高陡黄土边坡防护型式初探

　　摘 要：南水北调中线一期穿黄工程南岸连接明渠及穿黄隧洞进口区开挖深度20m～57m，单级边坡高度10m，最陡坡比1:0.7。主要采用植被护坡，节约工程投资，生态效益明显。

　　关键词：高陡;黄土边坡;拱形骨架;植草

　　Abstract: The middle route of South-to-North Water Transfer Yellow River Project at first stage ,its south connects the tunnel channel and the tunnel entrance , the excavation depth is 20m～ 57m, single step slope height is10m, the slope ratio is1:0.7.It mainly uses the vegetation for slope protection, to save the project investment, and its ecological benefit is very obvious.

　　Key words: high steep; loess slope; arch skeleton; planting

　　中图分类号：TV68 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2012)

　　1 概述

　　南水北调中线一期穿黄工程南岸连接明渠及穿黄隧洞进口区全长4893.57m，为深挖方渠道。地表高程131.0~161.0，渠道底板高程112.0~111.43，开挖深度20～57m。

　　穿黄工程南岸地质结构为黄土地层，表层为全新统冲积粉质壤土层(alQ4)，下层为上更新统冲积层黄土状粉质壤土层(alQ3)，局部夹粉质砂壤土，呈软塑状、可塑状。在边坡防护设计方面，先后尝试了浆砌石护坡、拱形骨架植草护坡、喷播植草护坡等，最终采用以拱形骨架植草护坡为主的防护型式，取得了较好的效果。

　　2 边坡防护型式

　　2.1 设计思路

　　边坡开挖后形成临空面，长期受到雨水、日照、气温、风力等自然因素的反复作用，在干湿、冻融、冲刷和吹蚀等作用下，边坡岩土的物理力学性质发生变化。常见的土质边坡损坏型式有：坡面剥落、地表径流冲蚀、坡面溜坍失稳等。就南水北调工程而言，边坡防护主要作用为：保护边坡免受雨水冲刷;防止和延缓坡体表面的碎裂、剥蚀演变进程;保护边坡的稳定性;美化边坡协调周围自然环境。

　　穿黄工程结合黄土自身特点，边坡防护采用“宽平台，陡边坡”设计思路，在确保综合边坡坡度较缓，不致于出现滑坡的前提下，充分利用黄土边坡干燥时自身强度较高的特点，将坡度放陡，降低防护工程投资。具体布置为：高程120以上每10m高差设一级马道，单级边坡坡比除高程130~140边坡为1:1外，其余各级边坡均为1:0.7，边坡综合坡比1:2.5~1:2.6。

　　2.2 浆砌石护坡

　　浆砌石护坡为30cm厚M10浆砌石和15cm砂砾石垫层结构，浆砌石护坡顶部设1m宽压顶石(全坡护砌坡面)，坡底设排水沟。见图3-1。

　　图3-1 浆砌石护坡结构图

　　2.3 拱形骨架植草护坡

　　坡脚排水沟及其以上1.5m高度采用M10浆砌石，其上坡面采用混凝土拱型骨架植草护坡，坡顶设M10浆砌石压顶。

　　拱架为C20现浇混凝土骨架，主肋间距2.50m，拱高分为3.2m、2.4m和两种，拱架断面尺寸40cm×40cm，镶入坡面内;拱圈下缘及主肋两侧设5cm厚预制导水板，导水板挑出骨架10cm，主要作用收集拱内雨水并导入坡脚排水沟，防止集中汇流冲入其下坡面造成冲刷。

　　拱架内坡面草皮经技术经济比较确定为野牛草。野牛草是禾本科野牛草属多年生草坪草植物，具根状茎或细长匍匐枝，类似当地野草狗牙根。野牛草适应性较强，喜阳光，亦耐半荫。耐瘠薄土壤。具有较强的耐寒性，我国北方的寒冷地带，野牛草在-34℃的低温情况下，仍能顺利地安全越冬。该草耐旱能力甚强，一般在2～3个月严重干旱情况下，仍能维持生命。与杂草的竞争力强，具一定的耐践踏性，能耐碱性土壤。野牛草一个重要优点还在于，它克服了冷地型草不耐炎热的缺陷，适应北方地区气候特征，无需频繁浇水施肥，粗放式管理即可。

　　野牛草根部直接进入边坡土层内部，一旦成活即与边坡成为一体，可有效避免其它播种方式形成的两张皮现象，抗冲性优越。野牛草的每年绿色期为4月~10月上旬，约180~185天，与其它草种相比，绿色期略短，但基本能满足当地要求。经试种，上半年栽植，下半年即覆盖坡面，达到护坡效果。

　　图3-2 拱形骨架植草护坡

　　2.4 喷播植草护坡

　　坡脚排水沟及其以上3m高度为浆砌石防护，上部为土工网客土喷播植草防护。土工网采用高强塑料加强土工网，幅宽2.5m，网孔规格为5cm×5cm，厚度6mm，单位拉力3.2KN/m，顶部压入压顶浆砌石内。植物采用高羊茅、白三叶、金鸡菊、二月兰、紫花苜蓿(按5：1.25：1.25：1.25：1.25掺和)，基质土厚度8cm。

　　3 护坡型式比较

　　3.1 防护效果

　　护坡于2006年开始施工，成型边坡经过了汛期及冬季低温期等多种考验，边坡总体稳固，未出现大面积破坏。实践证明，三种护坡型式均能达到防护需要。

　　3.2 施工工效

　　3.2.1浆砌石护坡

　　在10m高陡边坡上砌筑浆砌石必须借助施工平台及垂直运输设备，无论前述何种方式，工效均较低。砌筑用块石坚硬、外形不规则，造成选石、修石困难，施工中大锤开、小锤修，并产生大量的边角弃料，据统计每10m3实体约需毛石约13.3m3，远高于水利定额中的10.8m3标准。砂砾石垫层施工困难，由于边坡较陡，砂砾石垫层不能自稳，随浆砌石砌筑逐层填筑，人工捣实，工效较低。浆砌石护坡综合功效约0.9m2/工日，从功效看，浆砌石护坡不能快速对坡面形成防护，削减了浆砌石防护效果。

　　3.2.2 拱形骨架植草护坡

　　拱形骨架施工难度远低于浆砌石护坡，测算骨架砌筑工效约为5m2/工日，植草工效20m2/工日，效率较高。综合工效为5~6m2/工日。

　　3.2.3喷播植草护坡

　　综合功效约为10~12 m2/工日。

　　3.3 经济比较

　　就传统意义讲，浆砌石为当地材料，成本较低。但由于社会的不断发展，块石均需开山炸石，除去人工、炸药等成本外，还需考虑生态补偿费用。同时，因劳动强度大等原因，熟练砌工越来越稀缺，人工成本的快速上涨，砌石成本也逐年攀高，优势不再。

　　按2006年价格基准测算，浆砌石护坡成本为128.29元/m2，拱形骨架护坡成本为103.17元/m2，喷播植草护坡成本为62.8元/m2。

　　3.4 生态效果

　　浆砌石护坡为纯圬工防护，需大量开采石料，破坏环境，且砌体护坡与周边环境协调性差。植物护坡仅需采用较少的建筑材料，草皮与周边环境融为一体，具有较好的景观效果。

　　4.结语

　　4.1黄土边坡防护采用“宽平台，陡边坡”的设计思路可行，收效明显。

　　4.2浆砌石护坡防护效果好，但也存在成本高企，块石开采破坏环境、工效低等问题，应给予充分重视。

　　4.3植物护坡结构型式简单、施工简便，生态效益显著，在有条件的区域，值得大力推广。