有机基材喷播植草在三淅高速岩质边坡防护中的应用分析

罗元元 杨雨 宗继春 刘宏进 屈喜庆

(中国建筑第六工程局有限公司,天津 300000)

有机基材喷播植草在三淅高速岩质边坡防护中的应用分析

罗元元 杨雨 宗继春 刘宏进 屈喜庆

(中国建筑第六工程局有限公司,天津 300000)

有机基材喷播植草防护是一种快速恢复岩质边坡坡面生态的护坡绿化方案。该防护形式相较于其他常见的防护类型具有工序简单、机械化程度较高、造价低和施工快等优点。有机基材植草防护由锚杆、木本植物与草本植物一道构建成立体的坡面防护体系,生态效果和防护效果比其它防护形式更加明显。根据河南省三门峡至淅川高速公路卢氏至西坪段有机基材喷播植草防护的施工经验和最终效果表明,该防护形式值得广泛推广。

有机基材喷播植草 岩质边坡 绿化方案

随着国家基础设施建设逐步扩大到边远山区，高速公路建设带来巨大经济和社会效益的同时也对当地生态环境造成了巨大的破坏。基础设施建设会大规模的破坏当地植被，而植被的破坏正是生态失衡、水质下降、滑坡泥石流等次生灾害产生的根源。

河南省三门峡至淅川高速公路卢氏至西坪段位于秦岭山区，路堑边坡多为岩质边坡，其中较常用的防护形式为锚杆框架梁植草防护和浆砌片石人字形骨架植草防护，有机基材喷播植草防护仅在部分边坡使用，但在实际施工中对比发现有机基材喷播植草防护有诸多优势，适合广泛推广。

1 护坡基本原理

有机基材喷播植草防护是一种结合锚杆、防护网、混合植被对岩石边坡进行防护绿化的一种施工工艺。有机基材包含种植土、有机肥、化肥、保水剂、粘结剂等，不仅具有很强的抗旱性，而且具有很强的粘性，从而保证与岩石坡面的良好结合；基材的强度、基质的内凝聚力能够保证基质的自身稳定，并通过与格栅网结合形成一层牢固的防护层。基材良好的保水、吸水能力，能为植物的前期生长提供所需的养分；植被成型后利用其发达的根系网将坡面上的草，基材和岩石紧紧相连，形成与周围生态环境相协调的永久性生态护坡工程，快速恢复边坡的生态景观。

图1 有机基材喷播植草防护立体防护体系

图2 有机基材的喷播施工

2 对岩石坡面加固特性研究

2.1 坡面失稳分析

由于该地区岩土体节理裂隙较发育，岩体较破碎。在进行爆破施工后，坡面平整度差，岩石更加破碎，裂隙现象更加突出，超欠挖现象普遍存在。当坡面开挖完成后，裸露于自然界中，在雨水和裂隙水的作用下坡面稳定性会急剧下降。

在施工中部分裸露路堑边坡出现了边坡滑塌的现象。经研究发现，裂隙水和坡面雨水冲刷力相互作用，是造成边坡滑塌的主要原因。

由于坡面开挖后岩石本来就比较破碎，而裂隙水的存在又使坡面岩石风化加剧，在重力作用下风化严重的碎石从坡面滑落。随着表层碎石的滑落，深层岩石会以更惊人的速度风化。同时岩质坡面截水措施不当，水流在坡面汇集，当水力达到一定程度就会夹杂着风化的岩石碎屑对坡面造成巨大冲击，从而引起坡面失稳。

2.2 防护加固分析

有机基材植草防护对边坡防护最显著的作用有两点：加固坡面和截留降水。

图3 无纺布覆盖养护

2.2.1 加固坡面分析

植物未成型之前通过锚杆稳固坡面，在坡面铺设上铺设镀锌铁丝网，既为有机基材喷播提供可以固定的基础又使坡面暂时得以稳固。喷播完成后覆盖无纺布使坡面与自然界隔离，使基材和坡面免受雨水冲刷，从而保证坡面暂时稳定。

在植物成型后，植物的须根、主根分别对岩层进行锚固和加固。根据相关文献，植物的根系形态分为三类：主直根系、散生根系和水平根系。其中对边坡进行锚固的主要是主直根系，主直根系垂直向下生长，伸入岩层裂隙，主要分布在0.5-1.5米的坡面内，最深可达3-5米；散生根系和水平根系以根茎为中心向四周辐射生长，其根系多散布在20-30cm的坡面中，植物间散生根系和水平根系，相互生长，构筑起严密的网状结构。

表1

根据相关实验研究，网状植物根系可以增加土体的粘聚力，从而起到增强土体抗剪强度的作用。植物的根系密度越大，其提高土壤抗剪强度的能力越大，因此须根比主根能更有效地提高土壤的抗剪强度。数据资料表明草本植物对土壤抗剪强度的提高是木本植物的2-3倍。

锚杆、木本植物、草本植物对坡面进行立体的防护：锚杆对2-3米深度的坡面进行加固，木本植物主要对0.5-1.5米深度的坡面进行加固，草本植物对0.3-0.5米深的坡面进行加固，三者相互配合，共同构筑起坡面立体防护体系（如图1）。

2.2.2 截流分析

植物通过茎叶和腐殖层实现对大气降水的截留作用。在坡面施工时有目的的选择高低错落的植物，使植物在坡面形成茂密的枝径网，当出现不超过植被网最大截留能力的降水时，一部分降水被植物的茎叶储存起来，然后通过蒸发作用挥发到大气中，另一部分降水被茎叶分流形成二次降水，落到坡面之上。此时，植物已经削弱了雨水的大部分动能，使之无法对坡面形成明显冲击，另外由于腐殖层的阻水作用，使之无法在坡面形成有效径流。根据相关研究结果表明，在一个较为完整的植物群落中，林冠郁闭度越高，对雨水的截留作用越明显。

有机基材植草防护可以快速在坡面形成植被网还原坡面生态，从而减少坡面开挖后的裸露时间，尽可能地减少了坡面滑塌的可能性。

2.3 施工技术要点

有机基材喷播植草施工大体上分为坡面施工、喷播施工和前期养护这三大块。

2.3.1 坡面施工

坡面浮石清除后在坡面进行锚杆施工。根据坡面情况选择3米或2米的锚杆，锚杆端头向上弯折，并在其端头焊接纵横框筋，在纵横框筋上铺设镀锌铁丝网。施工时需特别注意的是将纵横框筋焊接平顺，并保证框筋距坡面的最小距离，在铺设镀锌铁丝网时如果无法保证铁丝网与坡面的间距则需要增加垫块。

2.3.2 喷播施工

喷播施工是有机基材喷播植草防护的关键，喷播分为基材喷播和草灌籽喷播。第一遍喷播不含草籽的有机基材，有机基材中包含种植土、植物纤维、有机肥、化肥、粘结剂、保水剂，基材的配比是整个施工的关键。基材配比因地而异，但要遵循保水性、抗蚀性、抗冲性和肥力适当的原则。种植土为过筛、去杂的壤土；有机肥一般为经过除菌处理的鸡粪；化肥选择缓释氮肥。植物纤维一般选择锯末，锯末既可以起到加筋的作用，又可作为后期植物生长的腐殖肥料。

在喷播有机基材时通过其他设备在喷口处为其加水，水中混合粘结剂和化肥。水流要随时进行控制，以有机基材喷出时成团粒状、喷出后不沿坡面滑落、不在坡面形成径流，作为进行水流控制和粘结剂添加控制的依据。

有机基材喷播要保证喷播厚度不小于6cm，喷播完成后保证锚杆、镀锌铁丝网无外露。有机基材喷播完成后使用液喷机将含有草籽的有机基材充分搅拌后均匀的喷洒于坡面，喷播厚度不小于2cm，为保持坡面生态的多样性和协调性，草本植物一般选择4-5种，木本植物选择1-2种灌木；要根据当地气候环境选择耐旱、耐热、抗逆性强的品种(如图2）。

2.3.3 前期养护

绿化施工有“三分施工，七分养护”之说，因此喷播施工完成后需尽快进行养护。通过在坡面覆盖无纺布，并配合竹钉将其固定在坡面，能够保护坡面在植被未成型之前免受雨水冲刷并为有机基材保水保墒。养护时通过高压水枪将雾状水均匀喷洒于无纺布上，浸润深度要大于2cm。经处理过的种子一般喷射施工后一个月时间内能基本形成稳定的坡面植被，整体养护时间为45天左右，每天养护两次，早晚各一次，早上养护要在温度升高之前结束，在干旱季节要适当增加养护次数，保证草灌子成活率。

前期养护要根据植物生长需要进行洒水，发芽期湿润深度控制在3-5cm，幼苗期依据植物根系的发展逐渐加大到5～8cm，但要控制不致在基材混合物内形成壤中流，侵蚀基材混合物中小颗粒及淋失养分，破坏养分平衡（如图3）。

3 经济效益对比

施工中常见的防护综合单价对比：(如表1)。

有机基材喷播植草防护明显具有造价低的优点，根据现场施工经验，该绿化防护类型，不仅造价较低，施工工序简单，而且施工周期较短；同时相较于其他类型的坡面施工，其对生态恢复、保持水土、净化空气、降低环境污染、降噪防光、涵养水源、改善公路小气候等方面均有明显的效益。

4 结语

目前有机基材喷播植草防护在我国的应用推广还不普遍，且尚无行业内的施工技术规范和检验评定标准。虽然该技术进入国内已有20余年的时间，但发展一直缓慢，包括其中的核心技术——有机基材配比，在国内研究领域尚为空白，各地仅凭经验进行有机基材配制。

加快对有机基材喷播植草防护施工规范和标准的制定，加速该工艺的推广步伐，必将对我国在基础设施建设中所面对的生物防护、固土护坡、水土保持等困境的解决作出重要贡献。

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