高速公路巖石邊坡生態(tài)防護(hù)新技術(shù)淺析

曾曉文1 龍國鋒2 陳光紅2

（1 江西省公路機(jī)械工程局 南昌 330013） (2 江西省公路開發(fā)總公司 南昌 330001)

摘 要：通過作者在高速公路上進(jìn)行的巖石邊坡生態(tài)防護(hù)-客土噴播的實(shí)際施工研究，闡述了客土噴播作為高速公路巖石邊坡生態(tài)防護(hù)的成功性和可行性，并介紹其施工材料和施工工藝。為高速公路建設(shè)的生態(tài)化開創(chuàng)了一條新路。關(guān)鍵詞：交通工程；高速公路；巖石邊坡；生態(tài)防護(hù)；客土噴播；新技術(shù)

0 前言近年來我國公路事業(yè)蓬勃發(fā)展，大量的高等級公路開工建設(shè)。我省高速公路的建設(shè)也走向高潮。但是，在大規(guī)模修路的同時(shí)，我們不得不重視一個(gè)現(xiàn)象的出現(xiàn)，那就是，伴隨著大量的開山劈石，形成眾多巖土邊坡裸露，既破壞了植被，又損害了生態(tài)景觀，還極易造成水土流失。這勢必與我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背道而馳，為此黨和政府對高速公路的生態(tài)防護(hù)非常重視。為了解決這一矛盾，建設(shè)生態(tài)環(huán)保高速公路就擺上了重要的議事日程。本文針對京福高速公路A2標(biāo)巖石邊坡成功地采用“客土噴播”方法進(jìn)行生態(tài)防護(hù)的施工實(shí)踐，介紹 “客土噴播”這一先進(jìn)的綠化工藝，以供同行們商榷。1 客土噴播介紹在京福A2標(biāo)路段范圍內(nèi)，路線穿越多座大山，開山后邊坡裸露出巖石，為對其進(jìn)行生態(tài)防護(hù)，如何在石上上長出青草？業(yè)主和施工單位提出對巖石邊坡大膽引進(jìn)國外綠化新技術(shù)-“客土噴播”，也叫“STMC法”。這項(xiàng)技術(shù)最早由日本所應(yīng)用。眾所周知，巖石邊坡是不適合植物生長的，傳統(tǒng)的綠化方式是在坡腳栽植爬山虎等攀援植物，或坡頂種植垂吊植物，或在巖石坡邊上挖槽種植攀援垂吊植物，這些方法簡單，但成效慢，巖石達(dá)到被完全覆蓋往往非常困難，需要2-5年時(shí)間。植物生長的條件是土壤和水分，對于巖石邊坡，硬度高，土壤成分極少，植物生根，發(fā)育非常困難，如果在坡面上回填種植基質(zhì)，因巖石邊坡大多又陡又急，回填物往往很難固定，若巖石光滑則固定更加困難，還會因降雨，流水等外因而遭到?jīng)_涮流失。由此分析，巖石邊坡實(shí)現(xiàn)綠化必須同時(shí)具備二個(gè)基本條件：一是坡面上必須有植物能賴以持續(xù)生長的種植基質(zhì)，二是種植基質(zhì)能永久固定在坡面上。“客土噴播”生態(tài)防護(hù)新技術(shù)其核心是在巖石坡面上營造一個(gè)既能讓植物生長發(fā)育而種植基質(zhì)又不被沖刷的多孔穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。它利用專用的噴射設(shè)備將土壤，有機(jī)質(zhì)，保水材料，肥料，改良劑、專用防蝕劑、專用粘合劑和植物種子等混合后噴射到巖石上，由于專用粘合劑和防蝕劑的粘結(jié)作用，混合物可在巖石表面上形成一層連續(xù)的具有孔隙的硬化體。一定程度的硬化使種植基質(zhì)免遭沖蝕，而混合物中的保水材料、營養(yǎng)成份適合植物種子的生根發(fā)育。為巖石綠化提供植物生長的基質(zhì)從道理上是越厚越好，但考慮成本和施工難度我們一般設(shè)計(jì)成10cm 左右，為保持基質(zhì)的保水要求，我們特意在基質(zhì)中加入了大劑量的保水劑，保水劑是遇水可以反復(fù)吸收膨脹500-1000倍的一種化學(xué)材料，無毒無害，在干旱時(shí)，保水劑中的水分又可以緩釋給植物的根系。當(dāng)種植基層中的保水劑全部吸水膨脹后，可以供應(yīng)草坪持續(xù)干旱30-60天的生長需要。2 客土噴播的材料2.1種植基材的選擇及配法種植基材組成的材料主要有土壤、有機(jī)質(zhì)、肥料、保水劑、土壤防蝕劑，改良劑、粘合劑等。2.1.1土壤 土壤可因地選材。選擇就近可以采集的粘土、黃土或沙土。但往往沙土、黃土、粘土的肥力不足，一般可用其他肥土以1：1配合使用，土要干凈無雜質(zhì)、無雜草，保持干燥，并過篩去掉大的粗的顆粒以便于噴播使用。2.1.2有機(jī)質(zhì) 有機(jī)質(zhì)的使用主要是增加土的肥力和保證土壤的通氣性，常用的有東北泥碳、腐葉土、堆肥、鋸木屑、谷殼、經(jīng)充分發(fā)酵的家畜肥料等。其中東北泥碳性能最好，它持水量高，通氣良好，其輕質(zhì)，持水，透氣和含有機(jī)質(zhì)的特點(diǎn)可蓄水保水，防止土壤板結(jié)，改善土壤的物理結(jié)構(gòu)，并保持長久的肥效。2.1.3 肥料 主要用化學(xué)肥料和有機(jī)肥，化學(xué)肥料多采用緩釋俄羅斯復(fù)合肥，有機(jī)肥主要有雞糞、家畜糞，但都必須經(jīng)過充分的發(fā)酵，以免植物生長發(fā)育過程產(chǎn)生過多的病害。2.1.4保水劑 保水劑是一種無毒無害的功能性高分子化合物，遇水可吸水膨脹成百上千倍，這些水分不易被一般的物理方法排出，而植物根系卻能吸收貯藏于保水劑中的水分。保水劑可將偶然降雨迅速地吸收而膨脹成凝膠將水分貯藏起來，干旱時(shí)便慢慢地釋放給根系?？屯羾姴r石表面上的種植基層平均厚度一般為10厘米，比一般土層厚度薄，而且?guī)r石基本上不透水，極不易貯藏水分，巖石上植物種子的發(fā)芽和生長對氣候相當(dāng)敏感，稍一干旱便會凋敗枯萎。此時(shí)保水劑的保水作用是巖石上植物得以正常生長發(fā)育的關(guān)鍵。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，巖面上綠化用的保水劑可選擇吸水倍率較低，但吸水重復(fù)性好而使用壽命長的丙烯酰胺-丙烯酸鹽共聚交聯(lián)物類的較大顆粒產(chǎn)品。2.1.5粘合劑、土壤防蝕劑、土壤改良劑 為避免風(fēng)雨等自然因素對種植基材造成的侵蝕、沖刷，必須在種植基層中加入相當(dāng)數(shù)量的粘合劑，以促使基質(zhì)與巖石粘結(jié)和增強(qiáng)基質(zhì)本身的抗侵蝕沖刷。粘合劑常用有化學(xué)粘合劑和普通硅酸鹽水泥。水泥的堿性對種子生根、發(fā)芽是有害的，因此加入水泥時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制其用量，最大用量不得超過80kg/m3。為對土壤的酸堿性和物理機(jī)能，視情況加入一定的土壤改良劑。種植基材配比如表1 種植基材配比（京福高速使用） 表1項(xiàng)目 說明 單位 每1m2＝0.1 M3用量土壤 黃土、粘土、 M3 0.05 圓土 0.05有機(jī)質(zhì) 泥碳或 M3 0.02 鋸木屑（谷殼） 0.003肥料 雞糞 kg 0.05 俄羅斯復(fù)合肥 0.05粘合、防蝕材料 水泥 kg 30 粘合劑 0.05 改良劑 0.052.2植物種子選擇和配法選擇植物種子應(yīng)以草本植物為主，根據(jù)施工所在地的水文地質(zhì)氣候條件。選擇適應(yīng)當(dāng)?shù)厣L條件的種類，特別要注意抗旱性、抗逆性強(qiáng)的品種。江西屬于亞熱帶地區(qū)，氣候濕熱，用于客土噴播綠化的草種主要有百喜草（sunflower）、狗牙根、畫眉草、高羊茅等，而其中以百喜草適合當(dāng)?shù)氐纳L條件。百喜草是由美國引進(jìn)的優(yōu)良品種，其根系發(fā)達(dá)，抗旱、抗逆性強(qiáng)，耐貧瘠，在坡面上表現(xiàn)很好。畫眉草生長快，但其草坪顏色欠佳，高羊茅是屬于冷季型草坪中最耐熱的，在氣溫較低時(shí)可以參加混播。草坪播種應(yīng)以一種草籽為主，多種草籽混播。這樣各種草坪在覆蓋度，生長期，抗逆性等各方面可取到優(yōu)勢互補(bǔ)的作用，增加草坪的適應(yīng)性。有些地區(qū)混播時(shí)要求加入草花系列，（如東南野花組合）、灌木種子（如傘房決明，胡枝子）等。以增加草坪景觀效果，但一定要注意花灌的生長特殊性，草比花灌的生長速度都更快，以免互相侵占失去花灌的生長有利條件。京福高速公路使用的種子配比如表2京福高速公路客土噴播綠化植物及配比 表2植物種類 每1 m2用量 用量百分比白喜草 23g 76.6%狗牙根 6.5g 21.7%畫眉草 0.5g 2.7%合計(jì) 30g 100%3 客土噴播的施工工藝3.1整修邊坡整修邊坡主要任務(wù)是清除邊坡上不穩(wěn)定的石塊。把凹凸不平的地方大致整平，以便讓種植材厚薄均勻，對于松散的巖石用水泥砂漿抹縫粘結(jié)，若巖石邊坡本身不穩(wěn)定，應(yīng)該進(jìn)行加固處理，方法是采用預(yù)應(yīng)力錨桿錨索固定。3.2錨桿、掛網(wǎng)先在坡面上鋪鍍鋅鐵絲網(wǎng)或高強(qiáng)塑料加強(qiáng)網(wǎng)、網(wǎng)孔規(guī)格為5cm×5 cm。然后用風(fēng)鉆或電鉆按1×1m間距梅花形布置錨桿和錨釘。錨桿長90-100 cm。錨釘長約50-60 cm。應(yīng)特別注意網(wǎng)與巖石之間的距離約為種植基材厚度的一半。掛網(wǎng)的目的是讓種植基材在巖石表石形成一個(gè)持久的整體板塊。3.3種植基材噴播種植基材按比例混合后呈干粉狀。用專用的客土噴播機(jī)在大馬力空氣壓縮機(jī)的風(fēng)壓下，將種植基材均勻地噴上巖石表石，在噴口處用另外的設(shè)備同時(shí)加水，這樣種植基材落在巖石上就是潮濕的。噴射設(shè)計(jì)厚度為10±3 cm。噴射厚度是今后植物生長的關(guān)鍵所在。此環(huán)節(jié)應(yīng)隨時(shí)檢查厚度以保證施工質(zhì)量。3.4噴播植物種子將先配好的種子和紙漿等混合材料用液壓噴播植草機(jī)直接噴射在種植基材表面上，這施工環(huán)節(jié)和液壓噴播植草相同。應(yīng)注意的是：1、噴播草籽經(jīng)拌均勻把粘附在紙漿或木桿等附著物上。2、在南方由于夏季氣候氣溫高、蒸發(fā)量大，陽坡的種子發(fā)芽率多有降低，陽坡應(yīng)適當(dāng)加大種子的用量。3.5覆蓋南方雨水較多，可用無紡布（16g-18g/m2）覆蓋以防止雨水沖刷，北方可用草簾覆蓋，覆蓋的目的，一是防止雨水沖刷，二是防止水分蒸發(fā)過快，三是保溫利于種子發(fā)芽。3.6養(yǎng)護(hù)草坪植物雖然適應(yīng)性強(qiáng)，但仍然是“三分種、七分養(yǎng)”因此應(yīng)特別重視草坪的養(yǎng)護(hù)。噴播后如未下雨則每天澆水以保持土壤濕潤，狗牙根一般7天左右發(fā)芽，百喜草一般15-20天發(fā)芽，畫眉草一般4-5天發(fā)芽，45天左右可以成坪。2個(gè)月覆蓋率可達(dá)90%以上，成坪后可逐漸減少澆水的次數(shù)。在養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)隨時(shí)觀察草坪的水肥情況。水分主要是看根系土壤的濕潤程度。在草坪成坪后由于其自身形成了一層草毯，對土壤中的水分散失有一定的保護(hù)性。一年以后，草坪基本上形成了其自身的生態(tài)，不需要特別的養(yǎng)護(hù)。4 結(jié)論日本、歐美、香港等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)巖石邊坡強(qiáng)制綠化的技術(shù)已日臻成熟，這項(xiàng)技術(shù)不僅適應(yīng)公路，同樣在鐵路、水利、房地產(chǎn)等工程巖石邊坡的綠化防護(hù)，水土保持，環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮出重要作用。目前，越來越多有遠(yuǎn)見的建設(shè)者們開始推廣這項(xiàng)生態(tài)防護(hù)新技術(shù)。江西京福高速公路“客土噴播”巖石邊坡生態(tài)防護(hù)新技術(shù)的成功應(yīng)用，就為我省公路建設(shè)生態(tài)化開創(chuàng)了一條新路?？屯羾姴ゼ夹g(shù)適用各種開挖巖石邊坡表面，如礦山，公路，水利工程的生態(tài)防護(hù)綠化，是環(huán)境保護(hù)、固土綠化工程的一大創(chuàng)舉。我們在京福高速公路溫沙段A2標(biāo)K12+000-K26+000路段內(nèi)進(jìn)行了約8萬平方米的工程實(shí)踐。實(shí)踐證明，這項(xiàng)新技術(shù)是高速公路巖石邊坡生態(tài)防護(hù)成功而且可行的方法。

參考文獻(xiàn)[1]中國草原學(xué)會《新世紀(jì)、新草坪》 中國林業(yè)出版社[2]《草坪植物》 中國林業(yè)出版社[3]《草坪建植》 中國林業(yè)出版社[4]《草坪養(yǎng)護(hù)與管理》 中國林業(yè)出版社[5]2003年4期《草業(yè)科學(xué)》 （上接第20頁）

格按照規(guī)范進(jìn)行施工，控制好質(zhì)量，特別是地縫和排水管的質(zhì)量是非常關(guān)鍵的，若遭到損壞，因其上有砼面板，修復(fù)是很困難的，故在施工應(yīng)注意以上幾點(diǎn)，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。4 大面積水泥砼路面的養(yǎng)護(hù)排水系統(tǒng)養(yǎng)護(hù)得當(dāng)、及時(shí)，有助于延長水泥砼路面的使用壽命。4.1及時(shí)清掃水泥砼路面上的泥土、灰塵。4.2定期或大雨過后清除隨雨水流入地縫內(nèi)的泥土、灰塵，方法是用高壓水從地縫的坡頂沖到坡底，將泥土沖進(jìn)集水井內(nèi)，再人工清除，橫向排水管也一同清理，不能有淤塞現(xiàn)象。4.3地縫頂上，水泥砼

玻纖土工格柵是一種用于路面增強(qiáng)、老路補(bǔ)強(qiáng)，加固路基及軟土基的優(yōu)良土工合成材料。玻纖土工格柵高強(qiáng)無堿玻璃纖維通過國際先進(jìn)的經(jīng)編工藝制成網(wǎng)狀基材，經(jīng)表面涂覆處理而制成的半剛性制品。具有經(jīng)、緯雙向很高的抗拉強(qiáng)度和較低的延伸率，并具有耐高溫、耐低寒、抗老化、耐腐蝕等優(yōu)良性能，廣泛應(yīng)用于瀝青路面、水泥路面及路基的增強(qiáng)和鐵路路基、堤壩護(hù)坡、機(jī)場跑道、防沙治沙等工程項(xiàng)目。

路面縱向施工縫的拉桿鋼筋外露部分應(yīng)定期進(jìn)行防銹處理。5 存在的不足5.1地縫中使用PVC管，費(fèi)用較高，PVC管的使用年數(shù)不很長。5.2集水井內(nèi)空偏小。5.3排水系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)需配備一定數(shù)量的設(shè)備。5.4地縫、排水管一旦損壞，修復(fù)困難。5.5地縫上的面板拉桿鋼筋有3cm暴露在外，容易腐蝕生銹。5.6地縫、排水管、集水井的開挖、施工機(jī)械化程度不高。6 結(jié)語目前，我國部頒《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ018—97）》所涉及的水泥砼路面排水系統(tǒng)最大為雙向8車道，還沒有涉及梨溫高速公路中所遇到的雙向22車道，大面積砼路面排水設(shè)計(jì)問題，針對這種情況，本文提出這套排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工方案，取得了良好的效果。

參考資料：[1]交通部《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTJ001-97）》[2]交通部《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ018-97）》[3]交通部《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D40-2002）》[4]交通部《公路水泥砼路面施工技術(shù)規(guī)范（JTG F30-2003）》[5]江西省交通設(shè)計(jì)院上海至瑞麗國道主干線浙贛省界收費(fèi)站（江西境內(nèi)）收費(fèi)廣場設(shè)計(jì)圖及補(bǔ)充設(shè)計(jì)圖。