路基排水和防护工程.ppt

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路基地面排水,通过修建和维护地面排水系统，可,将地面水迅速的排出路基范围,，从而避免由于地面积水下渗和流动冲刷而造成的路基病害。地面排水系统对于细粒土填料的路基影响尤其明显；粗粒土填筑的路基如级配不适宜时，也会出现相应病害。,1,地面排水系统确定原则：,要根据线路的平、纵断面及地质水文条件，确定合理的,排水方向,和合理的,排水设施位置,。,要确定桥涵、隧道、车站、农田水利排水建筑物的,配合,和连接方式，避免各行其是、相互脱节的现象。,根据当地的气象资料，确定降水的,基本数据,并作为设计的,基本依据,。,2,地面排水设备类型,地面排水设备有,排水沟、侧沟、天沟、吊沟（急流槽、跌水）及缓流井,等；,地面排水设备的纵坡不应小于,2,；,设计的地面排水设备的断面形状和尺寸应满足排泄设计流量的要求，不产生冲刷和淤积；,设计的长度宜短不宜长，以使水流不过于汇集，做到及时疏散、就近分流，同时也不应兼作其它流水的用途。,上图用于排出路堤范围内的地面水：当地面平坦时设于路基的两侧；当地面较陡时可设置于迎水面一侧。,排水沟,排水沟与其他沟渠相接时应力求水流舒顺，因地形限制成直角相交时，可按下图形式处置：,沟渠连接示意图,1-,排水沟；,2-,其他沟渠；,3-,路中线；,4-,桥涵,侧沟,侧沟是路堑地段用以排除路基面和路堑边坡坡面的地表水的水沟，它设于路基面两侧或一侧（半路堑）。,天沟,天沟,设于路堑堑顶，用以排除山坡迎水方向流向路堑的地面水,。路堑顶部无弃土堆时，天沟内边缘至堑顶距离不宜小于,5m,；当沟内进行加固防渗时不应小于,2m,。,吊沟、跌水与急流槽,缓流井,用于承接从吊沟汇入侧沟的地表水并削减其能量，保护路基本体不受冲蚀,。,排水沟、侧沟、天沟、边坡平台截水沟等各类,排水沟的出口,，应将水排至路基以外以防止水流冲刷路基；地面横坡明显的地段、排水沟、天沟可在上方一侧设置；若地面坡度不大则可在两侧设置。,各类设施的横断面应有足够的过水能力，应防止水在流动过程中的沿线下渗问题，必要时可设置相应的垫层；一般情况下按照标准设计图进行而不做水力计算。,应做好排水规划以使地面水迅速排除为宜，长度应取短为宜；沟体应防止流水的冲刷作用；汇水面积应合理的区分和确定。,二 地下排水,在地下水危及路基稳定（包括整体稳定和局部稳定）或严重降低路基强度情况下，通常根据具体情况采取,拦截、旁引、排除含水层的地下水，以及采取隔离措施进行处理,；,进行地下排水设计前，应进行野外工程地质和水文地质调查、勘探和测试；,在排除地下水的同时，应采取措施防止地表水下渗而造成对地下水的补给，也不允许将地表水排放入地下水排水设施内。,地下水可分为承压水和无压水、裂隙水和孔隙水等形式，应根据不同的条件及要求选择相应的地下水排除设备。,1,一般要求,明沟和槽沟,明沟和槽沟是兼排地表水和土体中的上层滞水或埋藏很浅的潜水的排水设备。,浆砌片石明沟,木结构槽沟,渗沟,用于降低地下水位、排除地下水的渗沟又称,平式渗沟,，包括埋置深度,2-6m,的浅埋渗沟；按照有无渗水管可分为有管渗沟和无管渗沟；同时起支撑边坡作用的渗沟称为边坡渗沟。,浅埋渗沟可引出低洼湿地等处的地下水并使之沿最短的路径排出，进而降低相应的水位；,截水渗沟应在渗流上游一侧沟壁进水、下游处沟壁应不透水并设置相应的防渗层；,a,）渗水管,b,）有管渗沟出口 有管渗沟示意图（单位：,mm,）,有管渗沟,有管渗沟的渗水管是管壁带有渗水孔的陶管或混凝土管，如图（,a,）所示，此图适用于流程较长，流量较大的情况,无管渗沟,利用碎石的孔隙作为排水通道。适用于地下水流量小、流程短的情况。排水碎石亦可采用无砂混凝土代替。排水碎石周围应设反滤层，对反滤层的要求与有管渗沟相同。采用无纺土工织物作为碎石体的维护并起渗滤作用是目前许多工程中普遍采用的方法。,边坡渗沟,边坡渗沟,用于疏干边坡和排除自边坡出露的上层滞水或泉水，并对边坡起支撑作用。常用的边坡支撑渗沟处理的土质路堑边坡坡度应不陡于,1,：,1,，因为受地下水活动影响，边坡土体的稳固性常可受其危害。,边坡渗沟主要有,拱形,和,树枝形,两类；应垂直嵌入边坡；外围应设置反滤层。,边坡渗沟正视图,拱形边坡渗沟,树枝形边坡渗沟,边坡渗沟纵断面图,边坡渗沟纵断面图,支撑渗沟,用以支撑可能滑动的不稳定土体或山坡，并排除滑动带附近活动的地下水，疏干潮湿土体，根据不稳定土体范围成群设置的支撑渗沟也可和抗滑挡土墙配合使用。,支撑渗沟纵断面图,支撑渗沟,通常使其轴线与滑动方向基本平行，布置成平行的条带状，支撑渗沟的间距及断面宽度，可按照每条渗沟所担负的下滑力计算确定。断面采用矩形，宽度为,2,3m,，间距为,8,15m,或更大些。,支撑渗沟的,埋置深度,根据疏干地下水的深度确定。若用于整治可能的坍塌，渗沟底应置于土体（或山体）滑动面以下稳定土层或岩层内至少,0.5m,。在须考虑冻结要求时，沟底应置于冻结深度以下至少,0.4m,。,渗水隧洞,处理滑坡及其他路基病害中的地下水时，当地下水埋藏较深，如,10,20m,以上时，深埋渗沟的开挖工程太大，施工困难，常以坑道形式排水，称为,渗水隧洞,。,渗水隧洞,可与立式渗井配合使用。单独使用时，只能排除隧洞能集引的含水土层中的水，而不能贯穿整个或多个含水地层。,曲墙式渗水隧洞,断面图,150,号混凝土拱砖大样图,排水平孔,为排除路基土体或滑坡体中的地下水，可使用仰斜度为,10,15,的排水平孔。依据水文地质条件，平孔可平行排列或扇形排列布置。,平行排列平孔 扇形排列平孔,排水平孔,根据需要可布置一层或多层，但平孔的位置必须埋于地下低水位以下，尽量扩大疏干范围。由于平孔施工简单，收效显著，为国外广泛采用。我国在整治滑坡中，采用平孔排除地下水也取得良好效果。,多孔平层,2,水沟的冲刷防护和防淤、防渗,当水沟的天然土层不足以抵御流速的冲刷时，需对水沟采取加固措施；,水沟的渗漏对于某些地质不良地区路基的稳固是一种有害因素，所以必须防止；,防渗的方法：表层夯拍，三合土、四合土捶面，浆砌片石护面及用混凝土水槽等，对于采用卵石护面或干砌片石护面的水沟，也可在其底层用粘土夯铺一层厚,0.2,0.3m,的土层；,为了防止浆砌片石及混凝土水槽预留的伸缩缝渗水，应用沥青麻筋嵌塞缝隙。,第二节 岩石边坡防护,坡面防护措施：,用于防护开挖边坡坡面的岩石风化剥落、碎落及少量落石等现象,。如砂浆抹面、喷浆、片石护墙、锚杆喷浆等。,拦截措施,：落石平台、落石槽、挡石墙、栅栏、金属网等，用以滞留、拦截自然山坡上的落石或小型崩塌。,支顶加固,：对边坡上可能形成落石、崩塌、滑坡的危岩体，采取相应的加固措施。如勾缝、嵌补、灌浆、锚杆等。,拦挡遮挡工程,：对可能发生较大规模滑塌或顺层滑动的开挖边坡，或可能发生大规模崩塌滑体的自然山坡，需修建抗滑挡墙、锚固桩、棚洞、明洞等工程。,第二节 岩石边坡防护,第二节 岩石边坡防护,第二节 岩石边坡防护,第二节 岩石边坡防护,第三节 土质防护工程,路基改变了原地层的天然平衡状态，且不断经受各种错综复杂的自然因素作用（降水、温湿度变化、水流冲蚀），可能会产生各种形态的破坏，因而需进行防护。,防护均以路基的,坡脚,和,坡面,为对象，因而边坡防护包括路基的,坡面防护,和坡脚的,冲刷防护,。,第一部分 路基坡面防护,水,是路基坡面破坏的主要因素，在降水的累积冲击作用下坡面出现相应的损坏现象；,温湿度,的相互交替变化也易导致坡面损坏的发展。,通过采取坡面防护措施可避免降水的冲刷作用，防止和延缓岩土表面的风化剥落过程；同时也具有部分排水的功能。,坡面防护,应根据路基边坡的土质、岩性、水文地质条件和坡度、高度、原材料供应、施工技术经验等来选用适用的工程措施。,降雨诱发裸露边坡侵蚀,降雨诱发路基边坡滑塌,一 植物防护,植物防护,是指人工培植边坡植被覆盖表土以防止雨水冲刷，植被的根系也可加固边坡的表层土体，调节土壤湿度以防止表土干裂及剥落的措施，包括植草、铺草皮和种树等，主要适用于较缓的土质或严重风化的岩质边坡；可以同时起到改善环境的作用。,1,植草,植草是一种施工简单、造价经济的有效坡面防护方法，适用于草类生长的土质路堤和路堑边坡，一般要求边坡坡度缓于,1,：,1.25,时，容许地表水流速,0.4,0.6m/s,，单级坡高在,6.0m,以内。种草时将草籽加土拌和，均匀播种在表土适当翻松的坡面上，必要时坡面加铺,510cm,的种植土层，以有利种草成活和生长。,无锚固植草防护边坡示意图,有锚固植草防护边坡示意图,植草防护边坡效果实拍,客土喷播作业,2,铺草皮,其作用与植草相同，效果更好，且可用于较高较陡的土坡上，亦可铺在严重风化的岩层和成岩作用差的软岩层边坡上；,雨量较集中的地区，植草的成活率低，但当附近草皮来源容易，铺草皮更适宜且成活速度快；,铺草皮常用的有白茅草、假俭草、绊根草等。,草皮护坡施工示意图,种 植 草 皮,铺草皮的方法包括平铺草皮、平铺叠置草皮、方格式草皮等,。,平铺草皮,平铺叠置草皮,方格式草皮,卵（片）石方格草,3,植树,坡面防护也可植树，一般是草、树间植，采用根系发达、枝叶茂盛、能迅速生长的矮灌木，如一年成活的紫穗槐；二年成活的夹竹桃等。,紫穗槐在西北半干旱、高寒地区整治路基坡面溜坍曾获突出效果。,紫 穗 槐 护 坡,二 坡面补强及加固,对于不宜采用植物防护的岩质边坡，如页岩等易风化岩边坡可采用抹面、喷浆、勾缝、灌浆等方法防护，同时防止坡面水冲蚀和风化剥落。,喷 锚 护 坡 效 果 图,喷 锚 护 坡 施 工,2,混凝土薄板,对于不易用植物防护的土质边坡，可直接用厚,0.8,1.0cm,之混凝土薄板防护，重量轻，节约材料，也可工厂化预制,。,3,土工布,对于土质贫瘠，保肥、保水性差的土质边坡：不适于生长植物或虽可生长植物，常因冻害引起坡面剥落的边坡，则可采用土工布覆盖。,路堑坡面覆盖的防护,路堤坡面覆盖防护,土工格室护坡,三维土工网,三 砌石护坡,对缓于,1:1,的各种土质、土夹石及岩质边坡，坡面受地表水流冲蚀产生冲沟、泥流、小型表层溜坍，均可采用砌石护坡防护。,1,干砌片石护坡,适用于坡度小于,1,：,1.25,的土质边坡、或有少量地下水渗出的情况，厚度为,0.3m,，应从侧沟地处起设置基础。,干砌护坡干砌基础,干砌护坡浆砌基础,干砌片石护坡（单位,:cm,）,2,浆砌片石护坡,适用于坡度不陡于,1,：,1,的各类岩质和土质边坡，厚度在,0.30.4m,，可作为边坡的补强措施，高边坡则应设置多级平台。,肋式浆砌片石护坡展示图,柱肋,漿砌片石护坡（单位,:cm,）,3,浆砌片石骨架护坡,（混凝土骨架护坡）,可节约建材，骨架内可种植植被，具有景观效果。,拱形漿砌片石骨架护坡（单位,:cm,）,拱形片石骨架护坡（单位,:cm,）,4,浆砌片石护墙,适用于各类土质和易风化剥落且破碎的岩质边坡，用以防治较严重的边坡坡面变形，可做边坡加固措施。,实体护墙,孔窗式护墙,5.,钢筋混凝土框架护坡,三 路基坡面防护注意事项,采用植被或喷护、挂网喷护等路堑坡面防护和在年降水量大于,400mm,地区较高的土质路堑边坡地段，宜在坡脚处设置高,12m,的浆砌片石；,软硬岩层相间的路堑边坡应根据岩层情况采用局部或全部防护措施；,级间平台设置：当浆砌片石护墙高度大于,12m,、护坡大于,18m,时则应在中间适当位置设置级间平台且平台宽度不小于,1.0m,；,浆砌片石护坡、护墙的基础应埋置在路肩线下不少于,1.0m,处，并不应高于侧沟砌体底面；,封闭式的坡面防护上应设置泄水孔和伸缩缝；,在降雨量较大区域，对易受雨水冲刷的路肩和边坡区域应根据实际情况设置防护措施。,第二部分 路基冲刷防护,1,冲刷防护设置的重要性及方式,沿河的路基，受河流变迁及冲刷的威胁；,尤其到了每年的洪水涨水季节，水流对路基的冲刷乃至冲毁，常给行车安全造成巨大的威胁和灾害；伸入到河床范围内的路基受影响更大；,必须以有效的措施防止河岸与路堤边坡被冲刷，确保路基安全稳定。,防止冲刷的方法,直接防护,直接防护中，除上述植物防护（主要指植树）与砌石防护外，对于较大流速和浸水部分来说，还有抛石、石笼、柔性板与抗滑桩等。,间接防护,主要指河道整治、防波堤等水工措施,路基边坡和河岸冲刷直接防护类型与适用条件,防护类型,结构形式,适用条件,注意事项,容许流速,(m/s),水文、地形条件,植物防护,铺草皮,1.2,1.8,水流方向与线路近乎平行,不受各种洪水主流的冲刷的季节性浸水路堤边坡防护,种植防水林,有浅滩地段的河岸冲刷防护,干砌片,石护坡,单层干砌厚一般,0.25,0.5m,双层干砌厚上层,0.25,0.35m,下层,0.25m,2,4,水流方向较平顺的河岸滩地边缘,;,不受主流冲刷的路堤边坡,应设置垫层,浆砌片,石护坡,厚,0.3,0.6m,4,8,主流冲刷及波浪作用强烈处的路堤边坡,有冻胀变形的边坡上应设垫层,抛石,石块尺寸根据流速和波浪大小计算,一般,0.3,0.5m,3,水流方向较平顺,无严重局部冲刷地段,抛石厚度不应小于石块尺寸之两倍,石笼,镀锌铁丝、竹编笼箱或土工格栅笼箱,5,6,受洪水冲刷但无滚石的地段和大石料缺少的地区,浸水挡,土墙,5,8,峡谷急流地段,水流冲刷严重地段,一 常用路基冲刷防护措施,1,直接防护措施 铺草皮砖：选择适宜加固土质边坡的草皮砌筑，利用植被的根系起到防止冲刷的作用。,台阶式叠砌,竖立式叠砌,边坡铺草皮砖构造,抛石护坡,：可抵抗或减弱波浪的冲击力作用。,不设垫层,设置垫层,新建路基坡脚抛石防护示意图,不设垫层,设置垫层,既有线路基坡脚抛石防护示意图,片石护坡,：基础设置应考虑最大冲刷深度的影响。,干砌片石护坡示意图,浆砌片石护坡示意图,基础脚墙埋设在冲刷深度线以下,柔性混凝土块板防护基础,混凝土板护坡：,可抵御强烈水流、波浪或流水的 作用，铺设时应设置砂垫层、紧贴防护土体布设。,混凝土板护坡示意图,柔性混凝土块板防护布置及构造图（单位：,mm,）,柔性混凝土块防护具有柔性，可保护坡脚防止被淘刷。,石笼护坡：,石笼护坡具有较好的强度和柔性，可将小石料组合成相应大的整体，但应注意耐久性问题。,石笼构造图,a),平铺,b),垒码,石笼垒码或平铺防护图（单位：,m,）,如果石笼用于防止岸坡被冲刷时，则可用垒码或平铺于坡面的形式。,二 间接防护,采用导流或阻流的方法，改变水流性质，或者迫使主流流向偏离被防护的路段，亦可减小流速，缓和水流对被防护路段的作用，改变河槽中冲刷和淤积的部位，以及必要时改变河道等，均属于,间接防护,。,单个丁坝,顺坝,导流建筑物常用的有丁坝、顺坝两种,按照河水流向与丁坝交角的大小，丁坝分成垂直、上挑、下挑三种布置形式,。,垂直布置形式,下挑布置形式,上挑布置形式,丁坝不同布置形式的冲淤情况示意图,根据坝身的长短，丁坝又可分为长丁坝、短丁坝,。,丁坝的坝头、对于水流作用为首当其冲，而且易受水上漂浮物的撞击，必须坚固，常将背水面放宽（总宽是坝身顶宽的,1.52.0,倍），并做圆滑曲线形，横坡放缓至,1,：,3,。,(a),平面,(b),断面,丁坝的坝头构造示意图,丁坝的坝身为不对称梯形断面，其顶宽一般不小于,2.0m,。,石质丁坝断面示意图,几种混合结构的丁坝断面图（尺寸：,m,）,1-,混凝土板；,2-,石笼；,3-,抛石；,4-,梢料柴排（或束）；,5-,石梢坝；,6-,浆砌块石,坝腹式丁坝,1-,单层嵌砌片石（,40cm,）；,2-,石笼；,3-,石块；,4-,干砌片石面层；,5-,碎（卵）石垫层；,6-,渗水土,第三节 路基边坡绿色防护技术,历史情况,：重工程、轻植被，无深入研究；,现状,：可实现工程与环保生态效益相结合的目的，具有自身生长维护特性等优点，因此日益得到重视；新型材料和技术日益发展：液压喷播植草、,OH,液植草、植生带植草等技术得到了推广应用。,和本书其它部分内容之间有联系和重复之处。,路基边坡绿色防护技术是对路基坡面采用,种植植被,或,植被与工程措施相结合,的边坡防护措施，是集合了岩土工程学、植被学等知识的新型技术。,一 铁路路基边坡绿色防护措施,1,种草防护,为传统的边坡绿色防护措施，通过人工种植、自然生长来实现。具有施工简单、造价低的优点；适用于低矮缓坡，但在植被生成前表土易受冲刷作用而损坏；既可单独使用也可与其它措施共同使用；应选择耐旱、抗病虫害能力强的草种；注意与当地气候环境的协调性。,路基边坡种草防护,2,平铺草皮防护,在土质、风化严重岩质边坡上贴草皮进行防护的传统措施；草皮应该选用根系发达、茎叶茂盛、抗寒耐旱的品种；注意粘贴牢固，应在春夏季或雨季施工；可单独使用也可与其它形式组合使用。只有粘贴牢固后才能保证草皮的正常生长，形成植被和边坡内的一致性，注意初期生长过程中降水的损坏问题。,草 皮 护 坡 工 程 效 果,3,液压喷播植草防护,利用液态播种原理，将配制好的复合土料搅拌混合成悬浮状的混合液，经加压后喷播在裸露的边坡坡面上，形成均匀覆盖层保护下的草种层，再铺设无纺布进行防护，经养护后形成防护面。由于该方法具有适用性广、质量高、效果好、造价低的特点，因此得到了广泛的应用。,喷 播 植 草 后 养 护,4,植生带植草防护,该方法是通过使用工厂化生产的,中间均匀夹杂有草籽的两层无纺布构成的植生带,铺设在边坡坡面进行防护的方法。该方法充分利用了植生带的固种保苗作用以及在植物长成前对坡面良好的防冲刷作用，便于搬运和施工；但存在部分区域植生带和坡面无法完全紧密贴紧的问题。,植物防护效果,5,土工网垫和土工格栅植草防护,该方法是一项集坡面加固和植物防护于一体的综合性边坡绿化防护措施，是利用土工合成材料对路基边坡进行加筋补强及防护，以及结合液压喷播植草进行的一项综合防护技术。,两类土,工网垫,土 工网 垫,6 OH,液化学植草防护,该方法几年来发展的针对不同坡度的土质边坡、全风化岩质和强风化软质岩石边坡的一项化学植草防护技术。通过使用专用机械在,OH,液稀释后和种子一道喷洒于平整坡面使之在较短的时间内硬化形成防护膜，,3-6,个月后防护膜分解的同时草种生长出来即可独立起到边坡绿化防护的作用。该方法具有施工简单、迅速、后续养护少，绿化效果高的特点，但造价较高因此限制了其使用。,7,行栽香根草防护,香根草属于多年生植物，具有良好的水土保持、边坡防护的作用，具有以下特点：适应性强：易繁殖、耐旱、耐涝、抗病虫害；生长快，根系发达：栽种,3,个月后可长高至,1m,以上，一年内根系可深入,2m,以上；不侵害其它物种：雌雄异体，不易扩散；缺点：不耐长期冻害、不耐严重遮阴。该方法施工简单、应在春秋季栽种，避免在严寒和酷暑季节栽种，注意初期的养护问题。,香根草护坡,8,混凝土框格内填土植草综合防护,在修整好的边坡坡面上拼铺混凝土预制框格，再在框格内填土植草的一项边坡综合防护技术。混凝土框格可工厂化预制，拼铺在坡面上可有效的分散坡面雨水径流、减缓坡面冲刷，保护植物生长，尤其适用于填方边坡的防护。缺点：不耐长期冻害、不耐严重遮阴。该方法施工简单、外表齐整、造型美观大方、绿化效果好、造价适中。,框 格 砖 铺 设 与 填 土,砼框格内植草防护,9,客土植生防护,先将不适宜植物生长的土质边坡、风化岩质边坡坡面开挖成台阶状，再换填一定厚度适宜植物生长的种植土，然后在坡面种植草、灌木等植物以实现边坡防护。该方法适用于路堑边坡，换填材料可选择种植土或混合材料，厚度在,5,10cm,，植物方式可采用液压喷播、人工种植或贴铺草皮等措施。该技术具有自身稳定不宜被冲刷，且基层中包含养料便于植物生长发育的特点；具有边坡防护和绿化的双重功能。,客 土 喷 播 设 备,山体客土植生防护工程,二 土质路基边坡绿色防护设计,1,一般地区,一般地区是指年平均降水量大于,600mm,，最冷月平均气温不低于,-5C,的温暖、湿润地区。,路堤,：可选用多年生草本植物或灌木、不影响交通时可选用乔木；边坡高度不大于,8m,时可单独采用植被防护措施；对土壤贫瘠的路堤边坡可通过埋设植生带或客土的方法来处理；对受水冲刷的边坡则可选择根系发达耐水淹的植物来进行。,路堑,：单独采用植被防护的路堑边坡高度不宜大于,10m,；对超高、土质差的边坡则宜采用土工网、浆砌片石等综合的防护措施来实现；对石质边坡则可在坡面增加相应的土壤等措施来实现；对部分区域可采用土性改良的措施来体现。,2,寒冷地区,指最冷月月平均气温低于,-5C,的地区。,路堤,：边坡高度不大于,6m,时可单独采用植被防护措施；高度大于,6m,时则应采用斜铺土工网垫、骨架护坡等措施来共同实现。,路堑,：边坡高度不大于,6m,时可单独采用植被防护措施；高度大于,6m,时则应采用斜铺土工网垫、骨架护坡等措施来共同实现。,3,干旱地区,指年平均降水量低于,600mm,的地区。无论路堤、路堑，均应选择抗旱的植被品种；注意初期的养护问题；可选择工程措施以实现防护的目的。,三 石质路基边坡绿色防护设计,应根据当地气候、水文条件、结合地层岩性、风化程度、边坡坡度、高度以及周围环境对绿化的要求选用。,强风化的石质边坡,：可参照土质边坡的特点进行，进行土质改良，增加植生层的肥力和保水、养护措施。,弱风化石质边坡,：可采用挖坑、挖沟种植等措施来实现种植的目的，也可采用挂网锚喷的措施来实现。,