客土噴播技術在山區(qū)高速公路邊坡防護綠化中的應用

經(jīng)典文檔學習資料應用方案 客土噴播技術在山區(qū)高速公路邊坡防護綠化中的應用 作者：呂大偉 楊永紅 摘要： 對汕梅高速公路梅州至畬江段工程建設過程中邊坡防護綠化采用客土噴播技術進行經(jīng)驗總結，闡述了客土噴播技術的基本原理、適用條件、材料組成、技術特點、應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)高速公路邊坡防護綠化方案提供有益的參考。 1 工程概況及防護條件 汕梅高速公路是廣東省高速公路網(wǎng)絡的重要組成部分。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 27 8km，雙向 4 車道，路基寬 24 5 m，設計時速 80 kndh。路面為水泥混凝土路面。 本項目屬于山嶺重丘區(qū)高速公路，高填深挖較多，最高挖方邊坡達到了約 73 m，最高填方達到了 35 m。高速公路建設土石方工程數(shù)量巨大，施工造成原地貌及植被破壞嚴重，對高陡挖方邊坡、巖質邊坡植被恢復困難，防護工程難度大，如防護和綠化措施不當勢必將造成水土流失，破壞自然環(huán)境，導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、綠化的技術方案不合理而造成路容景觀單調、枯燥、乏味，司乘人員易疲勞，嚴重的會造成司乘人員心理壓力過 大、急躁、恐懼等心理反應，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、綠化的方案不合理還會造成建設資金的浪費，增大了運營管養(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)定石質和硬土質邊坡的防護還停留在傳統(tǒng)的硬質防護措施如混凝土噴錨、漿砌片石護坡、漿砌石擋墻等。這些傳統(tǒng)的工程防護成本高，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致邊坡經(jīng)典文檔學習資料應用方案 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技術方案必須予以高度重視 。 1 1 地形、地貌及地質 本項目路線經(jīng)過山嶺重丘區(qū)，海拔高度在 8O 170 m 之間，全線地形復雜，溝谷縱橫，山巒起伏，植被茂盛，水系發(fā)育復雜。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。露出部分風化嚴重、破碎，石質較硬或軟硬夾層。沿線土質主要是高液限粘性土。對邊坡防護而言，巖性總體評價差，對防護不利。 1 2 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)巖質主要以泥質砂巖、變質砂巖等組成，巖石堅硬致密，地下水賦存條件差，賦水性極為不均勻。 1 3 氣候 路線位于我國低緯度地區(qū)，臨近海洋，屬亞熱帶季風性氣候。晝夜溫差大，溫和潮濕，雨水充沛，四季常青。年平均氣溫 21 2 ，最高氣溫達 39 5 ，最低氣溫 -7 3 。年平均日照時間 2 000 h，年降雨量達 1 800 2 000 mm 以上，多集中在 5 月 -8 月，相對濕度較大。 經(jīng)典文檔學習資料應用方案 2 原設計防護、綠化方案 原設計防護工程大量采用漿砌片石護面墻 、擋土墻、抗滑樁、錨桿、漿砌片石滿鋪、漿砌片石拱形骨架防護等技術方案。土質下邊坡主要采用植本地草綠化防護，上邊坡采用植臺灣草綠化防護。技術單一， 缺乏針對性。 3 防護、綠化技術方案的優(yōu)化設計 首先對全線挖方高邊坡的巖質、土質、水理情況、邊坡的裂隙發(fā)育情況、整體穩(wěn)定性逐個進行評估論證。參考國內(nèi)外高速公路邊坡防護、綠化的發(fā)展動態(tài)及設計理念，結合本項目的特點，在邊坡防護、綠化的設計方案、治理理念上進行有益的探索，確定本項目高邊坡防護、綠化的治理原則。通過防護、綠化工程的優(yōu)化設計，使本項目的防護綠 化達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，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)防護方案。結合國內(nèi)技術條件，經(jīng)研究，本工程提出邊坡防護的治理理念是：穩(wěn)定為首、剛柔相濟、草木結合、和諧自然、經(jīng)濟美觀。邊坡綠化設計基本理念是：確保邊坡的穩(wěn)定，保護自然環(huán)境，最大限度地恢復在公路修建過程中被破壞的生態(tài)環(huán)境，以中遠期效果為主，兼顧前期效果，注重喬、灌、草、花有機結合，立體配置，努力建設一條持久、生態(tài)、和諧自然的綠色通道。 防護工程的治理原則：原則上采用剛 柔相濟的防護治理方法，少用或不用外觀差、造價高、施工困難的護面墻、高大擋墻等圬工砌體防護方案。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、抗滑樁等防護支擋措施，采用動態(tài)設計、動態(tài)施工的方法，采取剛性防護措施確保挖方邊坡的穩(wěn)定、安全。綠化防護原則： (1)對填方邊經(jīng)典文檔學習資料應用方案 坡主要采用鄉(xiāng)土草種、灌木及喬木花草混種混植進行綠化。鄉(xiāng)土植被生命力強、適應性強、容易成活、不需要養(yǎng)護，與周圍自然植被相協(xié)調； (2)對挖方土質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)對挖方巖質邊坡及綠化困難的邊坡采用客土噴播的綠化新技術。 4 本項目應用客土噴播技術的經(jīng)驗總結 4 1 本項目巖質邊坡情況 本項目路線經(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 32 處，多數(shù)為裂隙發(fā)育、風化嚴重的巖質邊坡。對于巖質邊坡原設計坡率第一級為 1： 0 35，第二級為 1： 0 5，第三級為 1： 0 75，第四級以上為 1： 1。原設計巖質邊坡均采用護面墻的方案，沒有綠化措施。設計優(yōu)化后，對于破碎、有潛在滑動面的巖質邊坡通過剛性骨架防 護后，采用生態(tài)防護措施進行防護和綠化，很少采用漿砌片石及掛網(wǎng)噴漿等圬工防護形式。 4 2 巖質邊坡綠化方案比選 通過分析、論證、比較，確定巖質邊坡綠化采用客土噴播的技術。剛柔結合，以生態(tài)防護為主，結合自然環(huán)境，綠化體現(xiàn)地域化與自然景觀及人文景觀相協(xié)調，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。 4 3 客土噴播技術 經(jīng)典文檔學習資料應用方案 4 3 1 基本原理 客土噴播技術是將客土 (植物生存的基礎材料 )、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，加入專用設備中充分混合攪拌后，通過空氣壓縮機壓縮空氣噴射到坡面上形成所需要的生育基礎。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)， 該技術形成的耐侵蝕性生育基礎使邊坡盡快恢復草本群落成為可能，從而達到防護及綠化邊坡的目的。 (1)客土噴播的土壤學原理 土壤是植物生長的基礎，不同的植物對生長基礎厚度、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度如表 1 所示。由于有機質生育基礎具有比一般土壤優(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：邊坡巖質情況、年降雨量及挖方邊坡坡度，如表2 4 所示。除厚度外，植物對土壤的化學性質和物理結構也有相應的要求。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，或團粒結構差，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。 經(jīng)典文檔學習資料應用方案 (2)客土噴播的生態(tài)學原理 穩(wěn)定的植物群落應具備以下基本特征： 是長期演替的結果，能適應當?shù)氐臍夂颉⑼寥罈l件； 立體結構，喬、灌、草有機結合，分布合理； 能自我繁衍，生態(tài)功能強。本項目進行客土噴播綠化，選擇植物時主要從生態(tài)學的角度出發(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。 經(jīng)典文檔學習資料應用方案 4 3 2 客土噴播的材料要求 (1)種子：選擇抗性好、適應性強、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：以天然有機質土壤改良材料為主體，混入含各種對植物生長有益的有機質及無機質材料。 (3)料、營養(yǎng)材料：采用高效化學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：采用木質纖維，增加混合料強度及孔隙率，使噴播層穩(wěn)定性增強。 (5)粘結劑：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，并與坡面表面粘結在一起而不下滑流失，形成良好的團粒結構。 (6)水：普通植物生長所需水分，要求采用無污 染水。 4 3 3 客土噴播技術的適用條件 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)、硬土質邊坡、軟巖邊坡、風化的巖質邊坡、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、拱形骨架防護、直接綠化等防護形式中均可采用此綠化方案和技術。 泥狀客土噴播特別適用于風化巖、土壤比較少的軟巖及土壤硬度較高的土質坡面。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，達到綠化的目的。 (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、高硬度的坡面上進行綠化施工。 經(jīng)典文檔學習資料應用方案 (2)偏陡的坡面，可與掛網(wǎng)、菱形及拱形骨架防護相結合。既增加了邊坡穩(wěn)定性又可以達到綠化的目的。與其它防護方法如漿砌護坡比較，具有安全和經(jīng)濟特性，效果是其它方法無法比擬的。 4 4 本項目客土噴播的應用 4 4 1 材料組成 種子：本地區(qū)植被種類很多，根據(jù)本項目邊坡的巖質、土質情況、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?shù)氐膬?yōu)質耕植土；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 6 07 0，飽和容重為 0 5 0 6 t m3；穩(wěn)定劑：木質纖維；粘結劑：高分子聚合物；水：普通的灌溉用水。 4 4 2 主要施工設備 主要設備：客土噴播機 (空氣壓縮機 )、輸送管、普通卡車、抽水泵、自動震動篩。 4 4 3 技術特點和優(yōu)點 (1)以土壤結構改良為突破口，力求簡化公路植被養(yǎng)護管理。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?shù)貎?yōu)質土混合，添加營養(yǎng)劑、粘結劑和土壤穩(wěn)定劑制成客土，借助噴播機均勻 噴于坡面上。 經(jīng)典文檔學習資料應用方案 (2)噴播設備 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)。由于生長基礎是由有機物、各種土壤改良材料、化肥等構成，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)可與工程防護方法結合應用。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行綠化。 (5)由于客土的應用，為灌木和樹木的根系提供了良好的生長基礎，能夠實現(xiàn)草、灌、喬合理的植物群落配比，達到建成后路域植被與自然植被融 為一體的效果。 (6)抑制山體風化。有機質生長基礎與噴混植生及噴漿相比，有機質生長基礎隔熱性大，外界氣溫變化對山體的熱傳導小，可抑制由氣溫變化引起的山體風化及減輕凍結。 (7)抗雨水侵蝕性強。由于生長基礎混合料中有粘合劑，且通過空壓噴付于坡面，形成具有一定強度及厚度的面層結構。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，在固土護坡效果上，起到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)省維護費用，提高交通安全。 (9)經(jīng)濟美觀。與護面墻、掛網(wǎng)噴漿相比較，有明顯的經(jīng)濟效益和美觀性，單價不到普通 2530 em厚漿砌片石護面墻單價的一半，具有明顯的經(jīng)濟可行性。應用客土噴播技術，防護綠化工程水土保持好、經(jīng)典文檔學習資料應用方案 經(jīng)濟性好、使用壽命長、機械化程度高、施工干擾小、 美觀自然且不需要養(yǎng)護。 4 4 4 施工順序及注意事項 施工順序：邊坡開挖 明、暗排水施工 邊坡剛性骨架防護 邊坡表面清理、修飾 邊坡巖、土質酸堿度檢測 酸堿性巖、土的中和處理 (在肥料中添加中和 劑 ) 客土材料的準備 (草、灌木、喬木、耕植土、粘結劑、穩(wěn)定劑、水 ) 設備調 試生產(chǎn) 檢驗噴播效果 調整后規(guī)模生產(chǎn)。 注意事項： (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行剛性骨架防護工程施工； (2)邊坡防護要動態(tài)設計，巖土工程復雜多變，要根據(jù)邊坡開挖巖質情況與勘探資料核對，對設計方案及時進行調整，確保邊坡穩(wěn)定； (3)對邊坡的巖質情況、裂隙發(fā)育情況、水理情況、酸堿度等進行分析、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)施工最好選在雨季施工，減少澆水灌溉的施工投入； 經(jīng)典文檔學習資料應用方案 (6)注意高空作業(yè)的安全生產(chǎn)工作，做到安全生產(chǎn)措施到位。 4 4 5 綠化效果 客土噴播是將土木工程、環(huán)境工程、生態(tài)學工程及植物學等學科交叉綜合運用，整治邊坡以柔性防護的形式實現(xiàn)建 “生態(tài)高速 ”的理念。本項目巖質邊坡采用客土噴播技術后，高速公路變成了