一種公路土坡掛渣快速復綠施工技術

黃文鋒, 鄭晶星, 李格雷, 陳健華, 劉壯

(1.南方電網調峰調頻發電有限公司工程建設管理分公司, 廣東 廣州 510630； 2.中國電建集團江西省水電工程局有限公司)

1 前言

抽水蓄能電站構筑物主要由上水庫、下水庫、水道和地下廠房組成，在用電低峰期，下水庫一部分水量被抽取至上水庫進行蓄能；在用電高峰期，上水庫一部分水量被排放至下水庫進行發電。抽水蓄能電站啟動迅速，運行靈活，在調節能源合理使用、提高電力安全可靠性和優化電網網架布局等方面發揮著重要作用，目前在國內得到廣泛應用。

上下庫連接公路是抽蓄電站場內施工和運行主干道，常按3級公路設置，路基寬度(包含排水溝)較窄，約9 m。當上、下水庫之間的距離與高差之比較小，公路沿線陡坡多，采用機械設備開挖難以避免松土脫落下滑，在坡面上形成松散、厚度分布不均勻的掛渣，在雨季易被沖刷，表面形成一系列條狀土溝，沖刷物向邊坡下部流動，對生態環境造成不利影響。

根據廣東沿海地區天氣多年統計，降雨集中在每年3—9月，3—5月中旬以局部中大雨與梅雨為主，5—6月以汛期中雨和大暴雨為主，7—9月以臺風較多，秋冬期間雨量少。近年來，工程建設生態要求越來越高。如何快速創造綠色環境，提升復綠整體質量水平，滿足防洪度汛面貌要求，成為工程建設的關鍵。為取得快速復綠效果，確保土坡掛渣穩定，該文在考慮雨季影響的條件下，采用一種按土渣整平、刨穴或刨溝、草種撒播為先后順序的施工技術，選取適當草種對廣東梅州抽水蓄能電站上下庫連接公路土坡掛渣開展復綠。

2 施工技術

2.1 土工處理

公路土坡開挖掛渣黏結力低，內摩擦力小、雨后含水率高，處于松散狀態，需采取以下處理保證掛渣穩定、防止沖刷：① 降低雨水對掛渣的沖刷影響;② 降低掛渣含水率；③ 促進掛渣有效固結；④ 筋材加固。常用施工方法見表1。

表1 施工方法

綜合表1所列優缺點，從經濟適用角度考慮，研究采用如下方法：

(1) 采用土渣刨穴或刨溝方式，降低土渣在草被有效形成前雨水對掛渣的沖刷影響。

(2) 在穴、溝內撒播根系發達的草種，既可使根系快速發育進入原狀土，起拉拔作用加固松散土渣，又可利用雨水沖刷后少量掛渣滑動對草種的覆蓋進行保護，給根系創造吸水環境，降低掛渣含水率，促進土渣有效固結。

(3) 在上述兩點基礎上，隨著根系和草被不斷成長，根系筋材作用不斷加強，草被分散雨水，從而逐漸保證掛渣穩定。

土渣防沖刷處理按穴狀布置和溝狀布置兩種方式,見圖1。

圖1 穴或溝布置(單位：cm)

穴狀布置如下：為防止土渣進一步流動滑落，先整平土渣，厚度按20～40 cm控制；在坡面上按平均距離50～100 cm范圍內方形布置刨穴，刨穴最大深度為土渣覆蓋深度,即穴內最深處接觸原狀土表面；穴水平寬度按30～40 m控制。

溝狀布置如下：先將土渣整平，厚度同樣按20～40 cm控制，在坡面上沿公路中心線方向按平均距離為50～100 cm進行刨溝；刨溝最大深度為土渣覆蓋深度，即坑內最深處接觸原狀土表面；刨溝水平寬度按30～40 cm控制。

2.2 草種選擇

對比中國一些草種在部分高速公路生態防護應用的基礎上，該文統計了適宜廣東地區抽蓄電站山地公路快速綠化、同時防止土質砂化的草種, 列出其優缺點，詳見表2。

山地公路掛渣復綠需綜合考慮當地天氣狀況、種植時間、地質狀況、海拔、邊坡坡度5方面主要因素。

表2 綠化草種

續表2

(1) 天氣狀況。旱季施工方便，需注意催肥和淋噴，可按尿素催芽、氮肥補養進行養護，補充水分可早晚各一次。當坡面復綠面積小，補充水分可采用移動灑水罐車；當坡面復綠面積大，可設置臨時生態水管，每隔10～30 m范圍內設置自動淋噴裝置。雨季可省略補水養護，根據植物生長狀態適當補充化學養分。

(2) 種植時間。一般地，南方地區春夏季降雨充沛，種植時間較為理想，秋季逐漸進入干旱期，植被補水養護工作量大，催芽后進入冬季寒冷期間生命力較弱，對草被生長存在一定影響。

(3) 地質狀況。當開挖的土渣為黏土和粉質黏土時，對植被生長較有利，化肥消耗量??；當為砂土，土質較差時，化肥消耗量大。

(4) 海拔。根據植被特性，部分草種生長狀態受溫度影響較大。在海拔600 m以上區域，不采用蟛蜞菊和沿階草。當海拔400 m以上，對照表2的其他草類，應考慮在冬季來臨之前，草被應形成，以增強冬季生命力。

(5) 邊坡坡度。經調研，當邊坡坡度在40°范圍內，表2所列各類草種均對邊坡穩定起較好的作用。但當坡度大于45°后，尤其對砂土邊坡，象草根部橫向種植可直接起土工筋材作用，效果更佳。

2.3 相互影響

結合表2的草種類型，對廣東東區高速公路邊坡混合草類種植進行了調查，結果發現，狗牙根和百喜草草種單獨撒播或者混合1∶1搭配，均能取得較佳的景觀效果；蟛蜞菊單獨種植花期效果更佳，但適宜海拔較低地方。山毛豆、爬山虎、蟛蜞菊和象草宜單獨種植。3級公路邊坡較為常用的混合搭配是先按1∶1比例撒播狗牙根和百喜草草種，再撒播山毛豆，這種組合主要體現為：3～9個月狗牙根和百喜草成長較好， 9個月后山毛豆開始陸續吐芽，后期狗牙根和百喜草開始干枯，山毛豆根系發達，開枝散葉逐漸快速成長為灌木，侵蝕其他草種，覆蓋整個坡面。爬山虎前期生長相對緩慢，后期布滿整個坡面，易侵蝕軟弱草種。象草生命力強，成長快，對其他草種影響大。綠化施工中，爬山虎和象草生命力強，蟛蜞菊(趴地菊)生長能力相對弱，一般采用單獨搭配。

3 工程實例

梅州抽水蓄能電站上下庫連接公路位于廣東五華縣龍村鎮黃獅村內，全長7.2 km，工程處于漢江流域范圍，海拔400～800 m，氣候溫和多雨，平均溫度20.6 ℃，極端溫度-1 ℃，多年平均降雨量為1 400～1 700 mm，4—9月占全年降雨量70%以上，臺風多發。

受地形地質條件和機械開挖技術影響,部分路基及擋墻開挖后，公路外側土坡存在掛渣，掛渣為松散黏土夾砂土，少部分區域存在碎石，厚度20～50 cm，雨季容易造成沖刷，表面形成一系列條狀土溝，給水土保持和邊坡安全造成不利影響。為防止雨季土坡被沖刷，保證掛渣復綠質量，滿足防洪度汛要求，梅州蓄電站于2017年4月對其進行了復綠。

3.1 草種配置

結合工區極限氣溫、海拔、地形和地質、掛渣種類等情況，按土的分類列出了草種配置(表3)。根據工后土壤滲透性特征，并考慮回收，Ⅰ類土渣選擇了象草?；诠费栏桶傧膊萘己玫奈阅?，Ⅱ類土選擇狗牙根百喜草混合；基于對碎石的美觀覆蓋，蟛蜞菊作補充?？紤]海拔增高，土壤養分偏低，Ⅲ類土渣復綠選擇象草。

3.2 土工處理

針對掛渣厚度分布不均，刨穴和刨溝施工前，對掛渣表面進行了平整，利用鍬、鋤、鎬作業，工后厚度平均控制在30 cm。刨穴和刨溝寬度40 cm，最大深度為30 cm，間距控制為70 cm，起延緩水流沖刷作用。

3.3 草種撒播

在草種撒播過程中，理想狀態下機械噴播質量較好。采用人工撒播時，播種量在機械噴播基礎上增加20%～30%。

表3 草種配置

4 結果

4.1 綠化覆蓋率

經觀測，無論刨穴或刨溝，穴、溝在雨季維持兩個月內逐漸消失，恢復至土渣整平時狀態，但在此過程中起到了延緩雨水沖刷破壞作用。1個月后各類草種已吐出幼苗，根部水分飽滿，根系入土深度20 cm，土渣含水率相比復綠前有所降低，土坡表觀淡綠稀疏相間；兩個月后已開始成苗，土坡處于黃綠相間狀態，各類草種根系入土深度達到約30 cm，土渣趨向穩定。3個月后坡面呈綠色狀態，綠化覆蓋率達到90%以上，各類草的根系已完全進入原狀土，土渣處于穩定狀態。在前期3個月內，遇兩次暴雨，所種植的狗牙根和百喜草中存在12%局部區域受到一定的雨水沖刷，形成了少量土溝，雨后對其進行了恢復。相比而言，象草根部具有筋材作用，未見造成影響。以上幾種綠化覆蓋率效果成本控制為15元/m2以內。

4.2 養護

在養護過程中，象草養分需求較少，化肥用量少，與其耐貧瘠、生命力強特性有關。其余草種補水養護需要晴天和陰天早晚各灑水1次，在長芽后每月補充1次復合有機肥，其中，狗牙根和百喜草混合搭配需求肥料稍多，100 m2配置20 kg?？紤]開花需要，蟛蜞菊在施加氮肥的基礎上，補充少量磷肥，但補充量不大，100 m2按20 kg配置。所選草種在進入冬季后，出現了-1 ℃極限氣溫，70%區域葉面枯黃，至第二年春天自然復綠。因后期象草生長較高較密，干旱季節加強了防火設置。

4.3 植被表土

后期發現，在極少區域存在植被表土清理后形成的土渣，在未采取任何措施的情況下，3個月后原生灌木植被已成長，刨挖后發現土渣穩定,說明植被表土具有較強的復綠作用。

5 結論

水電工程公路路基施工采用機械開挖，雖在工序上盡量避免掛渣，但在狹窄線路的陡坡上施工難以避免掛渣滑動脫落至邊坡上，雨季施工對生態環境造成一定影響。通過對土渣整平，利用刨穴和刨溝再進行草種撒播的土工處理，得到以下結論：

(1) 刨穴、刨溝設置在草被有效形成前可有效防止雨水對坡面掛渣沖刷的影響。

(2) 所選擇的狗牙根、百喜草、象草較為適合南方抽水蓄能電站公路施工土坡掛渣處理，可快速取得良好的掛渣穩定性和復綠效果，其中象草的筋材作用效果更佳，經濟效果好。

(3) 植被表土是抽水蓄能電站的珍貴資源，是可重復利用的自然復綠資源，在公路開挖清表堆放過程中應進行分類，并可考慮應用至石質邊坡掛渣復綠。石質邊坡掛渣中下部處于盲溝狀態，利用植被表土覆蓋填實，使其自然生長復綠是一個新的研究方向。