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      公司新聞
      高速公路巖石邊坡生態防護新技術淺析
      來源: | 作者:santa2018 | 發布時間: 2018-02-01 | 2388 次瀏覽 | 分享到:

      (1 江西省公路機械工程局    南昌   330013)
                          (2 江西省公路開發總公司    南昌   330001)
      摘  要:通過作者在高速公路上進行的巖石邊坡生態防護-客土噴播的實際施工研究,闡述了客土噴播作為高速公路巖石邊坡生態防護的成功性和可行性,并介紹其施工材料和施工工藝。為高速公路建設的生態化開創了一條新路。
      關鍵詞:交通工程;高速公路;巖石邊坡;生態防護;客土噴播;新技術 
      0  前言
      近年來我國公路事業蓬勃發展,大量的高等級公路開工建設。我省高速公路的建設也走向高潮。但是,在大規模修路的同時,我們不得不重視一個現象的出現,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,又損害了生態景觀,還極易造成水土流失。這勢必與我國的可持續發展戰略背道而馳,為此黨和政府對高速公路的生態防護非常重視。為了解決這一矛盾,建設生態環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標巖石邊坡成功地采用“客土噴播”方法進行生態防護的施工實踐,介紹 “客土噴播”這一先進的綠化工藝,以供同行們商榷。
      1  客土噴播介紹
      在京福A2標路段范圍內,路線穿越多座大山,開山后邊坡裸露出巖石,為對其進行生態防護,如何在石上上長出青草?灌木業主和施工單位提出對巖石邊坡大膽引進國外綠化新技術-“客土噴播”,也叫“STMC法”。這項技術最早由日本、美國所應用。
      眾所周知,巖石邊坡是不適合植物生長的,傳統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,巖石達到被完全覆蓋往往非常困難,需要2-5年時間。
      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,發育非常困難,如果在坡面上回填種植基質,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,流水等外因而遭到沖涮流失。由此分析,巖石邊坡實現綠化必須同時具備二個基本條件:一是坡面上必須有植物能賴以持續生長的種植基質,二是種植基質能永久固定在坡面上。
      “客土噴播”生態防護新技術其核心是在巖石坡面上營造一個既能讓植物生長發育而種植基質又不被沖刷的多孔穩定結構。它利用專用的噴射設備將土壤,有機質,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作用,混合物可在巖石表面上形成一層連續的具有孔隙的硬化體。一定程度的硬化使種植基質免遭沖蝕,而混合物中的保水材料、營養成份適合植物種子的生根發育。為巖石綠化提供植物生長的基質從道理上是越厚越好,但考慮成本和施工難度我們一般設計成10cm 左右,為保持基質的保水要求,我們特意在基質中加入了大劑量的保水劑,保水劑是遇水可以反復吸收膨脹500-1000倍的一種化學材料,無毒無害,在干旱時,保水劑中的水分又可以緩釋給植物的根系。當種植基層中的保水劑全部吸水膨脹后,可以供應草坪持續干旱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、有機質、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、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有機質  有機質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、經充分發酵的家畜肥料等。其中東北泥碳性能最好,它持水量高,通氣良好,其輕質,持水,透氣和含有機質的特點可蓄水保水,防止土壤板結,改善土壤的物理結構,并保持長久的肥效。
      2.1.3 肥料  主要用化學肥料和有機肥,化學肥料多采用緩釋俄羅斯復合肥,有機肥主要有雞糞、家畜糞,但都必須經過充分的發酵,以免植物生長發育過程產生過多的病害。
      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,而且巖石基本上不透水,極不易貯藏水分,巖石上植物種子的發芽和生長對氣候相當敏感,稍一干旱便會凋敗枯萎。此時保水劑的保水作用是巖石上植物得以正常生長發育的關鍵。根據實踐經驗,巖面上綠化用的保水劑可選擇吸水倍率較低,但吸水重復性好而使用壽命長的丙烯酰胺-丙烯酸鹽共聚交聯物類的較大顆粒產品。
      2.1.5粘合劑、土壤防蝕劑、土壤改良劑  為避免風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數量的粘合劑,以促使基質與巖石粘結和增強基質本身的抗侵蝕沖刷。粘合劑常用有化學粘合劑和普通硅酸鹽水泥。水泥的堿性對種子生根、發芽是有害的,因此加入水泥時應嚴格控制其用量,最大用量不得超過80kg/m3。為對土壤的酸堿性和物理機能,視情況加入一定的土壤改良劑。
      種植基材配比如表1

      2.2植物種子選擇和配法
      選擇植物種子應以草本植物為主,根據施工所在地的水文地質氣候條件。選擇適應當地生長條件的種類,特別要注意抗旱性、抗逆性強的品種。江西屬于亞熱帶地區,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地的生長條件。百喜草是由美國引進的優良品種,其根系發達,抗旱、抗逆性強,耐貧瘠,在坡面上表現很好。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,在氣溫較低時可以參加混播。草坪播種應以一種草籽為主,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勢互補的作用,增加草坪的適應性。
      有些地區混播時要求加入草花系列,(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

      3  客土噴播的施工工藝
      3.1整修邊坡
      整修邊坡主要任務是清除邊坡上不穩定的石塊。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,若巖石邊坡本身不穩定,應該進行加固處理,方法是采用預應力錨桿錨索固定。
      3.2錨桿、掛網
      先在坡面上鋪鍍鋅鐵絲網或高強塑料加強網、網孔規格為5cm×5 cm。然后用風鉆或電鉆按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。應特別注意網與巖石之間的距離約為種植基材厚度的一半。掛網的目的是讓種植基材在巖石表石形成一個持久的整體板塊。
      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在大馬力空氣壓縮機的風壓下,將種植基材均勻地噴上巖石表石,在噴口處用另外的設備同時加水,這樣種植基材落在巖石上就是潮濕的。噴射設計厚度為10±3 cm。噴射厚度是今后植物生長的關鍵所在。此環節應隨時檢查厚度以保證施工質量。
      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直接噴射在種植基材表面上,這施工環節和液壓噴播植草相同。應注意的是:1、噴播草籽經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、蒸發量大,陽坡的種子發芽率多有降低,陽坡應適當加大種子的用量。
      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,二是防止水分蒸發過快,三是保溫利于種子發芽。
      3.6養護
      草坪植物雖然適應性強,但仍然是“三分種、七分養”因此應特別重視草坪的養護。
      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天左右發芽,百喜草一般15-20天發芽,畫眉草一般4-5天發芽,45天左右可以成坪。2個月覆蓋率可達90%以上,成坪后可逐漸減少澆水的次數。在養護期間應隨時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性。一年以后,草坪基本上形成了其自身的生態,不需要特別的養護。
      4  結論
      日本、歐美、香港等發達國家和地區巖石邊坡強制綠化的技術已日臻成熟,這項技術不僅適應公路,同樣在鐵路、水利、房地產等工程巖石邊坡的綠化防護,水土保持,環境保護中發揮出重要作用。目前,越來越多有遠見的建設者們開始推廣這項生態防護新技術。江西京福高速公路“客土噴播”巖石邊坡生態防護新技術的成功應用,就為我省公路建設生態化開創了一條新路。
      客土噴播技術適用各種開挖巖石邊坡表面,如礦山,公路,水利工程的生態防護綠化,是環境保護、固土綠化工程的一大創舉。我們在京福高速公路溫沙段A2標K12+000-K26+000路段內進行了約8萬平方米的工程實踐。實踐證明,這項新技術是高速公路巖石邊坡生態防護成功而且可行的方法。

      參考文獻
      [1]中國草原學會《新世紀、新草坪》 中國林業出版社
      [2]《草坪植物》 中國林業出版社
      [3]《草坪建植》 中國林業出版社
      [4]《草坪養護與管理》 中國林業出版社
      [5]2003年4期《草業科學》 
       
      格按照規范進行施工,控制好質量,特別是地縫和排水管的質量是非常關鍵的,若遭到損壞,因其上有砼面板,修復是很困難的,故在施工應注意以上幾點,嚴把質量關。
      4  大面積水泥砼路面的養護
      排水系統養護得當、及時,有助于延長水泥砼路面的使用壽命。
      4.1及時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,將泥土沖進集水井內,再人工清除,橫向排水管也一同清理,不能有淤塞現象。
      4.3地縫頂上,水泥砼路面縱向施工縫的拉桿鋼筋外露部分應定期進行防銹處理。
      5  存在的不足
      5.1地縫中使用PVC管,費用較高,PVC管的使用年數不很長。
      5.2集水井內空偏小。
      5.3排水系統的養護需配備一定數量的設備。
      5.4地縫、排水管一旦損壞,修復困難。
      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、施工機械化程度不高。
      6  結語
      目前,我國部頒《公路排水設計規范(JTJ018—97)》所涉及的水泥砼路面排水系統最大為雙向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計問題,針對這種情況,本文提出這套排水系統設計施工方案,取得了良好的效果。

      參考資料:
      [1]交通部《公路工程技術標準(JTJ001-97)》
      [2]交通部《公路排水設計規范(JTJ018-97)》
      [3]交通部《公路水泥砼路面設計規范(JTG  D40-2002)》
      [4]交通部《公路水泥砼路面施工技術規范(JTG  F30-2003)》
      [5]江西省交通設計院上海至瑞麗國道主干線浙贛省界收費站(江西境內)收費廣場設計圖及補充設計圖。

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