1 概述

　　1.1任务与技术应用依据

　　1.1.1任务依据

　　在云南省S35永金高速公路永仁至大姚段公路边坡绿化建设过程中，项目公司坚持“只有恢复绿水青山，才能使绿水青山变成金山银山”的环保新理念 ，从积极打造美丽公路品牌目的出发，与其他科技成果的转化应用一样，于2022年1月 ，决定对土建三分部K14+240-K14+360右幅路堑坡面，采用创新技术实施锚杆挂网喷射水泥土及钻孔植播专项工程施工。专项施工坡面总面积约10000平方米(以实际发生工程量为准)。专项施工完成以后，将对成功经验在相近边坡中进一步推广应用。

　　1.1.2创新技术应用依据

　　创新技术应用依据为4项专利技术成果：一是“一种路堑边坡植生造孔装置”(专利号：ZL 2016 2 0475921.8 );二是“一种坡面加固及植被修复结构”(专利号：ZL 2016 2 1359133.9 );三是“一种浅层坡面加固锚杆钻孔装置”(专利号：ZL 2019 2 0534740.1);四是“一种路堑坡面造孔植播方法”(专利申请号：202011165644.8)。四项实用新型专利证书彩印图片详见附件。

　　1.1.3技术规范应用依据

　　《公路路基设计规范》，《基坑土钉支护技术规程》，《建筑基坑土钉支护技术规程》，《市政工程施工计算实用手册》。

　　1.2 项目区域自然条件、主要不良工程地质特征及原设计方案简介

　　1.2.1项目区域自然条件

　　项目位于楚雄彝族自治州永仁县与大姚县境内。据文献统计数据知，楚雄彝族自治州属中亚热带季风气候区，受季风气候影响，气温日差大，年差小的气候特点。年平均温度 18.3℃，历史最高气温 42℃，历史最低气温-8.4℃;年平均日照 2450h;年降雨量 816mm，多集中在 5～10月份。

　　1.2.2主要不良工程地质特征

　　拟实施坡面具有滇中红层软岩不良工程地质特征。楚雄地区的大气风化影响深度5m，急剧影响深度2.20m。红层软岩岩土主要不良工程地质特征为：刚开挖出来时岩土强度很高，在空气中暴露一段时间后，极易风化崩解为土状，强度指标下降很快，对边坡稳定性极为不利。因此在边坡工程施工中揭露到风化岩和残积土时，应及时采取封闭防护与防排水措施。区域代表性坡面开挖实景图如下：

 

 

　　2 锚杆框格梁加固结构与喷射水泥土浅层加固结构受力分析比较

　　本项目总体边坡率较缓.坡面已合理布设纵横排水与圬工防护设施，因此，本设计以原设计边坡整体稳定为前提，仅从浅层加固方面对锚杆框格梁加固与喷射水泥土加固两种结构采用同一数学模型进行受力分析比较。目前部分整修成形坡面实景图如下：

 

 

　　2.1 受力分析数学模型、通用设计参数取值

　　2.1.1受力分析数学模型

　　1.作用于某根锚杆的重力W，可简化为作用于该锚杆上的一个集中力(沿近似垂直重心方向)。

　　2.每根锚杆设计锚固力N，N =W/(SIN(α+β)×TANΦ+COS(α+β))。式中： N—设计锚固力(kN);Φ—滑动面内摩擦角(°);α—锚杆与滑动面相交处滑动面倾角(°);β—锚杆与水平面的夹角(°)。

　　3. 每根锚杆直径D(mm)。D=(4×K×N/(1.1×3.1416×FY))1/2，FY—锚杆体材料抗拉强度标准值(kPa)。

　　2.1.2通用设计参数取值

　　1.钢筋规格为HRB335钢筋，受拉强度FY=300N/MM2。

　　2. 锚杆与滑动面相交处滑动面倾角近似计算：α= 45+Φ/2(°)。

　　3.锚杆与水平面的夹角β=15(°)。

　　4.项目区域近3年已开挖冲刷破坏坡面实景图如下。

 

 

　　5.锚杆框格梁锚杆间距取SX=3.4m，SY=2.8m。

　　6.岩土内摩擦角Φ。因边坡开挖后，坡面呈现地层主要为泥岩与泥灰岩，所以参照项目区域内相近岩土工程地质下表试验成果中的平均值38度按0.75系数折减后，论证地取为28.5度。

　　7.岩体与注浆体界面粘结强度。由于不具备试验条件，可参考《公路路基设计规范》表5.5.4-1 ”表论证选用。

　　(1)锚杆框格梁加固。岩体为风化或强风化软岩。锚固段软岩与注浆体界面粘结强度(kPa)C论证地取为290(kPa)。

　　(2)喷射水泥土加固。坡面由于采取喷射水泥土封闭、防渗透措施，岩体为风化或强风化软岩，所以岩体与注浆体界面粘结强度C论证地取C=260(kPa)。

　　表5.5.4-1 岩体与注浆体界面粘结强度特征值

岩体类型	粘结强度frb(kPa)
极软岩	135～180
软岩	180～380
较软岩	380～550
较硬岩	550～900
坚硬岩	900～1300

　　8.锚杆与滑动面相交处滑动面倾角近似计算：

　　α= 45+Φ/2=45+28.5/2=59.25(°)。

　　2.2锚杆框格梁加固受力分析

　　2.2.1每根锚杆承受土体重力计算

　　1.计算图式如下：

 

 

　　图中：m=0.75～1(本设计按不利条件取0.75)，AD=1m(在坡面未采取封闭、防渗透措施情况下，岩体潜在崩塌、滑动破裂面厚度)，H=2.8m，BE=(1+0.75×2.8)=3.1m。

　　2.沿近似垂直重心方向坡面土体重力W。

　　SABDE=2.8×(3.1+1)/2=5.74m2，SBDE=3.1×2.8/2=4.34m2，SABD=SABDE-SBDE=5.74-4.34=1.4m2。W =R×SABD×3=23KN/m3×1.4m2×3.4m=109.48KN。

　　3.每根锚杆承受拉力N。N = W/(SIN(α+β)×TANΦ+COS(α+β))=109.48/(SIN(59.5+15)×TAN28.5+COS(59.5+15)) =109.48/(0.9636×0.543+0.267)=109.48/0.79≈139(kN)

　　2.2.2锚杆锚固长度LA计算

　　1.预应力锚杆锚固长度LA与锚杆直径。

　　(1)锚杆锚固长度LA。LA=K×N/(ξ×3.1416×Φo×C)。式中 ：

　　K—安全系数，按“公路路基设计规范”表5.5.4-4取K=1.6~2.2(高速公路路堑坡面属于永久性防护结构取2.2);

　　N—锚杆设计锚固力(kN);ξ—锚固体与地层粘结工作条件系数，本设计为永久性锚杆(锚杆服务年限>2年)取1.00;Φo—锚固段钻孔直径(cm)取11。

　　LA=K×N/(3.1416×Φ0×C)=2.2×139/(3.1416×0.11×290)=3.05(m)。

　　(2)锚杆直径。D=(4×K×N/(1.1×3.1416×FY))1/2=(4×2.2×139×1000/(1.1×3.1416×300))1/2=34.3(mm)。

　　2.注浆体与锚杆体间粘结长度应满足式(5.5.4-3)要求。

 

　　式中：

        ——注浆体与锚杆体间粘结长度(m);

 

　　——安全系数，取2.2;

 

　　——锚杆体与砂浆粘结工作条件系数，对永久性锚杆(锚杆服务年限>2年)取0.60;

 

　　——锚杆体材料直径(m)，取0.031;

 

　　——注浆体与锚杆体间粘结强度(kPa)，取2400;

 

　　——锚杆体根数(根)。

 

　　粘结强度应通过试验确定，由于不具备试验条件，可参考规范表5.5.4-3选用。

　　表5.5.4-3 钢筋、钢绞线与砂浆之间的粘结强度设计值fb(MPa)

锚类型	水泥浆或水泥砂浆强度等级
	M25	M30	M35
水泥砂浆与螺纹钢筋间	2.10	2.40	2.70
水泥砂浆与钢绞线、高强钢丝间	2.75	2.95	3.40

　　LA=K×N/(3.1416××dg×fb)=2.2×139/(3.1416×0.6×0.034×2400)=1.99(m)。

 

　　3.每根锚杆孔总长度LZ计算。

　　(1)锚杆锚固长度。规范规定预应力锚杆锚固段长度不应小于3m，也不宜大于10m;据此，结合上述计算成果取锚杆锚固段长度为3.2m。

　　(2)锚杆自由段长度。规范规定预应力锚杆自由段长度不得小于5m;取锚杆自由段长度为5.2m

　　(3)安放锚杆底部预留孔长度0.4m。

　　(4)每个锚杆孔总长度LZ为：LZ=3.2+5.2+0.4=8.8(m)。

　　2.3锚杆挂网喷射水泥土浅层加固创新技术方案锚固受力分析

　　2.3.1设计参数取值

　　1.软石坡面潜在破裂面深度。浅层加固坡面因采取喷射水泥土粘结层进行封闭、防渗透，所以按工程类比，本段坡面潜在风化破裂面厚度论证地取为喷射水泥浆粘结层岩土厚度15cm与喷射水泥土残留厚度5cm之和，按20cm控制设计。

　　2.锚杆框格梁锚杆间距SX=2，SY=2 (m)。

　　3.土的容重综合取为R=23KN。

　　4.锚杆钻孔孔径Φ0=50mm。

　　5.因坡面在雨季已采取防冲刷、防渗透措施，所以：岩土内摩擦角Φ按30度控制设计。

　　6.锚杆与滑动面相交处滑动面倾角近似计算：α= 45+Φ/2=45+30/2=60(°)。

　　2.3.2受力分析

　　1.每根锚杆承受土体重力计算

　　(1)计算图式如下：

 

 

　　图中：m=0.75，AD=0.20m，H=2m，BE=0.20+2×0.75=1.7m。

　　(2)沿近似垂直重心方向坡面土体重力W。

　　W =R×SABD×2，SABDE=2×(1.7+0.2)/2=1.9m2，SBDE=1.7×2/2=1.7m2，SABD=SABDE-SBDE=1.9-1.7=0.2m2。W=2m×0.2m2×23KN/m3=9.2KN。

　　2.每根锚杆承受拉力N。N = W/(SIN(α+β)×TANΦ+COS(α+β))=12.88/(SIN(60+15)×TAN30+COS(60+15)) =9.2/(0.97×0.577+0.259)=9.2/0.8547=10.8(kN)

　　3.锚杆锚固孔长度LA。LA=K×N/(3.1416×Φ0×C)=2.2×10.8/(3.1416×0.05×260)=23.76/40.84=0.0.58(m)。

　　4.每根锚杆与锚杆孔长度。

　　(1)锚杆长度LZ=0.58+0.2≈0.8(m)。

　　(2)锚杆孔长度Lk=0.8+0.2=1.0(m)。

　　(5)锚杆直径D计算。D=(4×K×N/(1.1×3.1416×FY))1/2=(4×2.2×10.8×1000/(1.1×3.1416×300))1/2≈9.6(mm)。取D=1cm。

　　2.4锚杆框格梁加固方案与浅层加固创新技术方案主要优缺点及比选结论

　　根据分析成果、结合工程实践经验，明显看出两方案各具有如下主要优缺点：2.4.1锚杆框格梁加固工程方案

　　主要优点是施工工艺已经成熟;主要缺点是：

　　1.土法上马，以人工施工工艺为主，预制与拆除模板、安装与绑扎钢筋骨架、现浇与养生混凝土等工艺复杂、工期较长。

　　2.原材料消耗量较大、施工成本较高。

　　3.在框格内采用人工布设植生袋草灌混植，坡面保水、保土、保肥性能差，草灌生长质量保证难度大。

　　4.人工构造物——锚杆框格梁本身对公路沿线自然生态具有永久性的协调性差的明显不良生态景观效果。

　　5.常见通病。生态环境质量风险大，如下实景图所示：

 

 

 

　　在每年雨季雨水不断冲刷影响情况下，将更严重架空锚杆框格梁，不仅造成经济浪费而且影响周边生态环境，产生不良社会影响。

　　2.4.2锚杆挂网喷射水泥土加固结构适用范围、作用原理及其优势特点

　　1.适用范围。适用于整体稳定且无软弱夹层，但坡面表层岩土裂隙发育、防冲刷、防渗透、防风化、防剥落、防碎落功能差的边坡。适应边坡坡率在1：0.5～1：1之间。

　　2.坡面加固作用原理。

　　(1)初期加固作用。将一定配合比的水泥、土壤与水搅拌为水泥土浆喷射在边坡表层，由于边坡表层岩土裂隙较发育，所以能够充分保证相当部分水泥浆细颗粒渗透入厚度约5～10cm的坡面表层空隙内，而伴随水泥土浆的凝结作用，将快速形成一层厚度约10～15cm的具有较好防冲刷、防渗透、防风化、防剥落、防碎落功能的浅层坡面加固结构层。本项目已于2021年12月选择代表性坡面完成人工模拟实验。实验效果实景图如下图所示。

 

 

　　(2)中期加固作用。当坡面加固结构层基本强度形成后，再在坡面上实施钻孔植播植被修复方案。约半年至一年内，坡面即可产生较好的植物生态景观。此时，坡面深根系植物、浅根系植物与坡面浅层岩土已开始发生组合式坡面加固作用。代表性喷射混凝土隧道仰坡约一年内钻孔植播植物生长效果实景图如下：

 

 

　　(3)持续加固作用。约3年后，植物深浅根系能与浅层加固工程结构、边坡岩土融为一体，形成永久性的、整体稳定的、没有人工圬工痕迹的综合防护体系。武易高速代表性圬工防护坡面钻孔植播植被修复约3年期植物生长效果(2018年11月交工验收)实景图如下。

 

 

　　3.与传统加固结构相比所具有的主要优势特点。

　　挂网喷射水泥土结构与喷射水泥砂浆结构、喷射混凝土结构相比所具有的主要优势特点：

　　(1)喷射水泥砂浆结构或喷射混凝土结构，由于其主要组成材料为硬质砂砾，仅少部分微细颗粒能够渗入坡面表层空隙内，而大部分硬质颗粒滞留坡面表层形成客土结构层，大大降低了该结构与边坡表层岩土间的粘结、封闭功能，因而坡面浅层加固、封闭效果较差;与此相反，由于水泥土浆的主要组成材料为微细土粒，在喷射过程中相当部分浆状颗粒容易渗入坡面表层内并与坡面表层形成相容性组合结构，能有效提高边坡表层岩土间的粘结、封闭功能。

　　(2)挂网喷射水泥土结构上没有严格的材料强度要求，主要材料可以就地取用，也不必设置泄水孔和伸缩缝，因而工艺更简单，造价更低。

　　(3)挂网喷射水泥土在雨季具有防冲刷、防渗透、防风化、防剥落、防碎落等功能;而在旱季对浅层坡面内岩土具有较好的水温稳定性维护功能，因而边坡变形破坏安全风险小。

　　(4)采用新材料、新工艺、新设备以人工配合机械施工工艺为主，工艺简单、工期较短。

　　(5)水泥土土壤材料可以就近取材，总体原材料消耗量小、成本造价较低。

　　(6)锚杆孔可采用专利钻头施工，施工人员在采取安全绳等简单措施条件下，仅需手持约6kg总重的钻孔设备即可实施钻孔施工。

　　(7)在浅层加固结构层的封闭保护作用下，坡面岩土具有较好的水温稳定性，能够防止坡面岩土产生干缩变形、崩坍、滑移破坏。

　　3 挂网喷射水泥土结构设计施工要点、主要工程数量及防护配套设施设计要点

　　3.1 设计施工要点

　　3.1.1结构设计

　　1.理论设计喷射结构厚度为：挂网喷射4cm水泥土浆粘结层+5cm水泥土结构层。

　　2.实际产生的功能结构为：挂网后，喷射水泥土浆粘结、封闭结构+喷射水泥土持稳结构+植物根系加固与水稳定性调节结构三种组合结构。

　　(1)喷射水泥土浆粘结、封闭结构。在喷射过程中，水泥土浆的相当部分微细颗粒将渗透入坡面表土形成粘结、封闭层结构。从粘结、封闭功能上讲，该结构层厚度按工程类比分析约为5～15cm。

　　(2)喷射水泥土持稳结构。因拟实施加固路堑边坡坡率相对较陡，在喷射过程中，水泥土浆的微细颗粒渗透入坡面表土的数量相对较少，坡面表土形成粘结、封闭结构层的粘结功能与抗滑稳定性相当较弱，所以必须设置喷射水泥土持稳结构。当挂网喷射水泥土浆粘结结构喷射结束并形成一定强度时，再喷射5cm厚水泥土结构层。

　　(3)植物根系加固与水稳定性调节结构。钻孔植播植物在生长过程中，其深、浅根系交互缠结，对浅层坡面岩土将产生加固与水稳定性调节功能，按工程类比分析，该功能结构层厚度约为30～100cm。

　　3.1.2锚杆(锚固拉筋)布设、钻孔施工

　　1.锚固拉筋材料。采用Φ10mm圆钢筋，两端弯起长度2×20cm。

　　2.锚杆孔布设：纵横向间距取SX=2m, SY=2m;锚杆孔孔径Φ50mm。

　　3.锚杆孔钻孔深度。根据实验成果知，如果采用Φ50mm专利钻头按水钻方式钻孔，当每分钟钻进深度大于10cm时，边坡岩土硬度小于等于软石硬度，则锚杆孔长度取为1.2m;当每分钟钻进深度小于于10cm时，边坡岩土硬度大于软石硬度，则锚杆孔长度论证地取为0.8m;考虑到每面边坡软硬岩土分部的不均匀性，从便于标准化施工计量出发，在同一路堑边坡上拟采用平均锚杆孔钻孔深度为1m。

　　4.平均每根锚固拉筋长度取为：直线段锚固拉筋长度0.8m，锚固拉筋两端弯起长度2×0.2m。总长1.2m。

　　5.钻孔施工。按流水作业方式，采用手持专利钻头钻进到要求深度即可。

　　3.1.3注浆及材料要求

　　1.外加剂(冬季施工)：速凝剂、减水剂用量根据需要通过试验确定，其质量符合规范要求，并有生产厂家的质量说明书，其产品不得含有对锚杆产生腐蚀作用的成分。

　　2.锚孔内灌注砂浆。采用水泥砂浆。其比例为水泥：砂= 1:1～1:3(重量比，参考值，应通过试验确定);水灰比为0.4～0.5(应通过试验确定)，砂子要过筛。水泥砂浆强度不宜低于25 MPa。

　　3.注浆采用孔底返浆法，注浆压力宜为0.4 MPa～1.0 MPa。

　　4.注浆材料配合要点。根据工程经验，锚杆注浆用水泥砂浆配合比设计的关键就是确定水灰比和砂灰比(或灰砂比)。水灰比过小时砂浆流动性差，可注性差，易堵管，影响注浆作业的正常进行;水灰比过大时，浆液易离析，注浆体密实度不易保证，硬化过程中易收缩，浆体强度损失大，无法保证砂浆强度，影响锚固效果。砂灰比过小时水泥用量大，增加工程成本;砂灰比过大时，要保证砂浆流动性水灰比就大。

　　5.注浆每立方米参考材料用量(kg)如下表：

　　锚固拉杆注浆每立方米参考材料用量(kg)一览表

项目	水泥	砂子	水	水灰比	备注
数量	726	907	417	0．5

　　6.砂子细骨料过2.5mm筛，注浆砂子细骨料质量要求如下表：

　　锚固拉杆注浆砂子细骨料质量要求一览表

细度模数	含泥量（%）	含水量（%）	松散堆积密度（kg/m3）	备注
0.35—0.25	≦2.5	0.1	≈1400

　　7.注浆水泥水泥采用425号普通硅酸盐水泥，质量要求如下表：

　　锚固拉杆注浆水泥质量要求一览表

强度等级	安定性	凝结时间，min		抗折强度，MPA		抗压强度，MPA
		初凝	终凝	3d	28d	3d	28d
42.5	合格	≈110	≈180	≥5	≥9	≥21.5	≥45

　　3.1.4挂网结构设计及施工

　　1.挂网结构设计与挂网材料选择

　　(1) 挂网结构设计。根据上述受力分析计算成果，拟定挂网结构设计示意图如下：

 

　　(2)挂网材料选择。验成果证明，在边坡率缓于1:0.5情况下，当喷射约4cm厚水泥浆与约5cm厚水泥土结束且其强度形成后，坡面将具有较好的整体粘结、加固作用，将有效避免雨季冲刷破坏;因此，挂网材料选择TGSG15即可。

　　2.挂网施工。

　　(1)挂网施工要求。当钻孔砂浆强度达到70%时，即可按设计要求实施挂网施工。

　　(2)挂网施工工序。将土工格栅网从坡顶沿坡面顺势铺下、拉伸、卡于锚固拉杆上→安置土工格栅网垫块→用U形锚钉对局部土工格栅通过锚固调控其与坡面距离(小于喷射结构层约2cm)→挂网边缘局部采用锚钉钉网。

　　(3)上述挂网工作完成后，要严格检查土工格栅网与锚固拉筋连接的牢固性，确保网与坡面形成稳固的整体。

　　3.2 喷射水泥土结构层材料参考用量、施工要点及注意事项

　　3.2.1结构层材料参考用量

　　3.2.1.1 4cm喷射水泥土浆粘结层材料要求及材料参考用量。

　　1.材料配合比要求。参考配合比，粘土：水泥：水=1：0.25~0.45：0.25~0.45。因水泥土主要作用为坡面防冲刷与封闭作用，所以不必测定其强度。

　　2.喷射水泥土浆每立方米参考材料用量(kg)如下表：

　　(1)每1cm厚度用量如下表：

　　每1cm厚每100m2(1m3)混合料用量(kg)一览表

项目	粘土或砂性土	水泥	水	备注
数量	1300	455	475

　　(2)4cm厚度喷射水泥土浆每100m2(4m3)用量如下表：

　　4cm厚喷射水泥土浆每100m2(4m3)混合料用量(kg)一览表

项目	粘土或砂性土	水泥	水	备注
数量	5200	1820	1900

　　(3)4cm厚度喷射水泥土浆10000m2(400m3)用量如下表：

　　4cm厚喷射水泥土浆每10000m2(400m3)混合料用量(t)一览表

项目	粘土或砂性土	水泥	水	备注
数量	520	182	190

　　3.材料要求。

　　(1)粘土或砂性土细料过8mm筛。

　　(2)注浆水泥采用325号普通硅酸盐水泥。

　　3.2.1.2 5cm喷射水泥土结构层材料要求及材料参考用量

　　1.水泥。采用325号普通硅酸盐水泥。

　　2.砂土混合料。采用粘土或砂性土其最大粒径小于1.25cm.

　　3.水灰比通过现场喷射实验确定，参考配合比，粘土：水泥：水=1：0.25~0.45：0.25~0.45。

　　4.材料参考用量。

　　(1)每1cm厚度用量如下表：

　　每1cm厚每100m2(1m3)混合料用量(kg)一览表

项目	粘土或砂性土	水泥	水	备注
数量	1350	390	455

　　(2)5cm厚每100m2水泥土喷射层参考材料用量。本喷射层设计厚度为5cm，考虑边坡开挖表面土壤的不平整度及喷射水泥土颗粒回弹消耗等因素，将影响实际喷射水泥土用量，所以实际喷射材料用量论证地取按6cm厚度用量计算，实际用量如下：

　　5cm厚加固层每100m2(5m3)混合料实际用量(kg)一览表

项目	粘土或砂性土	水泥	水	备注
数量	8100	2340	2730

　　(3)5cm厚10000m2水泥土喷射层参考材料用量。

　　5cm厚加固层每10000m2(500m3)混合料实际用量(t)一览表

项目	粘土或砂性土	水泥	水	备注
数量	810	234	273

　　3.2.2 喷射施工要点及注意事项

　　喷射施工要点与常规喷射混凝土相同，可以采用客土喷浆机参照如下要求进行。

　　1.要通过试验把握好水泥土喷射时间。要求喷枪口距喷面1m左右，加水量应保持水泥土不流不散。

　　2.作业准备。喷射作业准备:

　　(1)施工前按选定的喷射机具、经过验证的施工工艺、配合比，并先进行试喷、调整回弹量、修正材料配合比及施工操作程序以后方可大面积施工。

　　(2)在喷射前对喷射面进行检查，并做好以下准备工作：安设工作平台，用高压风水枪冲洗、湿润喷面，对遇水易潮解的泥化岩层采用压力风清扫岩面，埋设控制喷射水泥土厚度的标志，作业区应具有良好的通风和充足的照明设施。

　　(3)喷射作业前，对施工机械设备，风、水管路和电线等进行检查和调试。

　　3.施工注意事项。作业前先用水灰比为1:2的净水泥浆润滑喷射机的料斗及输料管路;作业开始时先送风，后开机，再给料，并检查和调整风与水的压力，一般控制为：风压0.9Mpa，水压0.4Mpa;混凝土进入喷射机料斗后，在起动主机的同时，调整喷射机的喷射速度并根据绿化水泥土和砂浆设计配合比控制速凝剂添加量;喷浆作业分段、分片按自下而上的顺序依次进行，注意控制喷枪与受喷面的距离和角度，喷嘴与受喷面距离为0.6～1.0m，喷嘴与受喷面的垂线夹角控制在10～15º。

　　4.坡面防护工程的周边与未防护坡面衔接处应严格喷射水泥土封闭。

　　3.3 坡面加固防护配套设施设计要点

　　1.在有地下水出露位置，设置坡面暗沟，以排除地下渗水(由边坡土建施工完成)。

　　2.因坡面设置深度约70cm植物生长孔(简称‘植生孔’)，所以取消泄水孔设置。

　　3.4 挂网喷射水泥土主要工程数量汇总与材料远运运距

　　3.4.1 锚杆钻孔与注浆

　　1.锚杆钻孔。坡面面积共计10000平方米。孔位间距：纵横向间距取SX=2米, SY=2米。即每4平方米，钻1个锚杆孔，共计钻锚杆孔：10000÷4=2500个孔。工程量为：

　　(1)钻孔总长度。采用Φ5mm钻头，平均锚杆孔钻孔深度为1m，钻孔总长度为：2500×1=2500(m)。

　　(2)锚固拉筋总长度。采用Φ10mm圆钢筋，平均每孔每根锚固拉筋长度1.2(m)，总长度为：2500×1.2=3000(m)。

　　2.锚杆孔注浆(25 MPa水泥砂浆，耗损率为10%)：2500×(3.1416×0.0252)×1.1=4.9m3。

　　3.4.2挂网

　　1.挂土工格栅网。采用TGSG15土工格栅，搭接超量与损耗率为10%。工程量为：

　　10000×1.1=11000m2。

　　2.Φ12U型锚钉圆钢筋。每4平方米设1处，共设2500处，每处锚钉总长度0.4m，共需Φ12钢筋：2500×0.4×0.888=888(kg)。

　　3.4.3喷射水泥土

　　1.4cm厚度喷射水泥土浆10000m2(400m3)用量如下表：

　　4cm厚喷射水泥土浆每10000m2(400m3)混合料用量(t)一览表

项目	粘土或砂性土	水泥	水	备注
数量	520	182	190

　　2. 5cm厚10000m2水泥土喷射层参考材料用量。

　　5cm厚加固层每10000m2(500m3)混合料实际用量(t)一览表

项目	粘土或砂性土	水泥	水	备注
数量	810	234	273

　　3.4.4锚杆挂网喷射水泥土工程量汇总与材料市场价及其供货地点

　　1.路堑坡面浅层加固加固工程数量汇总如下表：

　　主要工程数量汇总一览表

序号	名称	单位	数量	备注
1	坡面整修	m2	10000
2	钻进Φ5mm锚杆孔	m	2500
3	Φ10mm圆钢筋（锚杆）	m	3000
4	25 MPa水泥砂浆注浆	M3	4.9
5	25 MPa砂浆用砂	t	7.4
6	挂网材料TGSG15	m2	11000
7	Φ12U型锚钉圆钢筋	kg	888
8	325号水泥	t	416
9	粘土或砂性土	t	1330
10	水	t	463
11	喷射4cm厚粘结层	m2	10000
12	喷射5cm厚粘结层	m2	10000

　　2.材料市场价及其供货地点

　　(1)钢筋。供货地点，楚雄市，运距150公里。

　　(2)水泥。每立方市场价485元(包含运费)。

　　(3)土工格栅。昆明市、呈贡区大渔村土工格栅生产基地。运距350公里。

　　(4)水。运距10公里。

　　(5)25 MPa砂浆用砂。供货地点，元谋县，运距70公里。

　　(6)粘土或砂性土，每吨市场价30元(包含运费)。

　　4 钻孔植播施工

　　4.1主要施工工艺流程、相关技术特点

　　1.主要施工工艺流程。施工准备、钻植生孔、基质材料准备、基质材料拌和、基质材料泵送填注、移植灌木苗(点播花草、灌木种子)、初期养护、缺陷责任期管养。

　　2.相关技术特点。

　　(1)两项专利钻头。可以轻便快捷地将植物生长孔(简称‘植生孔’)底部加深至坡面常态湿润土层;不仅节省原材料，而且有利于植生孔与基质料产生植物快速生长的必要条件。

　　(2)基质料配方科学合理、经济适用、变废为宝。

　　(3)施工方法创新特点突出，有利于规模化、标准化施工。

　　(4)在高路堑边坡坡面上，同样可以实施花园式植被修复方案。

　　4.2设计、施工要点及植物种植方案

　　4.2.1大植生孔结构设计、尺寸、布设方案

　　1.结构设计。将植生孔内部分为上下部分别进行设计。各部主要功能为：

　　(1)上部主要功能：在寒、热季节起保温作用;在雨季起通过坡面径流收集水肥作用，从而保证植生孔内植物具有持续生长性能。

　　(2)下部主要功能：通过吸收地下水气、热量以调节、平衡植生孔内水温状态，充分保证孔内植物正常生长。

　　2.尺寸。

　　(1)上部植生孔：底部直径约20cm，顶部直径约30cm，深度约40cm。

　　(2)下部植生孔：直径约5~8cm，深度约30cm，接近坡面常态湿润层内即可。

　　3.布设方案。选择有利于植物永久性生长位置布设植生孔。植生孔布设方案应根据所种植植物2年内能够达到植生袋绿化规定的遮蔽率确定。

　　(1)小于85%含石量坡面，要求以种植每孔遮蔽率大于2平方米的灌木、藤本混植为主。植生孔按约平均1.4~2平方米布设1个。

　　(2)大于85%含石量坡面，要求以种植2年内每孔遮蔽率大于5平方米的蔓

　　藤为主。按平均2~3.5平方米布设1个植生孔，并适当点播灌木种子。

　　4.植生孔施工。

　　(1)在适合植物永久性生长位置，采用电镐造上部植生孔。

　　(2)在上部植生孔底部采用专利钻头将植生孔钻至要求深度即可。

　　(3)施工时间。一年四季施工不受限。

　　4.2.2小植生孔作用、尺寸、布设方案等

　　1.作用。其主要作用是在缺陷责任期内弥补上述大植生孔局部坡面遮蔽率不足的缺陷。

　　2.植生孔尺寸。平均直径8~10cm，深度大于20cm。

　　3.植生孔布设方案。选择有利于弥补大植生孔植物遮蔽率不足位置布设植生孔，预计每平方米布设1个植生孔。

　　4.种植植物类型：点播低矮灌木、花卉、草本种子。

　　5.小植生孔施工。

　　(1)施工时间。管养初期或缺陷责任期内春夏季节。

　　(2)选定钻孔位置，采用专利钻头将植生孔钻至要求深度即可。

　　4.3 钻孔植播施工要点

　　1.基质材料准备。

　　(1)将订购的机制有机肥与生物颗粒集中于临时搅拌场存放;

　　(2)土壤需求量较少，其中大部分数量可以取用植生孔钻孔沙土代替。

　　2.基质材料拌和。基质材料按配方比例置于搅拌池以后，即可采用人工、机械灵活协调配合方法，在选定拌合站现浇混凝土容器内配置小型潜水搅拌机进行拌和。

　　3.基质材料泵送与填注。基质材料泵送与填注采用人工灵活协调配合无堵塞移动式潜水排污泵灵活协调配合按分级、同步泵送方式完成。

　　4.初期适当浇水及追肥养护。

　　(1)适当浇水。将配有水龙头开关的软质水袋置于边坡顶部或边坡平台适当位置，再用高扬程小型水泵将水泵入软质水袋以后，使用软质水管即可完成浇水工作。

　　(2)追肥养护。将复合肥溶解于水以后，按上述适当浇水方法即可完成此项工序。

　　4.4植物种植方案

　　1.植物品种选择。

　　(1)移栽灌木、藤本幼苗植物品种选择如下表。

种植方式	植物品种	种植要求	备注
不同品种于不同植生孔交叉混植	双荚决明、三角梅、迎春花、银合欢、白背枫、肿丙菊、五爪金龙、葛藤、大翼豆、油麻藤。	按植物多样性、乡土性原则，在各坡面植生孔间选择不同品种交叉植播；要求成活率达到95%以上，每个植生孔遮蔽面积达2平方米以上。	双荚决明、三角梅、迎春花主要种植平台、坡脚。

　　2.点播植物种子选择如下表。

种植方式	植物品种	种植要求	备注
不同品种于不同植生孔交叉混植	多花木兰、苦刺花、银合欢、、百日草、肿丙菊、乡土草本。	按植物多样性、乡土性原则，在各坡面植生孔间选择不同品种交叉植播；要求成活率达到95%以上，每个植生孔遮蔽面积达0.5~1.5平方米以上。

　　4.5 植物种植方案

　　1.大植生孔：每孔移栽灌木丛幼苗3株(保证成活1~2株)，并点播植物种子3克。

　　2.小植生孔：点播植物种子3克。

　　4.6种植阶段性效果要求

　　1.各阶段钻孔植播植物50天成活期结束，植物幼苗成活率达95%以上。

　　2.至2022年8月，各阶段钻孔植播植物进入开放式自然生长期。

　　3.缺陷责任期结束，坡面种植植物达植生袋植播要求的立体遮蔽率，不仅形成良好的生态循环效果，而且具有良好的花园式植被生态景观。

　　4.7主要工程数量

　　4.7.1上部植生孔

　　1.基本尺寸：平均直径约25cm，填注基质料深度约40cm。

　　2.造孔数量：约每1.7平方米坡面钻1个孔，共钻：10000÷1.7=5882(孔)。

　　3.造孔总长度：5882×0.4m=2353 m。

　　4.注浆(泥浆状基质料)体积：2353×(3.1416×0.1252)=116m3，考虑石质坡面电镐凿孔10%超孔率为：116×1.1=127.6m3。

　　5.配制泥浆状基质料：考虑10%损耗率为：127.6m3×1.1=140.35m3。

　　6.移栽幼苗与点播灌木种子：

　　(1)移栽幼苗，共计：5882×3=17646株，考虑5%损耗率为：17646×1.05=18528株。

　　(2)点播灌木种子，共计：5882×0.003kg≈18kg。

　　二、下部植生孔

　　1.基本尺寸：平均直径约7cm，平均深度约30cm。

　　2.造孔数量：数量与上部植生孔相同共钻：5882孔。

　　3.造孔总长度：5882×0.3m=1765 m。

　　4.注浆(泥浆状基质料)体积：1765×(3.1416×0.0352)×0.3=6.8m3。

　　5.配制基质料：考虑10%损耗率为：6.8m3×1.1=7.5m3。

　　4.7.2小植生孔工程数量

　　1.基本尺寸：平均直径约9cm，平均深度约30cm。

　　2.造孔数量：约每1平方米坡面钻1个孔，共钻：10000孔。

　　3.造孔总长度：10000×0.3m=3000 m。

　　4.注浆(泥浆状基质料)体积：3000×(3.1416×0.0452)≈19m3。

　　5.配制基质料：考虑10%损耗率为：19m3×1.1=21m3。

　　6.点播灌木种子，共计：10000×0.003kg=30kg。

　　4.7.3 用水数量

　　本项目施工期间用水、材料远运平均运距6km。其用水数量如下：

　　1.钻孔施工期间用水数量，

　　(1)水钻钻植生孔数量：5882+10000=15882(孔)

　　(2)植生孔水钻用水，按毎孔10kg计算：重量小计:

　　5882×10÷1000=58.8(t);

　　2.种植期间用水数量。

　　1.种植孔数量：5882(孔)。

　　2.浇定根水用量，按毎孔3kg计算，重量小计:

　　5882×3÷1000=17.6(t);

　　4.7.4缺陷责任期工作量

　　1.补栽幼苗。按工程类比，预计植物幼苗成活率为95%左右;所以，补栽幼苗数量为：18528株×5%=926株。

　　2.管养期用水量。大植生孔共5882孔，按共浇7次，毎孔浇水5kg，重量小计:5882×5×7÷1000=295.9(t);

　　3.重点管养期施肥量。按共施2次，毎孔施复合肥0.1kg，复合肥用量：5882×2×0.1=1176.4(kg)。

　　4.8 钻孔植播主要工程数量汇总

　　钻孔植播主要工程数量汇总如下表：

　　主要工程数量汇总一览表

序号	施工项目	单位	数量	备注
1	施工安全措施	m2	10000
2	Ø20cm钻孔	m	2353	大孔上部
3	Ø7.5钻孔	m	1765	大孔下部
4	Ø9钻孔	m	3000	小孔
5	泥浆状基质料	m3	168.9	加工制作
6	泵送、灌注泥浆状基质料	m3	168.9
7	移栽灌木、蔓藤幼苗	100株	194.54
8	点播灌木种子	穴	15882
9	采购灌木种子	kg	48
10	管养用水	t	372.3
11	管养用复合肥	kg	1176.4

　　5 其他相关措施

　　1.施工期限控制。要求2022年4月底前完成坡面浅层加固与钻孔植播种植工作，到8月份雨季达到之前，坡面植物遮蔽率达80%以上，初步实现植物对坡面浅层岩土的根系加固与湿度调节作用。

　　2.严格控制钻进植生孔用水量(实际每4平方米下部植生孔精细化处理用水量不超过3kg)，避免过量施工用水引发坡面土体产生变形破坏。

　　3.植物生长孔(简称‘植生孔’)对浅层坡面岩土的水稳定性保证措施：

　　(1)植生孔精细化处理效果。利用水钻功能采用专利钻头实施植生孔精细化处理过程中，所产生的微细泥浆作用：一是对植生孔孔壁中的水分产生防漏作用;二是产生泥浆状基质料与植生孔孔壁岩土间的相容性毛细孔。

　　(2)泥浆状基质料的水稳定性保证作用。泥浆状基质料的主要原料由生物颗粒与粘土组成。基质料按专利技术配方搅拌成产品后具有较强的粘结、微渗透力，但不可能让浅层坡面岩土产生湿度突变作用。

　　(3)当植生孔内植物种植完成并浇完定根水，泥浆状基质料中的微细颗粒将在植生孔表面形成约2cm厚的沉淀层，该沉淀层凝固后对基质料内湿度稳定起恒定作用(秋冬季恒定作用为1月左右时间)，因此，浅层坡面岩土水稳定性可以得到保证。二分部部分坡面于今年9月份已种植2个月(未浇过1次水)植生孔内基质料外观状况如下实景图示：

 

 

　　(4)关于喷射(灌注)水泥土浆坡面是否设置泄水孔与伸缩缝。基于上述钻孔植播技术对喷射(灌注)水泥土浆坡面水稳定性的保证作用，所以，可以减少设置泄水孔与伸缩缝的工序。

　　编写：公路工程正高级工程师、专利权人 刘创明

　　2022.1.

　　附件：四项实用新型、发明创造专利证书彩印图片：

　　1.专利1图片：

 

 

　　2.专利2图片：

 

 

　　3.专利3图片：

 

 

　　4.发明专利申请初步审查合格通知书图片。