固结植生生态治理技术施工工艺及质量控制探究

金巧兰，张 彬

（1.河南建筑职业技术学院，河南郑州 450000；2.黄河水利科学研究院，河南郑州 450003）

水利水电工程是我国重点的民生及经济建设工程，对推动国民经济高质量发展具有重要的支撑作用，但同时带来了诸多生态环境破坏问题。土方开挖、填筑等形成的大面积工程区裸露边坡不仅破坏了原生生境，也极易在自然侵蚀作用下诱发一系列自然灾害，造成严重的安全隐患[1-2]。正确处理好水利资源开发和生态环境的关系，实现工程区绿水青山，消除边坡安全隐患是目前应解决的关键问题。

近10 年来，以植被自然恢复为核心的生态治理技术日渐成熟，主要有客土喷播技术、三维植被网喷播技术、植生袋技术等，在水利工程边坡治理中发挥了很大作用[3-7]。其中，固结植生生态治理技术是黄河水利科学研究院在吸收客土喷播施工机械化程度高、简便快捷等优点的基础上，通过材料创新研发与核心机理突破形成的新型生态治理技术，具有无需客土覆盖即可改良原生土壤功能性状，提升基体生产力，促进植被生长的显著特征。本文结合陕西省咸阳市长武县亭口镇内亭口水库反调节蓄水工程开挖边坡生态恢复工作，探讨了固结植生生态治理技术应用于高陡黄土边坡的施工工艺流程，明确了技术实施质量控制要点及注意事项，并对工程实施效果进行了简要分析。

1 工程概况

亭口水库反调节蓄水工程位于亭口水库反调节库区，开挖边坡分散分布于库区进山道路，坡面基体为湿陷性黄土，未设混凝土拱格梁。施工区域边坡坡度（1 ∶0.75）～（1 ∶0.85），高3～55 m，每 2～12 m 高设一马道，宽1～8 m。黄土边坡板结严重，坡面陡峭，阳坡蒸发量大，开挖边坡分散，均不临近道路，施工养护不便。

2 固结植生技术施工工艺

2.1 施工工艺流程

施工工艺流程如图1 所示。

图1 施工工艺流程图

2.2 施工技术要点

固结植生喷播主要施工设备包括液力喷播机1 台、平板运输车1 辆、洒水车1 辆。

2.2.1 施工准备

1）结合当地实际情况选取合适施工月份，宜选择在5—8 月，确保喷播工作结束后气候条件适宜植被生长，并制订合理工期计划，确定主要工期节点。

2）选定施工材料堆放及拌合区域，拌料场位置需靠近取水点，施工区域地面空旷且平整，不宜离喷播作业区域过远，施工区域至拌料场道路应通畅平坦。

3）依据施工技术方案及相关标准划分边坡施工作业单元，并合理制定机喷作业路线，减少喷播设备冗余行进路程，并确保喷播无死角，效率高。

2.2.2 坡面清理

自上而下清除边坡表面松散的不稳定石块、垃圾及有害物质，应尽量避免出现浮尘、滑坡、大块石滚落等情况，清理过程中发现大面积空洞时应用黄土进行填平并击实。处理后的坡面应能满足施工要求，保证机喷作业时坡面能顺利挂浆。

2.2.3 草种设计

在建植草种选取时要以生态学基本原理为依托，尽量选择根系发达、生长迅速、抗逆性强、经济合理的乡土植物，植物配置时应满足统一规划，整体布局，将先锋植物、中期植物和长期植物合理搭配，可加快边坡植被恢复和正向演替速度。同时要突出地域特色，因地制宜，必要时可兼顾景观效应。

2.2.4 材料配制

固结植生生态治理技术主要材料包括固结植生生态复合材料、高摩尔比脲甲醛缓释肥、混播草种、喷播土、水。

1）固结植生生态复合材料可通过下渗作用对土壤颗粒进行包裹—联结—固化，形成团粒结构，使土壤颗粒具有黏聚性和保水性，改良黄土边坡土壤理化性状，本次施工设计用量为0.02 kg·m-2。

2）高摩尔比脲甲醛缓释肥可结合土壤基况及改良目标要求自主调控肥效缓释参数，为草种生长提供充足持续的养分，持续提高土壤生产力，本次施工设计用量为0.15 kg·m-2。

3）混播草种选用高羊茅、披碱草、黑麦草、冰草和草木樨5 种植物。本次施工设计混播比例约为2 ∶1 ∶1 ∶1 ∶1，用量为25～30 g·m-2。在喷播作业前，宜对草种进行泡水预处理，以结束草种的休眠期。

4）喷播土的主要作用是输送草种和提高工程区边坡表土含泥量，在边坡喷播过程中不形成有效厚度，一般选用酸碱度适中的表层黏土和粉土，施用前应剔除大块碎石等杂物。

5）水，可就近选择水源。

2.2.5 材料拌和及机械喷播

由于黄土边坡土质板结严重，含泥量低，较为贫瘠，故在喷播时采用双层喷播设计。基层用定量的固结植生生态复合材料与水喷洒至坡体，提高黄土边坡基质的理化性能，提高土壤黏聚性和保水性；表层则是将上述材料按设计用量顺序投放至液力喷播机料仓进行搅拌，保证草种等材料混合均匀，无离析现象，即可开始喷播作业。喷播时，喷口应与喷面呈10°～45°夹角，喷口沿螺旋型轨迹运动，凹凸部位及死角应喷播充分。喷播时应保证设备输出压力持续稳定，当水平输送距离增长或垂直输送高度增加时可进行引管操作。

2.2.6 养护管理

喷播工作结束后，应在种子萌发期内加强水肥管理，在洒水时应尽量使用水雾覆盖边坡喷播区域，避免水流直接冲击坡面，导致植生层脱落。同时，应制订区域性、灵活性的浇水养护计划，并结合天气情况及土壤墒情实时调整洒水用量及频次。如遇长期高温干旱等极端天气，可调整为夜间养护，降低水分蒸发量。

3 质量控制

3.1 草种萌发试验

建植草种质量是决定喷播效果的前提条件。在喷播前，可采集现场土样为基土，模拟固结植生技术应用的现场条件，进行室内拟种试验。定期浇水并观察记录，测试种子发芽率，以确定黄土边坡土质对植被发芽率的影响及生态基材对该土质的适用性。

3.2 喷播中试试验

材料拌和浓度是影响喷播效果的重要因素，浆液浓度过大则喷播雾化效果较差，作用坡面后基材易滚落，挂浆效果不明显；浆液浓度过小虽雾化效果良好，但难以有效附着在黄土板结边坡，易流淌。因此，在开展正式喷播工作前，应进行喷播中试试验，如图2 所示。通过调整喷播土用量改变材料浆液浓度，并利用泥浆比重计进行称量，当喷播浆液满足雾化程度高、喷射至坡面时无滚落、无流淌、无结块，且基材覆盖坡面均匀、草种粘接密度均匀时即可确定为正式喷播施工浆液浓度，本次黄土边坡施工浆液浓度为1.55 g·cm-3，具体见表1。

表1 喷播材料浆液比重试验参数表

图2 喷播中试试验

3.3 植被生长情况监测

定期定点巡查是维持喷播效果的重要保障，巡查工作不可松懈。巡查时可根据作业单元、施工进度及养护情况，制订分区巡查计划。做好巡查记录工作并拍摄影像资料，对发芽率低、成苗情况差的区域应做好标记并持续重点关注。如有长时间未发芽区域，着重养护补肥或根据情况进行补栽处理。

4 工程应用效果分析

亭口水库反调节蓄水工程开挖边坡生态恢复工作于2020 年5 月开始实施，2021 年8 月结束。在喷播施工期间，先锋植被黑麦草生长迅速，植被整体长势良好。次年后，部分先锋植物开始退化，植被群落以高羊茅、冰草及披碱草等中长期植物为主，覆盖率90%以上，实施效果较好。

5 结语

通过亭口水库反调节蓄水工程开挖边坡的应用取得的良好效果，可进一步论证固结植生技术在西北内陆垂直气候条件下黄土边坡的适用性和可靠性，可有效解决该地区的边坡植被恢复难题。

通过凝练、总结固结植生生态治理技术的施工工序流程，进一步形成科学合理的设计、施工管理办法，将有助于固结植生生态治理技术的市场推广，推动我国生态治理相关产业发展。