(黄山市水电勘测设计院，安徽 黄山 245000)

1 概 述

安徽省黄山市月潭水库，是国家172项重大水利工程之一。目前，该水库正在实施建设之中。月潭水库竣工后，可对下游黄山市起到防洪减灾、保障供水的作用。配合下游河道堤防工程，能提高黄山市区的防洪标准，保障黄山市全市生活及工业用水有效供给，为下游灌溉农业提供可靠的灌溉水源，可合理利用水力资源，向当地电网提供清洁能源。本文以月潭水库高边坡处理的喷植技术为例，对工艺先进的喷植技术进行研究与探讨。

2 工程概况

月潭水库地处新安江主源率水河中上游，位于黄山市休宁县海阳镇首村下琳溪组下游约500m处。距休宁县城18.50km，距黄山市区29km。水库控制流域面积908km2。月潭水库主体工程由混凝土重力坝工程、泄洪坝工程、发电引水工程、生态放水工程、鱼道工程等组成。水库正常蓄水位为165.00m，电站装机 2台10MW轴流转桨式水轮发电机组，总库容1.57亿m3。月潭水库是一座以防洪为主，兼顾城镇供水、发电、灌溉等功能的Ⅱ等、大(2)型综合水利枢纽工程。

3 水库高边坡开挖处理工程简介

月潭水库高边坡开挖处理工程主要包括：两岸坝肩边坡、消力池右岸及上坝道路边坡，边坡最大总高度为60.60m，单级最大开挖高度39.60m。根据坝肩地质情况，微风化岩层开挖边坡1∶0.5，弱风化岩层开挖边坡1∶1.0，强风化岩层及覆盖层开挖边坡1∶1.5，坡度变化处设置2m宽马道。本工程开挖边坡开挖面基本为岩层，为防止开挖坡面长期风化、掉碴，对左右坝肩及下游影响巡视通道的开挖坡面进行系统的喷锚支护。同时，为了与周边环境相协调一致，保证开挖边坡生态植被的有效恢复，采取喷植10cm厚的混凝土基材植被层进行生态护坡。

4 喷植混凝土基材主要成分

喷植混凝土所含材料主要成分包括：水泥、粗颗粒砂、木质纤维、锯木屑、高分子外加剂、活性黏性种植土和有机肥料等。

水泥是构成喷植混凝土的主要建筑材料，起到黏接、固结、硬化等作用，在喷植混凝土喷射过程中，要求水泥具有颗粒细、和易性强、凝固快等特点，正常情况下，多选用硅酸盐或普通硅酸盐水泥，这种水泥能将喷涂在陡峭的岩石表面上的喷涂物，在尽可能短的时间内凝固，如果喷植混凝土配合比及水灰比合理、恰当，不会产生流动现象，非常适合此类工程的处理与施工。

土壤和养料是植物赖以生长的基础物质，月潭水库高边坡处理工程充分利用了这一点，在喷植混凝土中加入了植物成长需要的各种营养成分，创造了植物萌芽、生长、繁殖的有力条件，构成了植物成长的基础物质。这些营养成分主要包含天然、有益菌、绿色、通气、保水的活性种植土和有机肥料。这些物质中含有很高的有机质、腐植酸及其他各种有益营养成分，具有植物生长需要的长效、缓释功能。

木质纤维作为绿化基材，其主要作用是与坡面钩挂的铁丝网形成前期连接物，帮助草本植物吸附在岩石表面，并促使草本植物发芽、生根。随着时间的推移，草本植物根系逐渐发达并钻进岩石缝隙，此时，草本植物不再依赖于喷涂的木质纤维，而是与岩石形成了一个植物生长的共同体，换句话说，木质纤维的连接作用也就失效了。

锯木屑俗称锯末，在喷涂的混凝土基材中起到保水、减轻基材重量、增大基材内摩擦角、减小基材坡面下滑力的作用。锯木屑与木质纤维共同作用下，使上述绿化植物的基材，牢牢的稳定在陡峭的岩石表面上，同时，这些木质纤维经日晒雨淋，逐渐腐蚀，变成了绿化植物的良好的有机肥料。

粗颗粒河砂不仅是构成喷植混凝土的主要建材，同时，也是岩石坡面绿化基材中十分难得的疏松剂，能有效防止开挖岩石坡面绿化植物基材形成板结，达到喷植的混凝土具有牢固、透气功能，有利于喷植的混凝土稳定和吸附在岩石上的植物生长。

高分子外加剂，是一种高分子有机聚合物，呈粉末状，主要特征是吸水率大，而且溶水后会变成极光滑且粘稠的物质，当它与喷植的混凝土其他基材材料混合后，很容易形成非常均匀的糊状稠化物，使岩石坡面上的绿化基材达到保持水土、降低水份、减少蒸发量的目的，因此，在拌制和喷射混凝土基材时，需要加入适量的高分子外加剂，不仅有利于喷播混凝土施工，而且喷播后，会在陡峭的岩石坡面形成性能良好的保水、牢固、透气、松软的适合植物生长的混凝土。 在配置喷植的混凝土配合比时，根据岩石边坡的坡度陡峭程度，计算高分子外加剂掺量，一般情况下，坡度越大，用量相应增大。

喷植的混凝土中的植物种子选择非常关键，根据全国“南暖北寒”的气候特点，及其植物种子在不同区域生长的植物属性，在兼顾生物多样性和适应性前提下，进行多物种选择和优化。根据安徽黄山市区域地理及气候特点，经过多方案比较，草种选择以麦冬+狗牙根为主，辅以马尼拉等其他花草，狗牙根、麦冬、马尼拉配置比例为3∶2∶1，按每公顷80kg混入喷植的混凝土基材中。

5 喷植混凝土施工措施

喷植的混凝土施工前，首先对开挖的符合设计要求的岩石坡面进行清理，然后采用相应措施对凹凸不平岩石表面进行找平，有利于基材在岩石表面充分结合。在成型的岩石坡面上钻孔并打入砂浆锚杆。锚杆按用途划分，分为系统锚杆和加固锚杆两种，系统锚杆采用Φ16钢筋在岩石坡面按间距3m的梅花状设置，长度是伸入开挖面3m，加固锚杆用Φ14的钢筋在坡面按间距3m的梅花状设置，长度是伸入开挖面1m。然后挂设机编14号镀锌铁丝网，网孔间距为0.50m，网间搭接宽度不小于5cm，并每隔30cm用铁丝绑扎。

完成基础锚杆和挂网后，将砂壤土、水泥、有机质及高分子外加剂按质量比100∶7.5∶5∶4.5的比例依次倒入混凝土搅拌机料斗搅拌不小于1min，人工上料把拌和均匀的基材混和料倒入混凝土喷射机；喷射基材混合物，喷射分两次进行，先喷射不含种子的基材混合物，喷射厚度为6～10cm，喷射按从上至下的顺序，基材混合物喷射完成后，喷射厚度为2cm的含种子层基材。喷射过程时间间隔根据需要而定，但不宜过长，每次喷植混凝土施工作业面积在200m2～500m2之间最好，从喷射开始到喷射竣工，施工时间应少于3小时。施工过程中，喷植混凝土的喷枪最后按“S”型轨迹扫动，枪嘴距石质边坡距离2～2.5m之间最佳，喷射角度垂直于岩面或呈现5～10°倾角。喷植混凝土全部喷射完成后，坡面需覆盖塑料薄膜，防止48h内降雨的冲刷。低温季节施工需要覆盖地膜以保证种子发芽所需的温度。前期养护每天雾状洒水一次保持坡面湿润，发芽期湿润厚度3～5cm，幼苗期逐渐增到5～15cm，养护45d(其结构图见图1)。

图1 挂网喷植结构

6 喷植效果分析

2017年4月，月潭水库右岸坝肩及消力池高边坡开挖面喷植施工完成，经现场观测及商情检测，施工8至10天后，喷植的混凝土中种子开始发芽。2个月后，种子根系发达且充分深入岩石缝隙，使喷植的混凝土中种子具备了自由生长的土壤环境和条件，出露岩面部分根茎粗壮、分蘖充分，整个岩石表面基本全部被绿色的植物覆盖。初步估算，植物覆盖率达到了95%以上，基本实现了开挖岩面的全面绿化，且喷植的混凝土绿化效果基本与周边自然环境一致。远远望去，很难区分哪些岩面区域是“自然”坡面区域，哪些岩面区域是“喷涂”坡面区域，充分证明，喷植的混凝土具有良好的周边协调性。

开挖的岩石边坡稳定方面，因为在成型的岩石坡面上按一定密度植入了钢筋锚杆，并在锚杆顶端的岩石表面加挂了镀锌铁丝网，不仅避免了边坡的碎石滑落，使其牢牢的稳固在岩石边坡表层，而且使开挖的岩石形成了一个铆筋岩石整体，从某种意义上解释，比自然坡面更具稳定性。竣工3个月后，经深入探查，发达的植物根系填充了整个岩石缝隙，像粘结材料一样连接了岩石，加强了岩石与岩石之间的稳固，更进一步防止了岩石松动，巩固了岩石边坡稳定。经过两个雨季的检验，目前，边坡稳定性能良好，植被依旧茂盛(实施前后对比见图2)。

7 结 语

水库建设过程中，高边坡开挖的传统处理方法为喷涂砂浆混凝土，此方法不仅美感较差，而且无法恢复原有的自然生态环境，不具观赏性。为了适应自然、恢复自然，月潭水库高边坡开挖处理工程采用了喷植混凝土技术，在确保开挖的陡峭岩石面整体稳定的基础上，大大改善了月潭水库两岸高边坡的景观环境，恢复了被破坏的自然植被，防止了水土流失，保护了周围生态环境，为月潭水库下步旅游开发奠定了良好基础，生态及社会效益显著。