噴混植生技術(shù)在孝襄高速公路邊坡防護(hù)中的應(yīng)用

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簡介： 目前高速公路邊坡防護(hù)的形式已由傳統(tǒng)的圬工防護(hù)向生態(tài)防護(hù)發(fā)展。湖北省孝(感)襄(樊)高速公路建設(shè)提出“優(yōu)質(zhì)、生態(tài)、綠色、環(huán)?！钡姆雷o(hù)理念，引進(jìn)了噴混植生防護(hù)技術(shù)。通過在該公路中的應(yīng)用，介紹噴混植生防護(hù)技術(shù)的基本原理、施工工藝及應(yīng)用效果，并提出有待進(jìn)一步改進(jìn)和探討的問題。
關(guān)鍵字：高速公路 噴混植生 邊坡防護(hù)

近幾年，隨著環(huán)保意識(shí)的提高，我國公路建設(shè)部門對(duì)于生態(tài)防護(hù)越來越重視。土質(zhì)邊坡已普遍采用了濕法噴播、三維網(wǎng)植草等技術(shù)來建植植被、固土護(hù)坡。土質(zhì)情況較差的邊坡和巖石邊坡，由于缺乏植物生長的基礎(chǔ)，則往往采取漿砌片石、掛網(wǎng)噴錨等工程防護(hù)措施，不僅被破壞的植被得不到恢復(fù)，而且也影響了公路的生態(tài)環(huán)境及景觀。因此，如何既保證石質(zhì)邊坡的穩(wěn)定又能實(shí)現(xiàn)長久綠化，已成為公路環(huán)境保護(hù)和公路建設(shè)部門的焦點(diǎn)和難點(diǎn)。

　　孝(感)-襄(樊)高速公路跨越湖北省孝感、隨州、襄樊3個(gè)地區(qū)，全長243.51km，有大量高路堤邊坡和深路塹邊坡，挖方路基多為強(qiáng)～中等風(fēng)化花崗巖和泥質(zhì)砂巖，裂隙發(fā)育，巖石破碎。根據(jù)孝襄高速公路項(xiàng)目特點(diǎn)，湖北省孝襄高速公路經(jīng)營有限公司提出“建設(shè)一條國內(nèi)領(lǐng)先的優(yōu)質(zhì)生態(tài)環(huán)保高速公路”，即“優(yōu)質(zhì)、生態(tài)、綠色、環(huán)?！钡慕ㄔO(shè)目標(biāo)。為了解決石質(zhì)邊坡的穩(wěn)定和綠化問題，公司引進(jìn)了日本噴混植生防護(hù)技術(shù)，結(jié)合我省公路特點(diǎn)對(duì)噴混植生材料、施工工藝以及配套土木工程技術(shù)措施進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和試驗(yàn)，在廣泛調(diào)查和分析研究的基礎(chǔ)上，尋找適合我省噴混植生的方式和方法。

1　噴混植生防護(hù)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

　　噴混植生防護(hù)技術(shù)是將客土(生育基礎(chǔ)材料)、纖維(生育基礎(chǔ)材料)、侵蝕防止劑、緩效性肥料和種子等按一定比例配合，加入專用設(shè)備中充分混合后，通過泵、壓縮空氣噴射到坡面上形成所需的基層厚度，從而實(shí)現(xiàn)綠化的目的。該技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)在于:

(1)以土壤結(jié)構(gòu)改良為突破口，力求簡化公路植被養(yǎng)護(hù)管理。它是以經(jīng)處理加工的樹皮、纖維、養(yǎng)生材料、植物種子與少量當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)土混合，添加營養(yǎng)劑、粘結(jié)劑和土壤穩(wěn)定劑制成客土，借助噴播機(jī)均勻涂噴于坡面上。

(2)由于客土的應(yīng)用，為灌木和樹木根系提供了良好的生長基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)草、灌木合理的植物群落配比，達(dá)到建設(shè)后路域植被與自然植被融為一體的效果。

(3)噴播設(shè)備性能優(yōu)良，使巖石坡面及不具植物生長條件的高大邊坡完全可能實(shí)現(xiàn)綠化。

(4)灌木根系可扎入巖石縫隙，固土護(hù)坡效果比草本植物更可靠，可較大程度地減少邊坡坍塌，節(jié)省維護(hù)費(fèi)用，提高交通安全。

2　噴混植生防護(hù)技術(shù)在孝襄公路的應(yīng)用情況

2.1 地區(qū)氣候特征

　　孝感、隨州、襄樊處于中緯度季風(fēng)環(huán)流區(qū)域的中部，屬于北亞熱帶季風(fēng)氣候。因受太陽輻射和季風(fēng)環(huán)流的季節(jié)性變化的影響，氣候溫和，四季分明，光照充足，雨量充沛，無霜期較長，嚴(yán)寒酷暑時(shí)間較短。溫暖的氣候條件，良好的地貌特點(diǎn)，造就了優(yōu)越的生態(tài)環(huán)境。

2.2 孝襄高速公路邊坡條件

(1)邊坡形態(tài)特征　孝襄高速公路有相當(dāng)一部分石質(zhì)挖方邊坡，其坡高從4m至35m不等；對(duì)無外傾軟弱結(jié)構(gòu)面的石質(zhì)路塹邊坡，允許坡率按《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》取值，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在工程中多采用1∶0.75～1∶1.0；當(dāng)挖方邊坡高度大于6m時(shí)，自坡腳往上按每個(gè)6m高度將邊坡分成幾級(jí)，在每一6m高度處設(shè)一寬2m的減重臺(tái)。

(2)邊坡地質(zhì)條件　大部分石質(zhì)邊坡屬軟質(zhì)巖邊坡，出露地層為砂巖、砂礫巖、變質(zhì)巖、灰綠巖，風(fēng)化程度不一，全風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化，風(fēng)化界線起伏較大。

2.3 主要施工設(shè)備與材料

(1)主要施工設(shè)備　噴混植生機(jī)、普通卡車、抽水泵、發(fā)電機(jī)、空壓機(jī)各1臺(tái)。

(2)主要材料

　　種子　BPR混和植被種子，按冷暖結(jié)合、草灌結(jié)合、四季常綠的原則進(jìn)行配種。

　　客土　采用天然有機(jī)型培養(yǎng)土，由多種新型微生物菌群發(fā)酵而成，含有氮、磷、鉀及各種微量元素、生長激素，pH值6.0～7.0，飽和容重0.5～0.6t/m3。

　　穩(wěn)定劑　無污染粘結(jié)劑，采用高分子聚合物及天然植物加工而成，能將客土、養(yǎng)生材料、肥料、種子等緊密連接，形成一定厚度的噴播層，并與坡面粘接在一起而不下滑流失。

　　養(yǎng)生材料　采用木質(zhì)纖維，增加連接的強(qiáng)度，使噴播層穩(wěn)定性增強(qiáng)，孝襄高速公路主要采用了無紡布。

　　肥料　采用速效化肥及緩效有機(jī)肥，增加貧瘠邊坡肥力，提供植物生長所需營養(yǎng)。

　　水　噴播用水，選擇無污染水源，就近吸取。

　　金屬網(wǎng)　采用直徑16mm，網(wǎng)孔為5cm×5cm的金屬網(wǎng)。

　　錨桿　掛鍍鋅網(wǎng)的錨桿采用直徑16mm，長度80cm的鋼筋。

2.4 施工工藝

(1)清理邊坡　將容易滑落、影響邊坡穩(wěn)定的巖石處理掉，使坡面盡可能平整以利于噴混植生施工，同時(shí)增加坡面綠化效果；對(duì)于光滑巖面要通過挖掘橫溝等措施進(jìn)行加糙處理，以免客土下滑。

(2)打設(shè)錨桿　錨桿為直徑16mm以上的螺紋鋼，長80cm。錨桿數(shù)量為25根/100m2。錨桿用水泥砂漿加固。

(3)掛網(wǎng)施工　掛網(wǎng)施工時(shí)采用自上而下放卷，相鄰兩卷鍍鋅網(wǎng)分別用綁扎鐵絲連接固定，兩網(wǎng)交接處要求有20cm的重疊。

(4)鋼筋輔助固定　根據(jù)鐵絲網(wǎng)與坡面的接觸情況，對(duì)坡面不平整處，適當(dāng)打入長20～30cm、直徑12mm的輔助錨桿，以使鍍鋅網(wǎng)貼近坡面。

(5)配制客土材料　將粘土打碎過篩，然后將粘土、鋸末、谷殼、水泥、肥料、植物生長劑、土壤穩(wěn)定劑等充分混和，攪拌均勻。

(6)噴混植生　選用專用噴混植生機(jī)，設(shè)備就位后，調(diào)節(jié)輸送泵壓力、出風(fēng)量，使混合料均勻噴射至坡面，自上而下分兩次實(shí)施噴播，第一次噴播厚3cm，待客土穩(wěn)定后(10～20min)再噴播第二次至設(shè)計(jì)厚度，噴播時(shí)在巖性破碎、巖質(zhì)堅(jiān)硬坡段噴層厚度可適當(dāng)增加。

(7)養(yǎng)護(hù)管理　初期養(yǎng)護(hù)需加蓋無紡布，30～45d后待草苗長到一定高度時(shí)揭布；后期養(yǎng)護(hù)時(shí)若天氣長期持續(xù)干旱則應(yīng)適當(dāng)予以澆水養(yǎng)護(hù)。

3　應(yīng)用效果

3.1 綠化效果

　　孝襄高速公路的噴混植生施工完成后，通過對(duì)未成活的進(jìn)行補(bǔ)噴，邊坡綠色植被覆蓋率與可綠化面積之比達(dá)到90%以上，基本可以達(dá)到1年中8個(gè)月以上的常綠效果。

3.2 抗雨水沖刷效果

　　在孝襄高速公路第8合同段噴混植生坡面上進(jìn)行的試驗(yàn)表明，在草坪植被與基材的共同作用下，基材的抗侵蝕性進(jìn)一步增強(qiáng)。從施工2個(gè)月后測試的基材在雨強(qiáng)為100、150及250mm/h時(shí)的基材累積流失量，可以看出隨著雨強(qiáng)的減小，基材的累積流失量顯著降低，由于草坪植被的作用，雨強(qiáng)小于100mm/h后基材就不會(huì)出現(xiàn)流失。隨著時(shí)間的進(jìn)一步延長，草坪植物的根系會(huì)縱橫交錯(cuò)，起到增加土體內(nèi)聚力，提高土體的強(qiáng)度，穩(wěn)固邊坡體的作用。

4　有待進(jìn)一步改進(jìn)和探討的問題

4.1 基質(zhì)配比問題

　　噴射基材的配比是噴混植生中最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的一步，也是所有工序中的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。如何使植物度過漫長的旱季，除選擇適宜的植物品種外，基質(zhì)的配比十分重要。

　　在工程實(shí)踐中，在基質(zhì)方面主要存在兩大問題值得進(jìn)一步探討。一是基質(zhì)板結(jié)(施工1～2年后)導(dǎo)致植物持續(xù)生長困難，覆蓋率降低；二是基質(zhì)剝離、脫落。如何選擇適應(yīng)本地區(qū)(氣溫、年降雨量)基質(zhì)原材料的配合比，解決基質(zhì)的穩(wěn)定性與通透性這一對(duì)矛盾是目前噴混植生生態(tài)防護(hù)的重要課題。

4.2 植物的選擇和配比問題

(1)若選擇單一的草本植物，綠化效果很好，但固坡效果不理想；若選擇灌木植物，短期內(nèi)綠化效果不理想，且基質(zhì)初期養(yǎng)護(hù)時(shí)間過長。為了達(dá)到綠化和邊坡穩(wěn)固的雙重效果，一是要選擇不同季節(jié)的草本植物，二是植入一定數(shù)量的灌木植物，這就提出了各類草籽混播的問題，即各類草籽的比例是多少，也就是說，單位面積內(nèi)各類草籽撒布量的合理性有待進(jìn)一步探討。

(2)本地野生草種應(yīng)用較少，目前邊坡綠化施工中主要采用外來草種，然而外來草種在本地的抗逆性、適應(yīng)性和危害性有待進(jìn)一步探討。若能利用本地野生植物品種特別是本地的野生藤本植物，不僅解決了外來草種的不足之處，而且對(duì)邊坡的景觀及其穩(wěn)定性都有積極的效果。

5 結(jié)語

　　噴混植生技術(shù)在孝襄高速公路上的應(yīng)用取得了一定的綠化及防護(hù)效果，但植物生長情況，如成活率、地上地下生物量、植物群落的優(yōu)勢度、客土厚度、基質(zhì)材料的配比等有待進(jìn)一步的試驗(yàn)研究，噴混植生施工方法的適用條件、植物種類選擇及用量有待進(jìn)一步的改進(jìn)。