喷播基材新技术在高速公路边坡生态防护中的应用

马海兵

（吕梁环城高速公路建设管理处，山西 吕梁033000）

1 工程概况

吕梁环城高速公路位于山西省吕梁市所辖离石区及方山县境内，是山西省“三纵十二横十二环”高速公路网规划中的重要一环。路线全长38.188 km，双向四车道，路基宽度26 m，设计时速80 km/h。本项目位于吕梁北部山区半干旱大陆性季风气候，四季分明，差异悬殊。春季干燥，雨少风多；夏季炎热，雨量集中；秋季凉爽，气候宜人；冬季寒冷，降雪偏少。年平均气温8℃、9℃左右。8、9月份降雨较多，小范围滑坡、湿陷性黄土塌陷等地质灾害频发。沿线地貌有黄土梁、峁及基岩山坡、冲沟等，黄土塌陷、落水洞较发育，主沟底部多出露上第三系上新统（N2）黏性土，地表覆盖第四系上系统（Q3）、中新统（Q2）黄土厚15～65 m。沿线高填深挖路段较多，最大填土高度40.9 m，最大挖方深度79.7 m。施工给原地貌及植被造成破坏严重，防护工程难度较大，尤其是K17+050段和K19+520段边坡坡角均在60°以上。针对这种情况，结合工程的实际，经过多方考察筛选和论证，最终研究出了喷播基材新技术，对该路段进行了强制绿化，取得了成功。

2 喷播基材的基本原理[1]

喷播基材技术是以生物学理论和工程力学为依据，采用团粒剂将客土（生育基础材料）形成团粒化结构，将缓效性肥料、草籽种子等按一定配比，搅拌均匀后加入喷播设备中，通过泵、压缩空气喷射到坡面上形成连续空隙的硬化体，具有一定厚度的耐雨水、牢固透气，与自然表土相似或者更好的土壤结构。种子可以在空隙中发芽、生长，以达到恢复植被、保护环境的目的，实现边坡防护和景观绿化的完美结合。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 工艺流程

工艺流程：施工准备→施工放样→平整坡面（含坡面处理）→开挖沟槽→铺网、钉网→喷播基材→喷植物种子及营养液→养护→植物自然生长。

3.2 坡面处理

本项目采用人工清除杂物，填筑冲沟，确保坡面整体平整，为铺平铁丝网打好基础。施工前2 m范围内坡面的凹凸度平均为±20 cm，最大不超过±30 cm。

3.3 测量放线

测量放线人员使用水平仪及卷尺按照纵横间距2 m放点，确定主锚杆的钻孔位置，然后在相邻的主锚杆之中点上插补辅助锚杆的点位。

3.4 铺网、钉网[2]

本工程采用高棱形镀锌铁丝网，铁丝网规格为14号；网孔规格为5 cm×5 cm；网宽规格为200 cm。将高棱形镀锌铁丝网向坡顶上方延伸60 cm以上，用锚钉固定。

在较陡边坡上，沿坡顶线以每米1枚设置主锚钉，与铁丝牢固连接。主锚钉采用φ16钢筋，长300～350 mm（可根据边坡实际情况作相应调整），其他锚钉采用“L”型φ6～φ8的钢筋（土质边坡用木桩加固，根据现场实际情况确定木桩大小），钢锚钉长度为150～200 mm。“L”型锚钉按间距50 cm×50 cm设置。在铺面网搭接处布置一行，间距1.0 m，在坡面其余位置，每平方米不少于3个“L”型锚钉，呈梅花型布置。对于个别不平顺的坡面须增设“L”型锚钉，确保铺网贴附坡面。对回填堆积区的加固采用φ30～φ40，长300～400 mm的木桩或锚钉进行加固。钉网大样如图1所示。

图1 钉网大样图（单位：cm）

3.5 材料混合及搅拌

材料的混合组成有：岩石绿化料、当地土料、有机复合肥、纤维等。

将原料按照一定配比放入搅拌机拌合均匀，其中有机复合肥、纤维加入比例后视采用原料的养分、岩石类型及现场土壤的含水量而调整。

3.6 喷播基质和种子[3]

本工程施工喷播时采用喷播机，将喷播基材混合物喷到施工坡面上。喷射的角度尽可能从正面进行，按照从上到下、从左到右顺序操作，尽量避免仰喷，凸凹部要注意不能漏喷，不能留死角。喷播到最后一遍时，将种植土、纸浆或者木纤维、保水剂、黏合剂、草种搅拌均匀后，喷洒到施工坡面上，厚度在10 cm左右。

喷播结束后，采用高分子聚合物制成的无纺布由上至下覆盖施工后的坡面，有利于保湿、防冲刷。无纺布密度要求15～18 g/m2。喷射工艺流程图如图2所示。

图2 喷射工艺流程图

3.7 苗期的养护管理[4]

工程施工结束以后对植物进行养护，在种子从出芽至幼苗的生长期间，应该加盖无纺，30～45 d后开始揭布，在此期间必须浇水养护，保持土壤湿润。幼苗期应每隔1～3 d的早晨浇一次水（根据不同的情况，如果在炎热的夏季可以早晚各浇一次水），浇水时应采用水滴雾化的方法进行（如果有条件可以安装雾化喷头），生长期随着植物的生长可逐渐减少浇水的次数，并根据天气降水情况适当地调整。在草坪逐渐生长的过程当中，根据情况对草坪适时施加肥料和对草坪进行防治病虫病害，施加肥料时应坚持“多次少量”的原则。喷播完一个月以后，对草坪应该全面检查植草生长的情况，对其生长明显不均匀的位置加以补播。

4 喷播基材技术特点及应用效果

4.1 喷播基材技术特点

a）技术领先。传统方法，是对边坡及台阶面进行浆砌防护、植草处理。这种修复方法工期长、工程量大，人工痕迹明显。喷播基材技术致力于“以自然的方式恢复自然”，把边坡修复上升为恢复。实现了喷播基材以灌木为主、乡土植物优先、地貌分级复制自然、兼顾景观效应的目标。通过绿色锚杆、植物多样性等工作手段，达到了1～2年免养护、逐渐恢复为原貌的技术水平。

b）见效迅速。喷播基材技术是根据整治坡面地质情况及风向、雨水径流、植被调查等情况，先因地制宜制定恢复方案。在清除地质灾害隐患后，立即进行喷播作业，优先采用乡地物种，重点选择适宜作为“绿色锚杆”的物种，其根系发达，生命力强，像锚杆一样扎根于岩土中吸取必需的养份。喷播结束后2～3个月即可见绿，一年后灌木开始生长，植物生态群落初见成效，1～2年实现免养护。喷播作业基本不受季节影响，春、夏、秋三季均可施工，工期短，见效迅速。

c）效果明显。实施喷播后，随着时间延展，木本植物根系扎入岩土缝隙，织成庞大的网，促进坡体稳定的同时，绿化效果明显，绿化率90%以上（不含景观裸露），木本植物覆盖率达到65%～80%，冬季绿度15%～50%。植物恢复自然生态，与山体融为一体。

4.2 喷播基材的应用效果

通过“喷播基材技术”达到土体稳定，恢复生态的目标。施工一年内效果，如图3、图4所示。

图3 两个月后效果

图4 8个月后效果

基材喷播3～20 d，草种树种逐步发芽，边坡逐步变绿，30～60 d成坪；植被盖度不低于60%，施工结束一年后，边坡绿化以树为主，草坪等为辅。三季常绿，冬季半绿。树高草低，达到立体绿化效果雏形。基本达到了生态恢复效果，植被盖度95%（景观裸露除外）；施工结束两年以后，植被盖度99%以上，无需人工养护。

5 结语

喷播基材新技术施工工艺简单、施工方便、机械化程度高，生态效益与经济效益显著。该技术适用于边坡比较稳定，但坡面比较陡的路堤与路基。喷播基材新技术相对比较成熟、造价相对较低、效果相对较好，在我国山区公路上可以得到广泛应用。