1 工程概況
金寨抽水蓄能電站工程由上水庫、輸水系統、地下廠房系統、地面開關站及下水庫等建筑物組成, 主要承擔安徽電網調峰、填谷、調頻、調相及緊急事故備用等任務, 裝機容量1200MW (4臺×300MW) , 平均年發電量20.10億k Wh。工程所在地位于安徽省金寨縣張沖鄉境內, 屬北亞熱帶濕潤季風氣候, 四季分明、氣候溫和、雨量充沛。
本標段施工電站場內道路工程, 包含上下庫連接道路, 長約4.728km, 路面寬度6.5m, 路基寬度7.5m, ;至引水調壓井道路, 長約1.538km, 路面寬度6.0m, 路基寬度6.5m;至中平洞4#施工支洞道路長約1.03km, 路面寬度6.5m, 路基寬度7.5m;2#隧道, 斷面尺寸8.5m×4.5m, 洞長1665m;4#施工支洞, 斷面尺寸8.0m×6.5m, 洞長691m;大小管涵和蓋板涵共25個;1#、2#、3#棄渣場, 容渣量分別為45萬m3、3.5萬m3、5萬m3。
上下庫連接道路K7+365~K7+727段, 路基邊坡支護類型原設計為砂漿錨桿、鋼筋網片、噴射混凝土的錨噴支護的形式。該段邊坡以全風化與強風化地質為主, 開挖后受雨水沖刷影響, 邊坡局部發生垮塌, 為確保邊坡的穩定與安全, 根據現場實際情況與地質情況, 調整原設計開挖坡比和噴錨支護調整為TBS植被護坡。
2 工序及技術關鍵控制要點
2.1 施工關鍵工藝流程
2.2 施工技術關鍵控制要點
2.2.1 樁釘、鍍鋅鋼絲網安裝
TBS植被護坡主要應用在自身穩定的、沖刷輕微的土質 (包含灰巖、砂、泥巖等) 路塹邊坡中, 安裝樁釘、鍍鋅鋼絲網對TBS植被種子發芽前防雨水沖刷起重要作用。樁釘為φ10L型, 梅花形布置, 樁釘長度30cm, 上端與鋼絲網用扎絲綁扎固, 下端插入坡面內22cm。 (詳見樁釘布置圖2.2.1-1和橫剖面結構圖2.2.1-2) 采用14#鍍鋅鐵絲制成固定網, 網長20m, 寬度2m, 網孔尺寸為@5cm*5cm。首先將樁釘插入坡面, 再進行掛網作業。鐵絲網之間搭接寬度要求不小于10cm, 在坡頂外緣處延伸要求不少于20cm, 每間隔30cm用扎絲綁扎牢固, 整個過程必須張拉緊密且保證控制網的連接與坡面的距離相一致, 這樣有利于控制網面基材混合料的穩定及厚度一致。對于樁釘、鐵絲網的安裝, 需求其處于厚層基質的65~70%處, 并用扎絲將鐵絲網和樁釘固定好。對于固定后坡面依然凹凸度較大的地方, 將網材與坡面的距離控制在3~5厘米左右, 采用更合適的小鉚釘加以固定。
2.2.2 噴播和養護技術關鍵
拌和基質混合物是TBS植被護坡技術的關鍵, 由植壤土、纖維、綠化基材 (簡稱GBM) 三部分組成。本工程將當地腐殖土、泥炭土、種子、粘合劑、植物纖維、緩釋復合肥、保水劑以及其他改良劑等混合干料按照綠化基材:纖維:植壤土=1:2:2 (體積比) 配比在施工路基段設置攪拌機集中進行拌制, 采用小型裝載機上料, 基質拌制好后采用人工裝卸、拖拉機進行倒運, 之后將拌和均勻的基材混合物倒入噴射機內。在噴射基材混合物之前, 要保持坡面充分濕潤, 并做好厚度控制標樁, 保證噴射厚度達到要求。噴槍應避免仰噴, 要與受噴面垂直, 覆蓋滿整個死角和所有凹凸部位。在噴射過程中, 要控制好風壓風量, 槍口風壓宜控制在4500~5500Pa范圍內, 噴射原則應該遵守從左到右、從上到下的順序進行。同時噴射時要調制好用水量, 保證噴射在巖面上的基質混合料稠度均勻, 達到既能粘結在巖面上又不產生流淌為宜, 確保沒有漏噴。
在施工過程中, 要根據實際的噴播場地來確定施工方法。針對斜坡面的噴播, 應該從坡頂順坡面往下噴播;以全扇面或半扇面進行的噴播, 噴槍要求在45°~60°方向正對上坡處;對于不同的噴槍頭, 形成不同的噴射液拋物線形狀, 噴射液拋物線最高點后1~3米范圍內為最佳著地點, 此時噴播液在自重和噴播慣性作用下同時對坡面著力, 保證噴播液落地時在最短時間內達到動態平衡, 使噴播均勻, 滿足坡面噴播要求。噴播上坡面時, 可按以下兩種方式進行: (1) 對于短坡面, 可在離坡線外面距離1.5~3米外由噴槍手掌握好播液的最佳落點沿線移動噴播機進行噴播。要點是先噴上坡, 依次向下, 按半扇面進行噴播。 (2) 對于長坡面, 應該按實際坡長、輸液管服務半公徑分段進行噴播。噴播的順序應由上往下以扇面噴播進行。在進行下坡噴播時, 為保證安全, 坡頂應有1協調指揮和2人控制輸液管, 噴播機應放在坡頂邊線內側2~3米處, 在掌握了最佳噴液落點的前提下再對下坡從上向下開始噴播。
考慮到金寨雨量充沛、氣候溫和的水文氣候條件和有機質含量豐富的土壤, 選擇紫花苜蓿、高羊茅、馬棘、紫穗、白三葉、狗牙根等植物種子。這些種子都具備適應當地的氣候條件、土壤條件 (水分、PH值、土壤性質等) 和抗逆性強 (包括抗旱、熱、寒、貧瘠、病蟲等) 等特征。同時施工時還要求種子配比搭配均勻, 構成灌草型的多物種群落以及種子和粘合劑、保水劑、營養液、泥炭完全攪拌均勻后一次性播于坡面。
施工完成后對噴播料進行養護。要保證植物種子快速發芽, 安全度過苗期, 順利復綠, 必須進行養護管理。養護第一階段為苗前養護, 此時要注意澆水量和澆水方法, 一方面有充足的需水量保證種子發芽, 另一方面不能使地表積存太多水形成徑流將坡面種子等噴播料部分沖走, 形成部分禿斑或不均勻, 同時要保持坡面濕潤, 一直到出苗為止。針對特殊天氣狀況, 為了防止強烈陽光的暴曬和大雨對坡面的沖刷而造成幼苗的不正常發芽生長, 對坡面要求采用無紡布進行覆蓋, 待幼苗生長到4~5㎝時拆除。 (詳見圖2.2.2-1無紡布覆蓋養護和圖2.2.2-2植被效果) 。第二階段為苗后養護, 主要作業為澆水、施肥、補種、病蟲害防治等。本工程采用4000L灑水車進行灑水澆灌, 由于邊坡高差大, 在灑水時考慮采用離心泵配合灑水, 柴油發電機自發電。灑水量按照每次平均灑水深度1cm計算, 第一階段每天灑水一次, 第二階段每3天一次, 第三階段每周1次, 三個月以后每月灑3次。灑水時需控制好移動速度和噴頭與坡面的垂直距離, 使霧狀水均勻地噴灑在坡面上且無集中的水流沖擊坡面。不同季節, 澆水的數量不同, 遵循“季節干旱, 澆水數量適當增加;季節多雨, 澆水數量適當減少, 即見干見濕”原則。養護期間要認真巡查, 對于病蟲害要及時防治, 使植物生長健康。由于邊坡保水保肥能力差, 立地條件嚴酷, 因此施肥促進生長相當重要。要使邊坡植物達到多樣性群落, 需要兩方面:一是各種植物達到平衡生長狀態, 二是調整好施肥量和施肥種類, 一般每月施肥一次。養護管理期限一般為兩年。
2.2.3 雙保險雙點懸掛支撐體系
為了施工方便快捷、降低成本, 同時保證施工安全, 本工程采用采用雙保險雙點懸掛支撐體系代替原有的沿開挖后坡面搭設雙排腳手架體系, 具有施工機動靈活、便捷快速的優勢。雙保險雙點懸掛支撐體系主要有安全帶、安全繩、吊繩、自鎖防墜器四部分組成。其中自鎖防墜器在人體墜落時, 能立即卡住吊繩, 防止墜落。 (詳見圖2.2.3-1雙保險雙點懸掛支撐體系和圖2.2.3-2雙保險懸吊安全繩作業示意) 。
在要施工的TBS護坡頂部首先選取兩顆直徑10cm以上的喬木或毛竹, 其根部必須牢固可靠, 再用兩根直徑20mm以上的尼龍制安全繩作為懸掛點, 把安全繩系在選好的喬木或毛竹根部, 為保證安全, 每根安全繩必須同時系在兩根樹干上。有的邊坡坡頂可能沒有安全可靠的喬木或毛竹, 需要在坡頂線2m開外處插入兩根直徑28mm的鋼筋作為固定點。插筋長度一般為1.0~2.0m, 入巖有效深度為0.5~1.0 m, 橫向間距宜為50cm, 根據坡頂土質情況進行調整參數?？刹捎蔑L鉆鉆孔, 注射砂漿固結插筋。同時準備兩根安全繩, 其中一根為主繩連接作業人員的安全帶與坐板;另一根為副繩, 連接自鎖防墜器 (型號Φ20-30) , 最終形成能有效保證施工作業人員安全的雙保險雙點懸掛支撐體系 (見圖2.2.3-2) 。施工作業前由專職安全員對安全帶、自鎖防墜器等進行檢驗, 確認安全可靠性。為加強防護, 在邊坡底部設置2m寬安全網, 安全網長度根據TBS施工區域進行調整。
2.2.4 適用條件要求
TBS植被護坡技術主要應用在降雨量豐富的非高寒地區邊坡支護, 常見形式有: (1) 用于硬質巖邊坡支護, 要求坡度小于1:0.3; (2) 用于軟質巖邊坡支護, 要求邊坡自身穩定; (3) 用于土質邊坡, 要求坡度小于1:0.5; (4) 較少用于漿砌片石面及混凝土面的人工綠化。
2.3 綠化護坡技術的經濟效益
TBS綠化護坡技術與混凝土錨噴技術、漿砌片石方格形護坡墻技術, 具有一定的價格優勢。當護坡高度在10米以內時, 對于巖石邊坡混凝土錨噴支護造價70~100元/m2, TBS植被護坡 (需加水泥和藥劑) 造價150~180元/m2, 此時TBS植被護坡工程造價約高80元/m2;對于土質邊坡漿砌片石方格形護坡墻造價180~200元/m2, TBS植被護坡 (常規) 造價80~100元/m2, 此時TBS植被護坡工程造價約低100元/m2, 價格優勢明顯。護坡高度在10米以上時, 護坡高度越高, 越能體現TBS技術護坡的價格。通過以上對比, TBS植被在土質邊坡支護中可節省投資50~75%, 邊坡越高, 降低成本越多, 在滿足水文氣候條件下是土質邊坡支護首選方案。
2.4 綠化護坡技術的環境效益
TBS綠化護坡技術與混凝土錨噴技術、漿砌片石方格形護坡墻技術相比, 有四大優點。第一, 可以較長時間保留雨水, 能有效降低坡體孔隙水壓力和減少土粒流失, 控制土壤的侵蝕度。第二, 可以很好的恢復已破壞的生態環境。由于邊坡植被的存在, 各種動植物可正常繁殖生息, 逐漸形成完整的生物鏈, 慢慢恢復已破壞的生態環境。第三, 可以降低交通工程的光、噪音等污染。由于植被能吸收太陽反射光和車輛燈光以及行車噪音, 減輕強光、噪音對行人及司機的輻射的干擾, 提高道路警示標志的可見度, 更好保證行車安全。第四, 可以降解有機污染物、凈化大氣、調節小氣候、美化環境。
3 結束語
本工程通過TBS植被護坡技術實施, 保證了施工質量、安全及進度, 在經濟效益和環境效益上取得了良好的實際效果和改善生態環境的目的, 為今后降雨量豐富的非高寒地區地質條件下土質高邊坡支護施工積累經驗, 以供同類工程參考。
摘要：針對金寨縣大別山地區多雨降水豐富的水文條件下采用TBS植被護坡技術作為土質高邊坡支護常用方式, 通過植被根系的力學加固和地上生物量的水文效應達到護坡和改善生態環境的目的。本文通過對安徽金寨抽水蓄能電站場內道路K7+365K7+727段高邊坡TBS植被護坡技術應用, 在技術關鍵、經濟效益、環境效益方面積累經驗, 以供同類工程參考。
關鍵詞：TBS,植被,高邊坡,噴播,養護,經濟效益,環境效益
參考文獻
[1] TBS植被護坡設計規范 (新版)