植物纤维防护技术在黄土路堑边坡防护中的应用(2)
(3)抑制坡面径流。地表径流集中是坡面土体冲蚀的主要动力,土体冲蚀的强弱取决于径流流速的大小及径流所具有的能量。草本植物枝多,丛状生长,能够有效地分散、减弱径流,而且还阻截径流改变径流形态,径流在草丛间迂回流动,使径流由直流变为绕流。由于径流在草丛间迂回流动,从而增大了流程,水力坡降减小,加上径流被分散和阻截,又减慢了流速。由此,依靠覆盖的草本植物延长了地表径流,增加了雨水入渗。径流减小,流速减缓,冲刷能量降低,从而土体冲蚀减弱。
(4)加固坡面。坡面植物成活后,根系在坡面土体表层形成网状构造物,将其周围土壤缚紧,使表层松散土体形成一个加筋的整体,增加其抗剪强度。同时,由于坡面植被的存在,减轻了雨季干湿循环和季节性冻融循环对表层土体的影响,提高了边坡整体强度,减少了坡面剥蚀的发生。
(5)促进植物生长。喷射混合物中的麦秸秆,腐烂后可为坡面植物提供充足的养分,促进坡面植物生长,减少肥料的使用,降低了工程造价。
1.2.2 年降水量420cm以下地区
甘肃省年降水量在420cm以下地区,气候干燥少雨,喷射物中的草种发芽率低,坡面植被稀疏,所以该地区植物纤维防护主要依靠坡面覆盖的植物纤维材料实现防护效果。
(1)联接作用。植物纤维的存在可以增强喷射混合物间的相互联结,避免喷播混合物的因雨季干湿循环和季节性冻融循环影响而产生开裂、剥落,进一步保护表层土体。
(2)加筋作用。植物纤维在喷射混合物中错综盘结,使坡面喷播混合物在植物纤维的延伸范围内成为一体的复合材料,植物纤维可视为带预应力的三维加筋材料。根据摩尔—库伦强度理论,植物纤维的加筋增加了坡面土体的粘聚力,另外植物纤维的张拉限制了坡面土体的侧向变形提高了坡面土的抗剪强度,能有效减少坡面剥蚀的发生。
(3)分散坡面径流作用。混有麦秸秆的坡面覆盖层表面粗糙,能够有效的分散、减弱径流,而且还阻截径流改变径流形态,径流在草丛间迂回流动,使径流由直流变为绕流,有效降低坡面径流的冲蚀作用。
2 项目实施
2.1 施工工艺流程
植物纤维防护的施工工艺流程为:施工准备—坡面处理—备料—混合料料的搅拌(土、麦秸秆、有机肥和草种)—喷射混合料—盖防晒网—养护管理。
2.2 主要工序
施工一般在当地的雨季进行,此时施工有充沛的雨水,且气温较高,能提高草种的发芽率。
(1)施工准备。首先进行坡顶和台阶处截水沟的开挖、材料的准备和临时设施的搭建等。搭建工作平台,准备施工安全装备。
施工需要水泥混凝土喷射机、空压机、搅拌机、水泵等用电设备,应提前准备好发电机或从附近拉电线。施工前应根据当地供水条件准备2辆8~10吨的水车循环使用,或在附近挖蓄水池,以保证现场连续施工。
(2)坡面处理。为增加喷射混合料的附着力,防止喷射后混合料剥落,应对原坡面进行刻槽和拉毛处理。坡面垂直距离每0.5m,挖宽度0.1m的小平台,相邻两小平台间的坡面需横向拉毛。
(3)备料。在对坡面进行处理的同时,进行黄土备料。根据水泥混凝土喷射机的要求,将黄土粉碎至规定的粒径,筛除其中的杂物和石块,运至施工点附近。同时应在现场储备一定量的麦秸秆、草籽和有机肥,麦秸秆需铡成3-4cm长段,过长易堵塞喷射管。
(4)混合料的搅拌。一般采用搅拌机进行搅拌,将黄土和麦秸秆按1∶30(重量比)搅拌均匀,其中加入苜蓿、冰草和紫穗槐的草籽和适当的有机肥(主要是尿素、磷肥等),条件受限时也可采用人工搅拌。
(5)喷射混合料。通过水泥混凝土喷射机将搅拌后的混合料均匀喷射于坡面,喷射厚度5~8cm。喷射时保证喷射方向与坡面成75%~80%夹角。喷射过程中,负责喷射人员应根据喷出混合料的干湿状况及时调整出水量,使混合料潮湿但不流动,保证其在坡面的附着力。
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