种子可有效提高植物成活率, 喷植完成后要用无纺布进行覆盖养护保湿, 生长期半年以后应施复合肥, 保证后期植物生长所需养分。
摘要：施工破坏的生态环境, 采用生态混凝土喷植技术进行恢复, 根据地质、边坡坡度、气候, 通过试验研究摸索到了恢复生态的喷植生态混凝土技术, 提高了植物成活率, 保障了永久边坡防护和绿色环保生态环境。
关键词：高陡岩石边坡,喷植生态混凝土,生态环境,永久边坡防护
[1] 王泽军.CBS植被混凝土生态护坡工程浅谈, 城市建设理论研究, 2013 (35)
[2] 徐文年, 王铁桥, 叶建军.岩石边坡护坡绿化技术应用研究[J].水利水电技术, 2010, 33 (7)
