·２２· 中国水土保持ＳＷＣＣ ２０１８年第１期 ＴＢＳ技术在严寒地区边坡防护中的应用 铁朝虎 ，洪彰华 ，左亚西 ，党超军 （１．中国三峡建设管理有限公司，四川成都６１００４１；２．武汉大学水利水电学院，湖北武汉４３００７２） ［关键词］ＴＢＳ技术；严寒地区；边坡防护；基材配置；植物种选择 ［摘要］为了探索严寒地区边坡生物防护模式，将厚层基材（ＴＢＳ）技术引入呼和浩特抽水蓄能电站边坡生物防护治理 工程中，以此实例介绍了ＴＢＳ工艺流程及寒冷地区边坡防护植物的选择，对绿化后的植被生长情况进行了跟踪调查。结 果表明，只要合理选择防护物种和初期进行认真养护，ＴＢＳ工艺在严寒地区边坡生物防护中完全可以达到预期效果。 ［中图分类号】Ｓ１５７ ［文献标识码】Ａ ［文章编号］１０００－０９４１（２０１８）０卜００２２—０３ １项目区概况 呼蓄电站安装单机容量３００ ＭＷ机组４台，总装 机容量１ ２００ ＭＷ，电站平均水头５２１ ｍ，于２０１０年４ 月主体工程开工，２０１４年ｉ１月第一台机组发电，２０１５ 是内蒙古自治区建设的第一座大型水电项目，位于呼 年７月４台机组全部投产发电。施工期间，因施工占 和浩特市东北部，距离呼和浩特市区２０ ｋｍ。呼蓄电 地、开挖量大，对原地貌、植被影响或破坏较强烈，水土 站所在地属中温带季风性半干旱气候区，具有冬长夏 流失严重，开挖和占压土地的面积即扰动地表面积共 短、寒暑变化急剧的特征，冬季漫长且严寒，可长达５ ３７１．４６ ｈｍ ，包括永久征地２００．８５ ｈｍ 、临时占地 个月。据呼和浩特市气象局、武川县气象局实测资料 统计，当地年平均气温６．５℃，极端最低气温－３７．０。Ｃ， 少且季节分配极不均匀，主要集中在夏季，６—９月降 １７０．６１ ｈｍ 。扰动部位主要包括枢纽区、渣场区、料场 区、施工公路区、施工营地场地区、水库淹没影响区和 山自然保护区内），以及坡面开挖后，面层在自然气候 呼和浩特抽水蓄能电站（以下简称“呼蓄电站”） 冻土期长达５个月；年降水量３００—４００ ｍｍ，降水量较 移民安置区等 Ｊ。考虑到工程所处的地理位置（大青 水量约占年降水量的７０％以上，冬季降水极少，尤其是 作用下存在风蚀和崩塌的可能，极易形成水土流失，对 １、２、１２月降水量一般都在１０ ｍｍ以下，且降水量年际 道路安全、施工区及周边生态环境带来严重影响，决定 变化很大；受气温和风力的影响，春、夏季蒸发量大，冬 在水土保持工程措施和一般植物措施的基础上，引入 季蒸发量小，且蒸发量远大于流域降水量¨］。当地土 ＴＢＳ技术进行边坡防护。呼蓄电站拟实施ＴＢＳ（Ｔｈｉｃｋ． 壤类型较丰富，共有土类１１个、亚类２０个，其中灰色 １ａｙｅｒ ｂａｓｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｐｒａｙｉｎｇ）措施区域边坡较陡，坡度在 森林土有机质含量较高，是电站上水库区的主要土壤 １：０．５～１：２之间，局部１：０．２５，边坡高度基本在１５— 类型，灰褐土有机质含量低，是电站地下系统区及下水 ９０ ｍ，主要为施工区道路边坡，部分边坡全部为裸露岩 库区的主要土壤类型。 石，部分较缓边坡有泥杂石松散覆盖层。 优化水土保持措施和工程量设计，充分考虑实施措施 ［３］景立新．光伏发电项目水土保持措施体系设计与实施方案 的针对性、可行性和经济性，以期用较小的投入获得较 大的水土保持效益。 ［参考文献］ ［１］王白春，刘雅丽，舒怡，等．新时期西北黄土高原区水土流 失防治思路［Ｊ］．中国水土保持，２０１６（９）：１６－１８． ［２］尹亚坤．黄土丘陵沟壑区水土保持生态系统效益评价［Ｊ］． ［Ｊ］．中国水土保持，２０１６（１１）：４２－４３． ［４］刘刚，申义贤，裴华，等．输变电工程水土保持措施设计探 讨［Ｊ］．中国水土保持，２０１１（１１）：２０—２２． ［作者简介］郑树海（１９７３一），男，河北蔚县人，高级工程师，从 事水土保持与环境保护等管理工作。 ［收稿日期］２０１７－０８－１０ 人民黄河，２０１３（２）：６７－６９． （责任编辑孙占锋） 铁朝虎等：ＴＢＳ技术在严寒地区边坡防护中的应用 表２第二次喷播基材配合比 ·２３· ２ ＴＢＳ技术简述 ＴＢＳ技术是使用喷射机将拌和均匀的厚层基材混 合物按设计厚度喷射到岩石坡面上，以实现边坡植被 快速恢复、保证作业面水土保持及生态恢复效果，是集 岩土工程学、植物学、土壤学、肥料学、高分子化学和环 境生态学等多学科于一体的综合技术。ＴＢＳ技术是通 过植被根系的力学加固和地上生物量的水文效应共同 ３．２植物种类比选 作用达到护坡和改善生态环境的目的。厚层基材的配 植物种类的选择在呼蓄电站边坡恢复中尤为关 置是该项技术的关键。厚层基材由绿化基材（简称 ＧＢＭ）、纤维、植壤土三部分组成，其中绿化基材是植被 种子生长发育、根系发展的基体，由有机质、生物菌肥、 粗细纤维、ｐＨ值调整剂、全价缓释肥、保水剂、消毒剂、 植壤土和水等组成，作用是保证植被长期生长所需的 养分和水分平衡。 ＴＢＳ技术主要适用于年降水量≥６００ ｍｍ、连续干 旱时间≤５０ ｄ、非高寒地区具有不同地质、水文及气候 条件的岩石边坡 Ｊ。而呼蓄电站位于高寒地区，年降 水量少且季节分配极不均匀，为了验证能否成功应用 ＴＢＳ技术，呼蓄电站组织相关单位进行了试验研究，成 功克服了寒冷地区应用该技术在基质材料配置、植物 种类比选、施工关键技术及养护方面的难题，取得的成 果可为严寒、干旱地区ＴＢＳ技术应用提供参考。 ３严寒地区ＴＢＳ关键技术 ３．１基质材料的配置 厚层基材的配置要根据边坡地理位置、边坡角度、 岩石性质、绿化要求等确定水泥、砂壤土、腐殖质、保水 剂、长效肥、混凝土绿化添加剂、混合植物种子和水的 组成比例。施工时一般第一次先对岩石基础面喷射泥 浆２ ｃｍ左右（不含植物种子），第二次再将混合有种子 的基材喷播在其表面。这样做的原因在于避免植物种 子埋深过大不易发芽，保证其喷射在基材表面１—２ ｃｍ 内，并且有利于厚层基材稳固地附着在边坡基础面上。 基材的选择一般应具备以下条件：保墒效果好，有充足 的养分；具有一定的黏结强度，能附着在基岩面上不会 垮塌或剥落；基材应提供适宜植物的生长环境；基材厚 度一般为８—１０ ｅｍ。第一次、第二次选择的基材配合 比见表１、２。 表１第一次基材配合比 键，必须因地制宜，选择能适应当地气候和土壤条件的 植物种，具体应符合：适应当地气候条件，抗逆性强，抗 旱抗寒；根系发达，扩展性强；耐贫瘠，低养护，可粗放 式管理；种子发芽力强，容易更新；种子种类丰富，具有 种类多样性，并且多年生，满足固土要求。根据王文唐 等在《北方地区冷季型草坪草种选择及管理》中的研 究，适合北方地区的冷季型草种有草地早熟禾、粗茎早 熟禾、高羊茅、紫羊茅、多年生黑麦草、一年生黑麦草 等。充分考虑呼蓄电站水文、气候、土质等条件，调查 当地（严寒干旱地区）植物生长特点，为体现植被多层 次、立体型、自然生态的特点，研究确定以苜蓿、羊草、 黑麦草、波斯菊等草本和紫穗槐、荆条等先锋灌木为固 土护坡先锋植物，以沙棘、胡枝子、柠条等乡土乔灌木 为中、长期优势植物，建植乔、灌、草复合群落。该群落 在水土保持功能、群落生产力、景观绿化效果，以及促 进自然演替方面均较以往的边坡植草方式有明显优 势 。 ３．３主要施工工艺和施工方法 （１）主要施工工艺流程：施工准备 坡面清理一 规划放样 锚杆钻孔＿＋安装锚杆、注浆 安装镀锌铁 丝网．＋拌和、喷射基质混合物（含草籽）一养护。 ．（２）主要施工方法：①施工准备。施工前期准备 工作包括引进专业施工队伍，准备施工用水电、材料、 机械设备，建设材料储备场地等。②坡面清理平整。 根据现场实际情况清除坡面危浮石及杂物，适当对不 平顺的区域进行人工整理，尽量保持边坡平顺，并避免 倒角和坑洼的出现，因为倒角和坑洼不利于基层的稳 固、植被的生长和种子再生。部分倒角部位直接做裸 露处理。喷基材后应避免凹处出现积水，防止冲刷导 致基质流失。对坡面原有的植被做必要的保护和保 留。③规划放样。根据设计图纸，对拟施工的坡面进 行锚杆钻孔定位，先定上下两行孔，再拉线定坡面上的 孔，采用手风钻（或电钻）钻眼、插竹钎的方法标定孔 ·２４· 中凼水土保持ＳＷＣＣ ２（）１８ 第１ 眼。由质检员根据地质情况对易坍塌、滑坡的特殊区 （１）绿化景观效果。厚层基材配方合理，边坡植 现出良好的 陛能，草种中增加格桑花等， 花、草灌 卡ｆｉ 域适当加密孔眼或加长、加粗锚杆，并报监理工程师批 物牛根快、Ｋ势旺。护坡植物在抗旱、抗痫虫害方『Ａｆ农 准，然后标定位置。④锚杆钻孑Ｌ。按设计规划放样，以 筋，长度１．０ １７１，锚杆孔垂商岩面钻进，孔深８５ ｃｍ，孔径 ５０ ｍｍ，锚杆外露端头弯折ｌ０ ｃｍ与铁丝网绑扎固定。 采用ＹＴ－２８手风钻打孑Ｌ。⑤安装锚杆。采用“先注浆 后插锚杆”的方法施 ｌｒ，Ｍ３０水泥砂浆固定锚杆，水泥 砂浆灌注饱满密实。⑥安装镀锌铁丝网。固定网采Ｈ】 问排距１００ ｃｍ梅花形布置锚杆孑Ｌ位。锚杆为 １２钢 搭配，具有良好的景观绿化效果（图１）ｌ４ 镀锌铁丝网，网孔５ ｃｎｌｘ５ ｃｍ，网宽２ ｍ、长２０ ｍ。 挂网应在锚杆町受力后进行。铁丝网必须张托紧，网 问搭接宽度 小于１０ ｃ州，网材在坡顶外缘延伸不少于 ２０ ｃＩｎ，并间隔３０ Ｃｒｌｌ用铁丝＃Ｉ￣－ｔＬ牢固，保证网与网问 连接牢固、网与坡面问距离一致。安装锚杆、铁丝网时 应保证铁丝网处于厚层基质２／３处，这样有利于网而 基材混合物的厚度一致及稳定。对于固定后坡而依然 【 凸度较大的 域采用直径６ ｍｍ、长度１０ ｃｎｌ ｆｌ＇，ｊ／ｂ￣￣ａ１］ 钉固定，将网材与坡面问距控制在３～５ ＣＩＴＩ。⑦拌和、 喷射基材。采用搅拌机将所需材料拌和后，用空压机 加压对边坡进行喷植，喷植时按照自下而ｔ的顺序，喷 头与基础面尽量垂直，偏角宜控制在２０。以内，以减少 回弹量。⑧养护。喷播后 期要勤养护，并覆盖草垫 子，提温保温，确保种子 发芽早生根。种子发芽后， 适当覆盖遮阳网，遮阳网与锚筋固定，以防止大风吹 坏。植被养护的重点在坡顶和坡底。在坡顶处要保持 坡顶基层的湿润，如出现植物［卟面发黄、叶尖卷曲或基 质干燥的情况应立即分析原因，对其进行喷洒灌溉或 补充肥料。养护中结合附近水源情况，安装永久喷淋 管路，管路采用ｆｉｂ４０、ｑ５２０多种接口分级安装旋喷头， 旋喷头在边坡卜按照４ ｒｅｘ４ ｎ 梅花形布置。养护需控 制水量，防止浇水过多造成坡底基层内部形成“壤ｌ大ｊ 流”，侵蚀基材混合物中小颗粒及淋失养分，同时过多 的水会影响坡底植物根系的呼吸，形成烂根 ～ ４实施后的效果 通过在交通洞口两侧、河道两侧和上水库进¨部 位进行试验，呼蓄电站ＴＢＳ技术应用取得了成功，从设 计理念到植物配置和施１： ｒ艺均可以为严寒地区边坡 防护及生态恢复：Ｉ：程的设计和施工提供借鉴。经历近 两年的生长期后，ＴＢＳ措施实施效果良好，实施后绿化 恢复率达８０％～９０％，此后将根据气候情况确定养护 强度和频次，以实施后期自然生长 、 图１ 河逼边坡绿化效果 （２）水 Ｌ保持效果。喷射完成后经养护４８ Ｉ ，值 被层就会产生一定的强度，６ ｄ后就能抵抗暴雨冲刷 （１００ ｍｍ／ｈ） 通过埘厚度和密度的严格控制，植被混 凝土水分渗漏较少，有利于岩石坡面和植被混凝ｔ之 问的胶结 混凝土绿化添加剂的使用，一方 解决＿ｒ 水泥大 使用带来的强碱性和高水化热对草种发芽 ｊ 牛长的不利影响，另一方面解决了通常植被摹材层侄 烈Ｈ暴晒下发牛龟裂引发雨水集中渗透导致植陂旗材 层脱落坍塌的ｌ１ＩｌＪ题。实践证明，经过风吹Ｉ：｝ｊ打、严寒酣 ＊的植被｝昆凝＝Ｅ植物生长态势良好，没何发现裂缝和 脱落现象． ．［参考文献］ ［１ Ｊ潘 ，钟进， 建民，等．呼和浩特抽水莆能电站【ｊ『行 ｌｑ＇￣Ｊｉｌ：究 报竹ｆｌ｛］．北求：北京固电水利电力上程有 公 订，２００５：７． １ ２］ 彩霞， 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