摘 要：巖石邊坡綠化是一門新興的邊緣學科，涉及面廣。厚層基材噴射綠化法在江西高速公路運用尚屬首次，本文結(jié)合昌泰高速公路邊坡的防護綠化，介紹該種方法的技術(shù)組成、護坡原理和施工工藝。
關(guān)鍵詞：道路工程；石質(zhì)邊坡；基材噴射；防護綠化；應(yīng)用
0 前言
隨著人們對環(huán)境保護意識的提高，特別是近年來，我國高度認識到生態(tài)環(huán)境的破壞、日趨嚴重和頻繁的自然災害帶來的災難。洪澇、旱災、土地沙漠化、風塵暴、溫度效應(yīng)、水質(zhì)變化等一切來源于植被減少、森林的破壞，尤其是高速公路的建設(shè)對生態(tài)系統(tǒng)的破壞有工程規(guī)模大、影響不可逆、持續(xù)時間長、影響范圍大等特點，且由于廊道效應(yīng)、接近效應(yīng)、城鎮(zhèn)化效益、小氣候效應(yīng)等造成生態(tài)環(huán)境的影響和破壞，引起了高速公路建設(shè)者們的高度重視。其中邊坡綠化在整個高速公路生態(tài)保護中起著重要的作用。邊坡綠化方法主要有鋼筋水泥框架法、客土植生帶法、纖維綠化法、生態(tài)多孔混凝土綠化法、厚層基材噴射法等；其中客土植生帶法、纖維綠化法、生態(tài)多孔混凝土綠化法、基材噴射法可用于石質(zhì)邊坡的綠化。
厚層基材噴射綠化法是邊坡綠化的一種重要方法。該方法最初由日本提出，國內(nèi)最早運用在四川成南高速公路中，在江西尚屬首次。該技術(shù)由植被生長技術(shù)、植被維持技術(shù)和植被組合技術(shù)三部分組成。它可結(jié)合錨桿（或錨索）、防護網(wǎng)（土工網(wǎng)、鐵絲網(wǎng)、纖維網(wǎng)，在高陡邊坡結(jié)合砼或輕鋼格子梁、鋼繩）、混合植被對巖石邊坡進行防護綠化，形成與周圍生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)的永久性生態(tài)護坡工程，快速恢復邊坡的生態(tài)景觀。
江西贛粵高速公路昌泰段k132+435～k132+800段的邊坡由于工期緊，邊坡開挖完成后防護工程尚未施工，垂直挑抬片石材料施工難度大。為方便施工同時也為推廣運用生態(tài)護坡新技術(shù)，經(jīng)業(yè)主同意該邊坡變更采用厚層基材噴射防護綠化技術(shù)。該路段邊坡最大高差41.8m，坡面總面積12420m2；表層0-3米為殘坡積硬可塑低液限粘土，下為砂巖、含礫砂巖產(chǎn)狀267° <35°，巖層走向與路線交角30°,屬小角度相交，在邊坡左側(cè)形成順層坡。邊坡設(shè)計坡比第一級為1:0.75,第二級為1:1,第三級為1:1.25，第四級為1:1。本地區(qū)屬中亞熱帶低山丘陵季風氣候，冷熱差異大，雨量充沛，但是豐而不衡。年平均氣溫17.6～18.3℃,年最低氣溫-11.7～-5.2℃，年最高氣溫40.2～40.9℃，年平均降雨量1458～1577毫米。
1 設(shè)計
原設(shè)計防護類型為A型和D型漿砌片石骨架護坡。A型為人字型骨架，主要適用于穩(wěn)定的石質(zhì)邊坡，骨架內(nèi)必須先掛土工網(wǎng)，再在網(wǎng)上回填土，最后噴草籽綠化。D型為疊式拱骨架，主要應(yīng)用于軟石邊坡。變更設(shè)計有以下三種：1、采用鐵絲網(wǎng)結(jié)合錨桿、植生袋及噴射含草種的有機基材的方法。2、采用高強土工網(wǎng)結(jié)合錨桿、噴射有機基材及鋪植生帶的的防護綠化技術(shù)。3、利用椰纖維植被護坡技術(shù)進行防護綠化。
參建各方結(jié)合該段邊坡的實際情況，綜合考慮施工難度和施工成本，最終選定了第三種變更設(shè)計方案。第三種方案與前兩種方案比較存在以下幾個優(yōu)勢：（1）方案三的施工成本較低，并且使用的基材配方在東南沿海一帶應(yīng)用較成功，在江西地區(qū)配比不必進行大的調(diào)整。（2）施工工藝較簡單，能有效的保證工期。（3）方案一二中采用的粘和濟為水泥，而三中所采用的粘合劑是一種可降解的線性功能性高分子聚合物。分子量超過1500萬，生物穩(wěn)定性較強，可任意比溶于水，分解物對植物和土壤無害。是通過溶解后利用膠質(zhì)分子上所帶的負電吸附土壤顆粒形成團粒結(jié)構(gòu)來起粘合作用。這樣可消除采用水泥堿性對植物生長的影響。
下面簡單介紹下利用椰纖維植被護坡技術(shù)的綠化結(jié)構(gòu)組成、護坡原理以及施工工藝。
1.1基材噴播綠化結(jié)構(gòu)組成
1.1.1錨桿錨桿采用φ18的螺紋鋼，長錨桿和短錨桿呈梅花型布置，長錨桿長1.5m，短錨桿長0.8m，間距1m。
1.1.2防護網(wǎng) 防護網(wǎng)采用14#號鍍鋅鐵絲網(wǎng)，制成雙扭形式，網(wǎng)洞8cm×8cm，用鍍鋅綁絲或砼墊塊固定鐵絲網(wǎng)。
1.1.3有機基材有機基材主要成份是：活性黏性種植土、椰粉磚、玻璃纖維、粘合劑和保水劑�；膰娚浜穸�10cm，基材中的粘性紅土、椰粉磚、營養(yǎng)土的比例為8:1:1(體積比)。每方基材中外加材料含量：玻璃纖維0.9kg，稻草纖維10kg，粘合劑150g，復合肥10kg。
1.1.4椰纖維網(wǎng)在噴完基材后鋪一層椰纖維網(wǎng)。椰纖維網(wǎng)主要作用是前期穩(wěn)定基材，同時在一段時間后其自身可以分解成為有機物，為植被提供養(yǎng)分。
1.1.5草草的培育采用液壓噴播草種，草種選用高羊茅、狗牙根和百喜草，每平方米種子用量30g，配比5:3:2。同時在坡頂處應(yīng)適當增加種子用量，在坡腳處加入部分灌木種子，以形成立體綠化。
1.1.6排水設(shè)施平臺內(nèi)側(cè)與上級坡面做成“V”字型排水溝，10cm砂漿抹面；在坡面適當位置設(shè)急流槽。
上述中的材料配比為本坡面的設(shè)計配比,具體施工應(yīng)根據(jù)實際情況進行調(diào)整。
1.2護坡原理
1.2.1基材和巖石坡面的結(jié)合原理（1）、基材中的玻璃纖維在基材噴射到坡面時，其中纖維的一頭絞在坡面鐵絲網(wǎng)上，另一頭粘在基材中；而黏土則粘在巖石和鐵絲網(wǎng)及椰纖維網(wǎng)上。（2）、表層椰纖維網(wǎng)能有效的防止暴雨沖刷，保證基材和種子不被沖刷。根據(jù)在一般土質(zhì)邊坡的測試，原來土質(zhì)邊坡能抵擋1.0米/秒的水流速度，而加一層椰纖維網(wǎng)后能抵擋的水流速度是3.0米/秒。（3）當鐵絲網(wǎng)和椰纖維網(wǎng)在基材中銹蝕后，它的連接筋的作用消失，但草本植物的根系網(wǎng)已將坡面上草、基材和巖石緊緊相連。
1.2.2有機基材（1）、有機基材具有很強的抗旱性，并且有很強的粘性，從而保證與巖石坡面可以結(jié)合良好，對坡面進行防護。（2）、基材的強度,基質(zhì)的內(nèi)聚力保證基質(zhì)的自身的整體穩(wěn)定性與鐵絲網(wǎng)結(jié)合共同形成一層牢固的防護層。(3)、基材良好的保水、吸水能力，能為植被提供前期生長所需的養(yǎng)分。
1.2.3錨桿和鐵絲網(wǎng)長錨桿對坡面有加固作用，保證坡面穩(wěn)定；短錨桿可認為只起掛網(wǎng)作用。鐵絲網(wǎng)提供了一個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對基材的整體穩(wěn)定性和植被淺根加筋作用的發(fā)揮起了重要作用。
1.2.4植被防護 (1)、植被的力學效應(yīng)：植物的深根錨固作用和淺根的加筋作用。(2)、植被的水文效應(yīng)：降低坡體孔隙水壓力，降雨截流，削弱濺蝕，控制土顆粒流失。
1.2. 5椰粉磚 椰粉磚起保水，減少基材的單位重量，增大基材的內(nèi)摩擦角，從而減少坡面基材的下滑力，使綠化基材穩(wěn)定在巖面上。同時防止基材板結(jié)，有利于植物生長，在基材中是一種疏松劑。它也是一種有機質(zhì)，降解后能緩慢提供肥料。
2 施工工藝
下面結(jié)合本邊坡簡要介紹椰纖維植物護坡技術(shù)的施工和施工要點。
2.1坡面清理 主要是清理片石、碎石、污淤泥和雜物，用紅粘土對一些孔洞進行補洞，敲除掉一些凸出的巖石，刷清坡面。若坡面有滲水嚴重應(yīng)先進行處理，防止基材長期泡水。
2.2錨桿施工 由于長錨桿兼有固定邊坡和掛網(wǎng)的雙重作用，因此在布置長錨桿時應(yīng)根據(jù)坡面的具體情況，在預先不能清除的危石處及節(jié)理裂隙較發(fā)育處應(yīng)當加密長錨桿的數(shù)量，而在坡面平整、巖體穩(wěn)定處可用短錨桿代替長錨桿，間距可適當調(diào)整。
2.3掛鐵絲網(wǎng) 固網(wǎng)時兩網(wǎng)連接以平衡連接為宜，不必重疊，用綁絲扎牢，同時使鐵絲網(wǎng)距坡面5～7cm。
2.4基材噴射
2.4.1土料過篩 混合基材中粘性紅土應(yīng)進行過篩，篩網(wǎng)直徑為1.5cm，把土壤中雜物和石塊篩去，大塊土打碎過篩。含水量不宜過大，一般應(yīng)小于20%，如含水量大應(yīng)進行晾曬，具體視噴射機要求為宜。
2.4.2土和物料的混合 先將椰粉磚提前1～2天用水浸泡膨脹后待用。土和物料的配比應(yīng)根據(jù)土的粘性，坡面情況和采光情況等綜合考慮進行調(diào)整�；旌狭系陌韬涂衫萌斯せ驒C械混拌合。如土壤較干，可加入適量水，拌合后標準為用手抓混合料能成團，松開掉地能散開為度，物料隨拌隨噴，不宜放置太久。
2.4.3高壓噴基材 將混合好的基材，用干噴機噴射到巖石上，厚度平均10cm，在鐵絲網(wǎng)外噴射基質(zhì)厚度保持在2cm～3cm，不可超過5cm。噴頭距巖面距離應(yīng)有1.5米左右垂直噴射。噴射時水壓要適當，同時要根據(jù)噴出的混合料的情況適當調(diào)動水閥控制水量�；牡氖┕べ|(zhì)量應(yīng)通過基材的厚度、基材的收縮裂縫、基材的流失情況、基材的�；�、基材的酸堿度、基材的剝離狀況進行綜合評價。
2.5液壓噴播草種
2.5.1草種選擇 草種根據(jù)本地區(qū)的氣候特點和植被情況選取適合本地區(qū)生長的優(yōu)質(zhì)草種。本邊坡考慮摻入了不同的、能在不同季節(jié)泛青且根系發(fā)達、葉莖低矮的混合草種—高羊茅、狗牙根和百喜草。草種的用量可用下式計算考慮：平方米播種量=平方米的設(shè)計株數(shù)/[發(fā)芽率×（1-坡度損失率）×克粒數(shù)]。
2.5.2掛椰纖維網(wǎng) 在基材噴播施工完后，將椰維網(wǎng)從坡頂往下鋪設(shè)，鋪設(shè)時盡量緊貼基材，鋪設(shè)時可用U型釘以50cm間距予以固定，個別不平的地方可多加固，對接部分應(yīng)用鐵絲折緊。
2.5.3噴播 利用噴播機將混合含有草籽、粘合劑、肥料、保水劑、綠色顏料、纖維素以及松軟的適量有機物和水等配制而成的粘性漿體噴射到邊坡上。由于噴下的草籽有明顯的顏色，所以不會遺漏、不重復。本邊坡每平方米用紙漿100g，保水劑25g，混合草種30～40g，粘合劑5g。掛椰纖維網(wǎng)和草種噴播兩種工序可以顛倒。掛完椰纖維網(wǎng)后要進行坡頂和平臺的漿砌片石施工，將坡頂和平臺部分的鐵絲網(wǎng)和椰纖維網(wǎng)壓住。
2.6覆蓋無紡布 在椰纖維網(wǎng)外加蓋一層無紡布（每平方米15g）。無紡布能起保濕、保溫及防止種子被沖刷的作用，無紡布覆蓋時應(yīng)用U型釘固定，注意不留接縫。無紡布覆蓋后應(yīng)注意觀察種子發(fā)芽和生長情況，待草種功能葉生長穩(wěn)定后，要及時撤除無紡布。
2.7養(yǎng)護管理 養(yǎng)護50天，以噴灌水為主，經(jīng)常保持土壤濕潤，促進種子發(fā)芽和快速生長覆蓋。
3 工程防護與綠化效果
3.1綠化效果 噴射施工完畢后6天，混合植物種子中冷季型草種優(yōu)先發(fā)芽，隨繼其他草種陸續(xù)發(fā)芽，由于采用了混合植物種子的合理搭配，植物在抗旱和抗病蟲方面表現(xiàn)出良好的性能，50天后綠草成坪，完全覆蓋巖石坡面，此后基本不必人工養(yǎng)護，可以自然生長。
3.2防護效果 待邊坡前期養(yǎng)護完畢后，植物根系已經(jīng)將基材和巖面緊緊相連，能抵抗暴雨沖刷，通車半年多來，該段邊坡未發(fā)現(xiàn)任何病害。
4 經(jīng)濟效益和社會效益分析
從表1可以看出，在防護功能同等條件下，厚層基材噴射法與其它防護措施比較具有造價較低、養(yǎng)護費用少等優(yōu)點；同時其相對于其它防護類型的社會效益：如涵養(yǎng)水源，改善氣候，吸毒滯塵等更是無法估量。
經(jīng)濟效益比較 表1
5 結(jié)語
5.1該段邊坡在施工完畢后得到了參建各方的一致認可，收到了預期的效果，為推廣生態(tài)護坡技術(shù)在江西高速公路中的應(yīng)用起著重要作用。
5.2厚層基材噴射綠化技術(shù)同時適用于混凝土邊坡，為已建高速公路混凝土邊坡拓寬了綠化手段。
5.3基材噴射綠化尚無部頒定額和施工，建議有關(guān)部門進行補充。
5.4基材防護綠化技術(shù)成功的關(guān)鍵是基材的配方，因此其配方有待進一步研發(fā)，以便更有利于植物的長期生長。
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