有機基材噴播植草在三淅高速巖質邊坡防護中的應用分析

羅元元 楊雨 宗繼春 劉宏進 屈喜慶

(中國建筑第六工程局有限公司,天津 300000)

有機基材噴播植草在三淅高速巖質邊坡防護中的應用分析

羅元元 楊雨 宗繼春 劉宏進 屈喜慶

(中國建筑第六工程局有限公司,天津 300000)

有機基材噴播植草防護是一種快速恢復巖質邊坡坡面生態的護坡綠化方案。該防護形式相較于其他常見的防護類型具有工序簡單、機械化程度較高、造價低和施工快等優點。有機基材植草防護由錨桿、木本植物與草本植物一道構建成立體的坡面防護體系,生態效果和防護效果比其它防護形式更加明顯。根據河南省三門峽至淅川高速公路盧氏至西坪段有機基材噴播植草防護的施工經驗和最終效果表明,該防護形式值得廣泛推廣。

有機基材噴播植草 巖質邊坡 綠化方案

隨著國家基礎設施建設逐步擴大到邊遠山區，高速公路建設帶來巨大經濟和社會效益的同時也對當地生態環境造成了巨大的破壞。基礎設施建設會大規模的破壞當地植被，而植被的破壞正是生態失衡、水質下降、滑坡泥石流等次生災害產生的根源。

河南省三門峽至淅川高速公路盧氏至西坪段位于秦嶺山區，路塹邊坡多為巖質邊坡，其中較常用的防護形式為錨桿框架梁植草防護和漿砌片石人字形骨架植草防護，有機基材噴播植草防護僅在部分邊坡使用，但在實際施工中對比發現有機基材噴播植草防護有諸多優勢，適合廣泛推廣。

1 護坡基本原理

有機基材噴播植草防護是一種結合錨桿、防護網、混合植被對巖石邊坡進行防護綠化的一種施工工藝。有機基材包含種植土、有機肥、化肥、保水劑、粘結劑等，不僅具有很強的抗旱性，而且具有很強的粘性，從而保證與巖石坡面的良好結合；基材的強度、基質的內凝聚力能夠保證基質的自身穩定，并通過與格柵網結合形成一層牢固的防護層。基材良好的保水、吸水能力，能為植物的前期生長提供所需的養分；植被成型后利用其發達的根系網將坡面上的草，基材和巖石緊緊相連，形成與周圍生態環境相協調的永久性生態護坡工程，快速恢復邊坡的生態景觀。

圖1 有機基材噴播植草防護立體防護體系

圖2 有機基材的噴播施工

2 對巖石坡面加固特性研究

2.1 坡面失穩分析

由于該地區巖土體節理裂隙較發育，巖體較破碎。在進行爆破施工后，坡面平整度差，巖石更加破碎，裂隙現象更加突出，超欠挖現象普遍存在。當坡面開挖完成后，裸露于自然界中，在雨水和裂隙水的作用下坡面穩定性會急劇下降。

在施工中部分裸露路塹邊坡出現了邊坡滑塌的現象。經研究發現，裂隙水和坡面雨水沖刷力相互作用，是造成邊坡滑塌的主要原因。

由于坡面開挖后巖石本來就比較破碎，而裂隙水的存在又使坡面巖石風化加劇，在重力作用下風化嚴重的碎石從坡面滑落。隨著表層碎石的滑落，深層巖石會以更驚人的速度風化。同時巖質坡面截水措施不當，水流在坡面匯集，當水力達到一定程度就會夾雜著風化的巖石碎屑對坡面造成巨大沖擊，從而引起坡面失穩。

2.2 防護加固分析

有機基材植草防護對邊坡防護最顯著的作用有兩點：加固坡面和截留降水。

圖3 無紡布覆蓋養護

2.2.1 加固坡面分析

植物未成型之前通過錨桿穩固坡面，在坡面鋪設上鋪設鍍鋅鐵絲網，既為有機基材噴播提供可以固定的基礎又使坡面暫時得以穩固。噴播完成后覆蓋無紡布使坡面與自然界隔離，使基材和坡面免受雨水沖刷，從而保證坡面暫時穩定。

在植物成型后，植物的須根、主根分別對巖層進行錨固和加固。根據相關文獻，植物的根系形態分為三類：主直根系、散生根系和水平根系。其中對邊坡進行錨固的主要是主直根系，主直根系垂直向下生長，伸入巖層裂隙，主要分布在0.5-1.5米的坡面內，最深可達3-5米；散生根系和水平根系以根莖為中心向四周輻射生長，其根系多散布在20-30cm的坡面中，植物間散生根系和水平根系，相互生長，構筑起嚴密的網狀結構。

表1

根據相關實驗研究，網狀植物根系可以增加土體的粘聚力，從而起到增強土體抗剪強度的作用。植物的根系密度越大，其提高土壤抗剪強度的能力越大，因此須根比主根能更有效地提高土壤的抗剪強度。數據資料表明草本植物對土壤抗剪強度的提高是木本植物的2-3倍。

錨桿、木本植物、草本植物對坡面進行立體的防護：錨桿對2-3米深度的坡面進行加固，木本植物主要對0.5-1.5米深度的坡面進行加固，草本植物對0.3-0.5米深的坡面進行加固，三者相互配合，共同構筑起坡面立體防護體系（如圖1）。

2.2.2 截流分析

植物通過莖葉和腐殖層實現對大氣降水的截留作用。在坡面施工時有目的的選擇高低錯落的植物，使植物在坡面形成茂密的枝徑網，當出現不超過植被網最大截留能力的降水時，一部分降水被植物的莖葉儲存起來，然后通過蒸發作用揮發到大氣中，另一部分降水被莖葉分流形成二次降水，落到坡面之上。此時，植物已經削弱了雨水的大部分動能，使之無法對坡面形成明顯沖擊，另外由于腐殖層的阻水作用，使之無法在坡面形成有效徑流。根據相關研究結果表明，在一個較為完整的植物群落中，林冠郁閉度越高，對雨水的截留作用越明顯。

有機基材植草防護可以快速在坡面形成植被網還原坡面生態，從而減少坡面開挖后的裸露時間，盡可能地減少了坡面滑塌的可能性。

2.3 施工技術要點

有機基材噴播植草施工大體上分為坡面施工、噴播施工和前期養護這三大塊。

2.3.1 坡面施工

坡面浮石清除后在坡面進行錨桿施工。根據坡面情況選擇3米或2米的錨桿，錨桿端頭向上彎折，并在其端頭焊接縱橫框筋，在縱橫框筋上鋪設鍍鋅鐵絲網。施工時需特別注意的是將縱橫框筋焊接平順，并保證框筋距坡面的最小距離，在鋪設鍍鋅鐵絲網時如果無法保證鐵絲網與坡面的間距則需要增加墊塊。

2.3.2 噴播施工

噴播施工是有機基材噴播植草防護的關鍵，噴播分為基材噴播和草灌籽噴播。第一遍噴播不含草籽的有機基材，有機基材中包含種植土、植物纖維、有機肥、化肥、粘結劑、保水劑，基材的配比是整個施工的關鍵。基材配比因地而異，但要遵循保水性、抗蝕性、抗沖性和肥力適當的原則。種植土為過篩、去雜的壤土；有機肥一般為經過除菌處理的雞糞；化肥選擇緩釋氮肥。植物纖維一般選擇鋸末，鋸末既可以起到加筋的作用，又可作為后期植物生長的腐殖肥料。

在噴播有機基材時通過其他設備在噴口處為其加水，水中混合粘結劑和化肥。水流要隨時進行控制，以有機基材噴出時成團粒狀、噴出后不沿坡面滑落、不在坡面形成徑流，作為進行水流控制和粘結劑添加控制的依據。

有機基材噴播要保證噴播厚度不小于6cm，噴播完成后保證錨桿、鍍鋅鐵絲網無外露。有機基材噴播完成后使用液噴機將含有草籽的有機基材充分攪拌后均勻的噴灑于坡面，噴播厚度不小于2cm，為保持坡面生態的多樣性和協調性，草本植物一般選擇4-5種，木本植物選擇1-2種灌木；要根據當地氣候環境選擇耐旱、耐熱、抗逆性強的品種(如圖2）。

2.3.3 前期養護

綠化施工有“三分施工，七分養護”之說，因此噴播施工完成后需盡快進行養護。通過在坡面覆蓋無紡布，并配合竹釘將其固定在坡面，能夠保護坡面在植被未成型之前免受雨水沖刷并為有機基材保水保墑。養護時通過高壓水槍將霧狀水均勻噴灑于無紡布上，浸潤深度要大于2cm。經處理過的種子一般噴射施工后一個月時間內能基本形成穩定的坡面植被，整體養護時間為45天左右，每天養護兩次，早晚各一次，早上養護要在溫度升高之前結束，在干旱季節要適當增加養護次數，保證草灌子成活率。

前期養護要根據植物生長需要進行灑水，發芽期濕潤深度控制在3-5cm，幼苗期依據植物根系的發展逐漸加大到5～8cm，但要控制不致在基材混合物內形成壤中流，侵蝕基材混合物中小顆粒及淋失養分，破壞養分平衡（如圖3）。

3 經濟效益對比

施工中常見的防護綜合單價對比：(如表1)。

有機基材噴播植草防護明顯具有造價低的優點，根據現場施工經驗，該綠化防護類型，不僅造價較低，施工工序簡單，而且施工周期較短；同時相較于其他類型的坡面施工，其對生態恢復、保持水土、凈化空氣、降低環境污染、降噪防光、涵養水源、改善公路小氣候等方面均有明顯的效益。

4 結語

目前有機基材噴播植草防護在我國的應用推廣還不普遍，且尚無行業內的施工技術規范和檢驗評定標準。雖然該技術進入國內已有20余年的時間，但發展一直緩慢，包括其中的核心技術——有機基材配比，在國內研究領域尚為空白，各地僅憑經驗進行有機基材配制。

加快對有機基材噴播植草防護施工規范和標準的制定，加速該工藝的推廣步伐，必將對我國在基礎設施建設中所面對的生物防護、固土護坡、水土保持等困境的解決作出重要貢獻。

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