高速公路巖石邊坡客土噴播生態(tài)防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

1、國(guó)外建材科技2004 年第 25 卷第 5 期高速公路巖石邊坡客土噴播生態(tài)防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用鄒維列1蔣英明2 林曉玲3(1. 武漢大學(xué); 2. 三門建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站; 3. 浙江中技建設(shè)科技開(kāi)發(fā)有限公司)摘要: 路基邊坡的防護(hù)和綠化是緊密聯(lián)系的, 應(yīng)該綜合起來(lái)考慮采取工程和植被相結(jié)合的措施, 這就需要運(yùn)用綜合治理和生態(tài)防護(hù)的概念來(lái)選擇方案。 客土噴播技術(shù)就是這些生態(tài)防護(hù)措施的典型代表。 詳細(xì)闡述了客土噴播技 術(shù)的原理、所用材料及應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞: 客土噴播; 巖石邊坡; 生態(tài)防護(hù)高速公路的建設(shè)在極大地推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí), 也帶來(lái)了嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題, 如: 大量高填深挖破 壞了原始巖土的穩(wěn)定性, 導(dǎo)

2、致了許多不穩(wěn)定因素, 給 生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)隱患; 大量填挖工程及防護(hù)工程 破壞了原始地貌, 使得沿線植被難以恢復(fù); 植被破壞加劇了水土流失; 運(yùn)營(yíng)期間還存在尾氣和噪音等污 染。 歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)較早重視保護(hù)生態(tài)環(huán) 境。 這些國(guó)家將生態(tài)保護(hù)和恢復(fù)措施納入了高速公 路建設(shè)之中, 并且為此進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究和實(shí)踐。以往針對(duì)公路邊坡按防護(hù)和綠化 2 種問(wèn)題分別采取措 施, 這樣往往顧此失彼。 實(shí)際上, 路基邊坡的防護(hù)和 綠化是緊密聯(lián)系的, 應(yīng)該將其綜合起來(lái)考慮, 采取工 程和植被相結(jié)合的措施。 這就需要運(yùn)用綜合治理和生態(tài)防護(hù)的概念來(lái)選擇方案。 如今這些國(guó)家已經(jīng)基本廢除了漿砌片石和噴射水泥砂漿護(hù)面等

3、破壞自然環(huán)境的工藝在邊坡防護(hù)中的大量應(yīng)用, 取而代之的 是各種帶有柔性支護(hù)和綠化功能的生態(tài)防護(hù)措施?？屯羾姴ゼ夹g(shù)就是這些生態(tài)防護(hù)措施的典型代表。1客土噴播的基本原理由于普通的液壓噴播植草技術(shù)提供的植物生長(zhǎng) 環(huán)境薄弱, 草種對(duì)地質(zhì)和氣候的適應(yīng)性差, 因此養(yǎng)護(hù) 成本高, 且容易衰退。 從 20 世紀(jì) 80 年代開(kāi)始, 日本 在濕法噴播技術(shù)的基礎(chǔ)上, 開(kāi)發(fā)出了客土噴播技術(shù), 施工中添加了客土、纖維和粘結(jié)劑等, 噴播厚度達(dá) 1 10 cm , 可以在石質(zhì)邊坡等條件很差的地段建立很 好的植被。 該技術(shù)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

4、入專用設(shè)備中充分混合后, 通過(guò) 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。 客土噴播技術(shù)現(xiàn)在不僅在日本40得到了廣泛應(yīng)用, 而且已在韓國(guó)、臺(tái)灣、印度、尼泊 爾、吉布提等國(guó)家和地區(qū)進(jìn)行了推廣, 為世界公路綠 化和自然保護(hù)做出了貢獻(xiàn)。1. 1土壤學(xué)原理土壤是植物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)。 不同的植物對(duì)生長(zhǎng)基 礎(chǔ)厚度的要求不同。對(duì)于一般土壤而言, 植物所需土 層最小厚度見(jiàn)表 1。表 1植物生長(zhǎng)基礎(chǔ)的厚度要求分類生存最小厚度 cm生長(zhǎng)最小厚度 cm草本1530 小灌木3045 大灌木4560 淺根系喬木6090 深根系喬木90150 由于有機(jī)質(zhì)生育基礎(chǔ)材料具有比一般土壤優(yōu)良 的保水及保肥性

5、, 植物在其中生長(zhǎng)所需厚度比表 1 要小。除厚度外, 植物對(duì)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(lái)說(shuō), 土壤過(guò)酸或過(guò)堿都不利 于植物生長(zhǎng); 土壤過(guò)疏、過(guò)密, 或團(tuán)粒結(jié)構(gòu)差, 都會(huì)影 響植物生長(zhǎng)。因此, 在客土材料的選擇和配比時(shí)要充 分考慮這些因素。1. 2生態(tài)學(xué)原理穩(wěn)定的植物群落具備以下基本特征: (1) 是長(zhǎng)期 演替的結(jié)果, 能適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂?、土壤條件; (2) 立體 結(jié)構(gòu), 喬、灌、草有機(jī)結(jié)合, 分布合理; ( 3) 能自我繁 衍, 生態(tài)功能強(qiáng)。因此進(jìn)行客土噴播綠化, 選擇植物時(shí)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。國(guó)外

6、建材科技2004 年第 25 卷第 5 期2客土噴播所需的主要材料(1) 種子: 選擇適應(yīng)性強(qiáng)、耐瘠薄、耐旱的優(yōu)良灌 木及草本植物混播。(2) 客土混合料: 以天然有機(jī)質(zhì)土壤改良材料為 主體, 混入含各種對(duì)植物生長(zhǎng)有效的有機(jī)質(zhì)及無(wú)機(jī) 質(zhì)材料。(3) 養(yǎng)生材料: 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)。(4) 粘結(jié)劑: 采用高分子聚合物及天然植物加工 而成。 使噴播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)。(5) 肥料: 采用高效化學(xué)合成肥料及緩效肥料,提供植物生長(zhǎng)不同時(shí)期所需營(yíng)養(yǎng)。(6) 水: 選擇無(wú)

7、污染水源作為噴播用水。 客土噴播以實(shí)現(xiàn)完全綠化為目標(biāo), 使用專門的機(jī)械設(shè)備, 盡最大可能將客土噴播于土地條件差的區(qū)域, 創(chuàng)造一個(gè)類似表土的表層結(jié)構(gòu), 建立植物生長(zhǎng) 的基礎(chǔ)?？屯敛粌H對(duì)植物, 而且對(duì)微生物創(chuàng)造了適宜的生存空間, 成為物質(zhì)循環(huán)的一個(gè)重要部分, 對(duì)維持 自然生態(tài)起到舉足輕重的作用。3客土噴播技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)(1) 植物生育狀態(tài)良好且可持續(xù)發(fā)展性優(yōu)。由于生育基礎(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(duì)植物生長(zhǎng)最重要的保水、 保肥及透氣性。(2) 抑制山體風(fēng)化。有機(jī)質(zhì)生育基礎(chǔ)與噴混植生 及噴漿相比, 有機(jī)質(zhì)生育基礎(chǔ)隔熱性大, 外界氣溫變化對(duì)山體的熱傳導(dǎo)小, 可抑制由

8、氣溫變化引起的山體風(fēng)化及減輕凍結(jié)。(3) 抗雨水侵蝕性。由于生育基礎(chǔ)混合料中有粘合劑, 且通過(guò)空壓噴于坡面, 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(zhǎng)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。(4) 可與工程防護(hù)方法結(jié)合應(yīng)用。 在邊坡陡急、 巖基不穩(wěn)定等條件下, 可先使用格籠及噴錨工法使 山林穩(wěn)定, 之后再使用本方法進(jìn)行綠化。(5) 經(jīng)濟(jì)美觀: 與護(hù)面墻、掛網(wǎng)噴漿比有明顯的 經(jīng)濟(jì)效益和美觀性。4客土噴播與其它防護(hù)工程對(duì)比表 2 和表 3 將客土噴播和噴混植草, 以及片石 護(hù)坡和掛網(wǎng)噴混凝土等防護(hù)工程的特性進(jìn)行比較。表 2幾種防護(hù)方式比較片石護(hù)坡噴混植草掛網(wǎng)

9、噴混客土噴播適用范圍 局部穩(wěn)定性局部穩(wěn)定性局部穩(wěn)定性局部穩(wěn)定性 地質(zhì)情況整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定風(fēng)化較嚴(yán)重風(fēng)化較嚴(yán)重 巖石邊坡巖石邊坡 經(jīng)濟(jì)性200 25080 100130 150120 160(元·m - 2 )美觀性 差 好差好 水土保持 差 好差好 使用壽命較差較好差好 機(jī)械化程度 低 高低高 施工干擾大小大小 表 3噴混植草和客土噴播比較噴混植草客土噴播適用地質(zhì)硬石、軟石 軟石、硬石、堅(jiān)石 坡度11. 2 10. 311. 5 10. 75 厚度 cm8 153 12 土壤改良無(wú)有混合料有機(jī)混合料有機(jī)混合料 植物草本草、木本 壽命 長(zhǎng)長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)有少量養(yǎng)護(hù)無(wú)需養(yǎng)護(hù)5應(yīng)用實(shí)

10、例圖 1、圖 2、圖 3 為該技術(shù) 2000 年在某高速公路 巖石邊坡應(yīng)用的情況。采用客土噴播, 取消了大量破 壞環(huán)境的漿砌片石和混凝土防護(hù)形式, 取得了良好 的效果。 其應(yīng)用情況如下: 巖性為泥質(zhì)砂巖、裂隙發(fā) 育、巖性破碎。 坡比為 10. 75 或 11, 面積約 1. 7圖 1客土噴播施工前的邊坡圖 2客土噴播施工中41國(guó)外建材科技2004 年第 25 卷第 5 期萬(wàn) m 2。噴播厚度為 6 8 cm , 掛網(wǎng)情況為: 部分地段無(wú) 網(wǎng)、部分地段單層網(wǎng)、部分地段立體網(wǎng) ( 雙層網(wǎng))。 采用的錨桿分長(zhǎng)錨桿(2 m ) 和短錨桿(0. 2 0. 4 m )。圖 3客土噴播完成 3 個(gè)月后的邊坡

11、6結(jié)論客土噴播是將土木工程、環(huán)保工程、生態(tài)工程及 植物學(xué)等學(xué)科充分結(jié)合, 整治邊坡的有效方法, 它以 柔性護(hù)面墻的形式表達(dá)了建立“生態(tài)高速”的理念。從掌握的資料來(lái)看, 客土噴播在良好的設(shè)計(jì)和 施工情況下, 其防護(hù)效果好, 而且綠化效果可以覆蓋整個(gè)坡面。由于其造價(jià)略低于掛網(wǎng)噴混凝土等, 因此 相比之下有一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。該方法在日本、歐 美和臺(tái)灣等國(guó)家和地區(qū)應(yīng)用比較多且日臻成熟。 愿該技術(shù)在國(guó)內(nèi)能夠得到更大的發(fā)展和提高, 也希望 通過(guò)該技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用能夠促進(jìn)我國(guó)土木工程領(lǐng)域中環(huán)境保護(hù)工程技術(shù)的發(fā)展。參考文獻(xiàn)1Ko e rne r R M . D e sign w ith Geo syn th

12、 e t ic s M . 4 th ed it io n, new J e r sey: P ren t ice H a ll, 1999.2 張季如. 綠色生態(tài)護(hù)坡材料與邊坡侵蝕防護(hù)技術(shù)的研 究D . 武漢: 武漢理工大學(xué), 2002.3王釗. 國(guó)外土工合成材料的應(yīng)用研究 M . 香港: 現(xiàn) 代知識(shí)出版社, 2002.收稿日期: 2004 08 05.鄒維列: 男, 1969 年生, 博士生, 講師; 武漢, 武漢大學(xué)土木建 筑工程學(xué)院 (430072).水利部科技推廣中心資助 (00437201000081).立陶宛將新建木板材廠據(jù)立通社報(bào)道, 立陶宛主要家具企業(yè)將共同投資 4 300 多萬(wàn)歐元興建新的木板材廠, 年生產(chǎn)能力為 30 萬(wàn) 35 萬(wàn)m 3 目前立全國(guó)有兩家木板材廠, 年生產(chǎn)能力為 26 萬(wàn)m 3。 (張 景)(摘自中國(guó)建材報(bào))世界部分地區(qū)住宅建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比 (w ·m 2k ) - 1地區(qū)外墻外窗屋面中國(guó)北京1