客土噴播技術(shù)在山區(qū)高速公路邊坡防護(hù)綠化中的應(yīng)用

1、客土噴播技術(shù)在山區(qū)高速公路邊坡防護(hù)綠化中的應(yīng)用    摘要：對汕梅高速公路梅州至畬江段工程建設(shè)過程中邊坡防護(hù)綠化采用客土噴播技術(shù)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，闡述了客土噴播技術(shù)的基本原理、適用條件、材料組成、技術(shù)特點(diǎn)、應(yīng)用前景以及客土噴播的施工方法、施工工藝等，對我國山區(qū)高速公路邊坡防護(hù)綠化方案提供有益的參考。1 工程概況及防護(hù)條件     汕梅高速公路是廣東省高速公路網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。汕梅高速公路梅州至畬江段工程位于廣東省的東北部，行政區(qū)劃屬梅州市，路線全長278km，雙向4車道，路基寬245 m，設(shè)計(jì)時速80 kndh。路面

2、為水泥混凝土路面。     本項(xiàng)目屬于山嶺重丘區(qū)高速公路，高填深挖較多，最高挖方邊坡達(dá)到了約73 m，最高填方達(dá)到了35 m。高速公路建設(shè)土石方工程數(shù)量巨大，施工造成原地貌及植被破壞嚴(yán)重，對高陡挖方邊坡、巖質(zhì)邊坡植被恢復(fù)困難，防護(hù)工程難度大，如防護(hù)和綠化措施不當(dāng)勢必將造成水土流失，破壞自然環(huán)境，導(dǎo)致高速公路與周圍環(huán)境景觀的不和諧，給司乘人員造成不良的視覺環(huán)境，甚至因防護(hù)、綠化的技術(shù)方案不合理而造成路容景觀單調(diào)、枯燥、乏味，司乘人員易疲勞，嚴(yán)重的會造成司乘人員心理壓力過大、急躁、恐懼等心理反應(yīng)，容易引發(fā)交通事故，給行車安全帶來隱患。另一方面，因防護(hù)、綠化的方案不合理

3、還會造成建設(shè)資金的浪費(fèi)，增大了運(yùn)營管養(yǎng)的難度和成本。     由于公路邊坡綠化是近幾年才在國內(nèi)興起，許多地方對穩(wěn)定石質(zhì)和硬土質(zhì)邊坡的防護(hù)還停留在傳統(tǒng)的硬質(zhì)防護(hù)措施如混凝土噴錨、漿砌片石護(hù)坡、漿砌石擋墻等。這些傳統(tǒng)的工程防護(hù)成本高，破壞了公路景觀，對生態(tài)植被造成永久性破壞。由于該方法對邊坡形成了封閉，部分邊坡因地下水不能及時排出而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)、坍塌等病害出現(xiàn)。所以山區(qū)高速公路的邊坡防護(hù)技術(shù)方案必須予以高度重視。 11 地形、地貌及地質(zhì)     本項(xiàng)目路線經(jīng)過山嶺重丘區(qū)，海拔高度在8O170 m之間，全線地形復(fù)雜，溝谷縱橫，山巒

4、起伏，植被茂盛，水系發(fā)育復(fù)雜。路線區(qū)內(nèi)出露的地層有第四系、白堊系、侏羅系、前泥盆系侵入巖等。巖性主要有石英砂巖、粉砂巖、頁巖、泥巖、礫巖、花崗巖及混合花崗巖等，多呈灰色和紅色。露出部分風(fēng)化嚴(yán)重、破碎，石質(zhì)較硬或軟硬夾層。沿線土質(zhì)主要是高液限粘性土。對邊坡防護(hù)而言，巖性總體評價差，對防護(hù)不利。 12 水文     區(qū)內(nèi)可分為低山丘陵區(qū)，山麓溝谷區(qū)2個地質(zhì)單元。兩單元的地下水賦存條件及分布規(guī)律具有明顯差異。低山丘陵區(qū)巖質(zhì)主要以泥質(zhì)砂巖、變質(zhì)砂巖等組成，巖石堅(jiān)硬致密，地下水賦存條件差，賦水性極為不均勻。 13 氣候    

5、; 路線位于我國低緯度地區(qū)，臨近海洋，屬亞熱帶季風(fēng)性氣候。晝夜溫差大，溫和潮濕，雨水充沛，四季常青。年平均氣溫212，最高氣溫達(dá)395，最低氣溫-73。年平均日照時間2 000 h，年降雨量達(dá)1 800 2 000 mm以上，多集中在5月-8月，相對濕度較大。 2 原設(shè)計(jì)防護(hù)、綠化方案     原設(shè)計(jì)防護(hù)工程大量采用漿砌片石護(hù)面墻、擋土墻、抗滑樁、錨桿、漿砌片石滿鋪、漿砌片石拱形骨架防護(hù)等技術(shù)方案。土質(zhì)下邊坡主要采用植本地草綠化防護(hù)，上邊坡采用植臺灣草綠化防護(hù)。技術(shù)單一， 缺乏針對性。 3 防護(hù)、綠化技術(shù)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)   

6、  首先對全線挖方高邊坡的巖質(zhì)、土質(zhì)、水理情況、邊坡的裂隙發(fā)育情況、整體穩(wěn)定性逐個進(jìn)行評估論證。參考國內(nèi)外高速公路邊坡防護(hù)、綠化的發(fā)展動態(tài)及設(shè)計(jì)理念，結(jié)合本項(xiàng)目的特點(diǎn)，在邊坡防護(hù)、綠化的設(shè)計(jì)方案、治理理念上進(jìn)行有益的探索，確定本項(xiàng)目高邊坡防護(hù)、綠化的治理原則。通過防護(hù)、綠化工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使本項(xiàng)目的防護(hù)綠化達(dá)到路容景觀與自然景觀和諧、水土保持良好的效果。近年來國外非常重視生態(tài)防護(hù)，基本廢除了漿砌片石、掛網(wǎng)噴漿等硬性措施，多采取柔性生態(tài)防護(hù)方案。結(jié)合國內(nèi)技術(shù)條件，經(jīng)研究，本工程提出邊坡防護(hù)的治理理念是：穩(wěn)定為首、剛?cè)嵯酀?jì)、草木結(jié)合、和諧自然、經(jīng)濟(jì)美觀。邊坡綠化設(shè)計(jì)基本理念是：確保邊坡的

7、穩(wěn)定，保護(hù)自然環(huán)境，最大限度地恢復(fù)在公路修建過程中被破壞的生態(tài)環(huán)境，以中遠(yuǎn)期效果為主，兼顧前期效果，注重喬、灌、草、花有機(jī)結(jié)合，立體配置，努力建設(shè)一條持久、生態(tài)、和諧自然的綠色通道。     防護(hù)工程的治理原則：原則上采用剛?cè)嵯酀?jì)的防護(hù)治理方法，少用或不用外觀差、造價高、施工困難的護(hù)面墻、高大擋墻等圬工砌體防護(hù)方案。對整體欠穩(wěn)定的挖方邊坡或有潛在滑動面的邊坡及局部不穩(wěn)定的邊坡通過采取放緩邊坡主動卸載、錨桿格子梁、錨索格子梁、坡腳矮擋墻、抗滑樁等防護(hù)支擋措施，采用動態(tài)設(shè)計(jì)、動態(tài)施工的方法，采取剛性防護(hù)措施確保挖方邊坡的穩(wěn)定、安全。綠化防護(hù)原則：(1)對填方邊坡主要采

8、用鄉(xiāng)土草種、灌木及喬木花草混種混植進(jìn)行綠化。鄉(xiāng)土植被生命力強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)、容易成活、不需要養(yǎng)護(hù)，與周圍自然植被相協(xié)調(diào)；(2)對挖方土質(zhì)高邊坡主要采用三維網(wǎng)植鄉(xiāng)土草、溝槽噴播鄉(xiāng)土草籽、滿鋪臺灣草的綠化方案；(3)對挖方巖質(zhì)邊坡及綠化困難的邊坡采用客土噴播的綠化新技術(shù)。 4 本項(xiàng)目應(yīng)用客土噴播技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 41 本項(xiàng)目巖質(zhì)邊坡情況     本項(xiàng)目路線經(jīng)過的是山嶺重丘區(qū)，高填深挖較多，30 m以上挖方高邊坡多達(dá)32處，多數(shù)為裂隙發(fā)育、風(fēng)化嚴(yán)重的巖質(zhì)邊坡。對于巖質(zhì)邊坡原設(shè)計(jì)坡率第一級為1：035，第二級為1：05，第三級為1：075，第四級以上為1：1

9、。原設(shè)計(jì)巖質(zhì)邊坡均采用護(hù)面墻的方案，沒有綠化措施。設(shè)計(jì)優(yōu)化后，對于破碎、有潛在滑動面的巖質(zhì)邊坡通過剛性骨架防護(hù)后，采用生態(tài)防護(hù)措施進(jìn)行防護(hù)和綠化，很少采用漿砌片石及掛網(wǎng)噴漿等圬工防護(hù)形式。 42 巖質(zhì)邊坡綠化方案比選     通過分析、論證、比較，確定巖質(zhì)邊坡綠化采用客土噴播的技術(shù)。剛?cè)峤Y(jié)合，以生態(tài)防護(hù)為主，結(jié)合自然環(huán)境，綠化體現(xiàn)地域化與自然景觀及人文景觀相協(xié)調(diào)，使路容路貌簡潔、環(huán)保、和諧。本工程對于硬巖、軟巖、硬土等較貧瘠的挖方邊坡上種草綠化，經(jīng)多方案比較最后采用客土噴播技術(shù)。 43 客土噴播技術(shù) 431 基本原理  &#

10、160;  客土噴播技術(shù)是將客土(植物生存的基礎(chǔ)材料)、纖維、侵蝕防止劑、長效緩釋性肥料和種子等按一定比例配合，加入專用設(shè)備中充分混合攪拌后，通過空氣壓縮機(jī)壓縮空氣噴射到坡面上形成所需要的生育基礎(chǔ)。對裂隙發(fā)育的硬巖坡面、軟巖坡面、砂地、貧瘠地、酸性及堿性土壤等植物生長困難地區(qū)，     該技術(shù)形成的耐侵蝕性生育基礎(chǔ)使邊坡盡快恢復(fù)草本群落成為可能，從而達(dá)到防護(hù)及綠化邊坡的目的。 (1)客土噴播的土壤學(xué)原理     土壤是植物生長的基礎(chǔ)，不同的植物對生長基礎(chǔ)厚度、生長條件的要求不同，對于一般土壤而言，植物所需土層最小厚

11、度如表1所示。由于有機(jī)質(zhì)生育基礎(chǔ)具有比一般土壤優(yōu)良的保水及保肥性，植物在其中生長所需厚度比表1要小。決定噴播厚度主要有3個因素：邊坡巖質(zhì)情況、年降雨量及挖方邊坡坡度，如表24所示。除厚度外，植物對土壤的化學(xué)性質(zhì)和物理結(jié)構(gòu)也有相應(yīng)的要求。一般來說，土壤過酸或過堿都不利于植物生長；土壤過疏、過密，或團(tuán)粒結(jié)構(gòu)差，都會影響植物生長。因此，在客土材料的選擇和配比時要充分考慮這些因素。  (2)客土噴播的生態(tài)學(xué)原理     穩(wěn)定的植物群落應(yīng)具備以下基本特征： 是長期演替的結(jié)果，能適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂颉⑼寥罈l件； 立體結(jié)構(gòu)，喬、灌、草有機(jī)結(jié)合，分布合理；

12、 能自我繁衍，生態(tài)功能強(qiáng)。本項(xiàng)目進(jìn)行客土噴播綠化，選擇植物時主要從生態(tài)學(xué)的角度出發(fā)，盡可能采用鄉(xiāng)土植物種類，并且模擬自然群落，采取喬、灌、草合理配置。 432 客土噴播的材料要求 (1)種子：選擇抗性好、適應(yīng)性強(qiáng)、耐瘠薄、耐旱的優(yōu)良灌木及草本植物混播，如鄉(xiāng)土喬木、灌木、草種子。 (2)客土材料：以天然有機(jī)質(zhì)土壤改良材料為主體，混入含各種對植物生長有益的有機(jī)質(zhì)及無機(jī)質(zhì)材料。 (3)料、營養(yǎng)材料：采用高效化學(xué)合成肥料及緩效肥料，提供植物生長不同時期所需營養(yǎng)。 (4)穩(wěn)定劑：采用木質(zhì)纖維，增加混合料強(qiáng)度及孔隙率，使噴播層穩(wěn)定性增強(qiáng)。 (5)粘結(jié)劑：采用高分子聚合物及天然植物加工而成，使噴播

13、材料在其作用下相互緊密連接形成一定厚度的噴播層，并與坡面表面粘結(jié)在一起而不下滑流失，形成良好的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。 (6)水：普通植物生長所需水分，要求采用無污染水。 433 客土噴播技術(shù)的適用條件    裂隙發(fā)育的基巖坡面、砂地、貧瘠地、鹽堿地等酸性及堿性土壤等植物生長困難的地區(qū)、硬土質(zhì)邊坡、軟巖邊坡、風(fēng)化的巖質(zhì)邊坡、坡度較陡的邊坡等。在錨桿格子梁、錨索格子梁、人字形骨架防護(hù)、拱形骨架防護(hù)、直接綠化等防護(hù)形式中均可采用此綠化方案和技術(shù)。 泥狀客土噴播特別適用于風(fēng)化巖、土壤比較少的軟巖及土壤硬度較高的土質(zhì)坡面。能夠在這些綠化比較困難的坡面，通過添加營養(yǎng)土，創(chuàng)造植物生長條件，

14、達(dá)到綠化的目的。    (1)客土噴播與一般的噴播最明顯的區(qū)別在于，它可以在土壤比較貧瘠、高硬度的坡面上進(jìn)行綠化施工。     (2)偏陡的坡面，可與掛網(wǎng)、菱形及拱形骨架防護(hù)相結(jié)合。既增加了邊坡穩(wěn)定性又可以達(dá)到綠化的目的。與其它防護(hù)方法如漿砌護(hù)坡比較，具有安全和經(jīng)濟(jì)特性，效果是其它方法無法比擬的。 44 本項(xiàng)目客土噴播的應(yīng)用 441 材料組成     種子：本地區(qū)植被種類很多，根據(jù)本項(xiàng)目邊坡的巖質(zhì)、土質(zhì)情況、氣候情況、綠化要求選擇了狗牙根、百喜草、柱花草、知鳳草等；客土材料：當(dāng)?shù)氐膬?yōu)質(zhì)

15、耕植土；肥料：微生物菌體，N、P、K，微量元素合成肥料；營養(yǎng)材料：生長激素，PH值為6070，飽和容重為05 06 tm3；穩(wěn)定劑：木質(zhì)纖維；粘結(jié)劑：高分子聚合物；水：普通的灌溉用水。 442 主要施工設(shè)備     主要設(shè)備：客土噴播機(jī)(空氣壓縮機(jī))、輸送管、普通卡車、抽水泵、自動震動篩。 443 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)     (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。將處理加工過的樹皮、纖維、養(yǎng)生材料、植物種子與少量的當(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 噴于坡面上。 &

16、#160;   (2)噴播設(shè)備性能優(yōu)良，使巖石坡面不具備植物生長條件的高大邊坡完全可以實(shí)現(xiàn)綠化。     (3)植物生長狀態(tài)良好且可持續(xù)發(fā)展性優(yōu)。由于生長基礎(chǔ)是由有機(jī)物、各種土壤改良材料、化肥等構(gòu)成，所以它具有優(yōu)良的對植物生長最重要的保水、保肥及透氣性。     (4)可與工程防護(hù)方法結(jié)合應(yīng)用。在邊坡陡急、基巖不穩(wěn)定的條件下，可先使用格子梁及噴錨方法使邊坡穩(wěn)定，然后再使用本方法進(jìn)行綠化。     (5)由于客土的應(yīng)用，為灌木和樹木的根系提供了良好的生長基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)草、灌、喬合理的植物

17、群落配比，達(dá)到建成后路域植被與自然植被融為一體的效果。     (6)抑制山體風(fēng)化。有機(jī)質(zhì)生長基礎(chǔ)與噴混植生及噴漿相比，有機(jī)質(zhì)生長基礎(chǔ)隔熱性大，外界氣溫變化對山體的熱傳導(dǎo)小，可抑制由氣溫變化引起的山體風(fēng)化及減輕凍結(jié)。     (7)抗雨水侵蝕性強(qiáng)。由于生長基礎(chǔ)混合料中有粘合劑，且通過空壓噴付于坡面，形成具有一定強(qiáng)度及厚度的面層結(jié)構(gòu)。加之植物發(fā)芽及初期生長快，很快將表面覆蓋，能在短期內(nèi)發(fā)揮植物的防雨水侵蝕效果。     (8)喬、灌、草群落在坡面上很好種植。由于灌木根系可扎入巖石縫隙，在固土護(hù)坡效果上，起到

18、比草本植物更可靠的作用，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。     (9)經(jīng)濟(jì)美觀。與護(hù)面墻、掛網(wǎng)噴漿相比較，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和美觀性，單價不到普通2530 em厚漿砌片石護(hù)面墻單價的一半，具有明顯的經(jīng)濟(jì)可行性。應(yīng)用客土噴播技術(shù)，防護(hù)綠化工程水土保持好、經(jīng)濟(jì)性好、使用壽命長、機(jī)械化程度高、施工干擾小、 美觀自然且不需要養(yǎng)護(hù)。 444 施工順序及注意事項(xiàng)     施工順序：邊坡開挖明、暗排水施工邊坡剛性骨架防護(hù)邊坡表面清理、修飾邊坡巖、土質(zhì)酸堿度檢測酸堿性巖、土的中和處理(在肥料中添加中和劑) 客

19、土材料的準(zhǔn)備(草、灌木、喬木、耕植土、粘結(jié)劑、穩(wěn)定劑、水) 設(shè)備調(diào)試生產(chǎn)檢驗(yàn)噴播效果調(diào)整后規(guī)模生產(chǎn)。     注意事項(xiàng)：     (1)邊坡開挖要采取動態(tài)施工的方法，注意觀測邊坡的穩(wěn)定性，邊開挖、邊完善排水并同步進(jìn)行剛性骨架防護(hù)工程施工；     (2)邊坡防護(hù)要動態(tài)設(shè)計(jì)，巖土工程復(fù)雜多變，要根據(jù)邊坡開挖巖質(zhì)情況與勘探資料核對，對設(shè)計(jì)方案及時進(jìn)行調(diào)整，確保邊坡穩(wěn)定；    (3)對邊坡的巖質(zhì)情況、裂隙發(fā)育情況、水理情況、酸堿度等進(jìn)行分析、測試，做到一坡一客土噴播配比方案；     (4)施工時注意天氣的變化，大雨前禁止施工，以防突然降雨造成沖刷破壞；     (5