試論鐵路巖石邊坡噴混植生植物護(hù)坡施工技術(shù)

試論鐵路巖石邊坡噴混植生植物護(hù)坡施工技術(shù)

一、概述
　　噴混植生植物護(hù)坡，是在穩(wěn)定巖質(zhì)邊坡上施工短錨桿、鋪掛鍍鋅鐵絲網(wǎng)后，采用專用噴射機(jī)，將拌和均勻的種植基材噴射到坡面上，植物依靠“基材”生長(zhǎng)發(fā)育，形成植物護(hù)坡的施工技術(shù)，它可達(dá)到恢復(fù)植被、改善景觀、保護(hù)環(huán)境的目的。它具有防護(hù)邊坡、恢復(fù)植被的雙重作用，可以取代傳統(tǒng)的噴錨防護(hù)、片石護(hù)坡等圬工措施。該技術(shù)使用的種植基材由種植土、混合草灌種子、有機(jī)質(zhì)、肥料、團(tuán)粒劑、保水劑、穩(wěn)定劑、PH緩解劑和水等組成，其種植基材的配方是成功的關(guān)鍵，良好的配方能夠達(dá)到在陡于1:0.75的巖質(zhì)邊坡上既具備一定的強(qiáng)度保護(hù)坡面和抵抗雨水沖刷，又具有足夠的空隙率和肥力以保證植物生長(zhǎng)。
　　二、噴混植生的材料
　　（一）種植基材的選擇及配法
　　種植基材組成的材料主要有種植土、有機(jī)質(zhì)、肥料、保水劑、土壤防蝕劑、改良劑、粘合劑、混合草灌種子、團(tuán)粒劑、穩(wěn)定劑、PH緩解劑和水等。
　　1．種植土。種植土可因地選材，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(wú)雜質(zhì)，無(wú)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．有機(jī)質(zhì)。有機(jī)質(zhì)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(jīng)充分發(fā)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(zhì)、持水、透氣和含有機(jī)質(zhì)的特點(diǎn)可蓄水保水，防止土壤板結(jié)，改善土壤的物理結(jié)構(gòu)，并保持長(zhǎng)久的肥效。
　　3．肥料。主要用化學(xué)肥料和有機(jī)肥，化學(xué)肥料多采用緩釋俄羅斯復(fù)合肥，有機(jī)肥主要有雞糞、家畜糞，但都必須經(jīng)過充分的發(fā)酵，以免植物生長(zhǎng)發(fā)育過程產(chǎn)生過多的病害。
　　4．保水劑。保水劑是一種無(wú)毒無(wú)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(shí)便慢慢地釋放給根系。噴混植生巖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?guī)r石基本上不透水，極不易貯藏水分，巖石上植物種子的發(fā)芽和生長(zhǎng)對(duì)氣候相當(dāng)敏感，稍一干旱便會(huì)凋敗枯萎，此時(shí)保水劑的保水作用是巖石上植物得以正常生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，巖面上綠化用的保水劑可選擇吸水倍率較低，但吸水重復(fù)性好而使用壽命長(zhǎng)的丙烯酰胺-丙烯酸鹽共聚交聯(lián)物類的較大顆粒產(chǎn)品。
　　5．粘合劑。為避免風(fēng)雨等自然因素對(duì)種植基材造成的侵蝕、沖刷，必須在種植基層中加入相當(dāng)數(shù)量的粘合劑，以促使基質(zhì)與巖石粘結(jié)和增強(qiáng)基質(zhì)本身的抗侵蝕沖刷。粘合劑常用有化學(xué)粘合劑和普通硅酸鹽水泥，水泥的堿性對(duì)種子生根、發(fā)芽是有害的，因此加入水泥時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制其用量，最大用量不得超過80kg/m3。對(duì)于土壤的酸堿性和物理機(jī)能，視情況加入一定的土壤改良劑。
　　另外，在噴混基料中加入輔助粘結(jié)劑（如紅粘土、過磷酸鈣）和pH緩沖劑，利用它們本身的酸堿性、緩沖性和紅粘土的高量活性鋁水解產(chǎn)生酸度進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，使噴混基料的pH值由強(qiáng)堿性（pH 8.0～8.5）降低到中性（pH6.8～7.2），適合植物生長(zhǎng)。噴混基料的pH值會(huì)隨植物生長(zhǎng)而有一定的降幅，所以，應(yīng)采用比較成熟的pH值調(diào)節(jié)技術(shù)使噴混基料的pH值調(diào)節(jié)到一個(gè)適宜植物生長(zhǎng)的范圍。

（二）植物種子選擇和配法
　　選擇植物種子應(yīng)以草本植物為主，根據(jù)施工所在地的水文地質(zhì)氣候條件，選擇適應(yīng)當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)條件的種類，特別要注意抗旱性、抗逆性強(qiáng)的品種。江西屬于亞熱帶地區(qū)，氣候濕熱，用于噴混植生草種主要有百喜草(sunflower)、狗牙根、畫眉草、高羊茅等，而其中以百喜草適合當(dāng)?shù)氐纳L(zhǎng)條件。百喜草是由美國(guó)引進(jìn)的優(yōu)良品種，其根系發(fā)達(dá)，抗旱，抗逆性強(qiáng)，耐貧瘠，在坡面上表現(xiàn)很好。畫眉草生長(zhǎng)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(shí)可以參加混播。草坪播種應(yīng)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(zhǎng)期、抗逆性等各方面可取到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的作用，增加草坪的適應(yīng)性。
　　有些地區(qū)混播時(shí)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(zhǎng)特殊性，草比花灌的生長(zhǎng)速度更快，以免互相侵占失去花灌的生長(zhǎng)有利條件。
　　使用的種子配比如表2：

三、噴混植生施工工藝
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　　整修邊坡的主要任務(wù)是清除邊坡上不穩(wěn)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(duì)于松散的巖石用水泥砂漿抹縫粘結(jié)，若巖石邊坡本身不穩(wěn)定，應(yīng)該進(jìn)行加固處理，方法是采用預(yù)應(yīng)力錨桿錨索固定。
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　　先在坡面上鋪鍍鋅鐵絲網(wǎng)或高強(qiáng)塑料加強(qiáng)網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格為5cm×5cm，然后用風(fēng)鉆或電鉆按1×1m間距梅花形布置錨桿和錨釘。錨桿長(zhǎng)90～100cm，錨釘長(zhǎng)約50～60cm。應(yīng)特別注意網(wǎng)與巖石之間的距離約為種植基材厚度的一半，掛網(wǎng)的目的是讓種植基材在巖石表石形成一個(gè)持久的整體板塊。
　　（三）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(jī)在大馬力空氣壓縮機(jī)的風(fēng)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(shè)備同時(shí)加水，這樣種植基材落在巖石上就是潮濕的。噴射設(shè)計(jì)厚度為10±3cm。噴射厚度是今后植物生長(zhǎng)的關(guān)鍵所在，此環(huán)節(jié)應(yīng)隨時(shí)檢查厚度以保證施工質(zhì)量。
　　（四）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(jī)直接噴射在種植基材表面上，該施工環(huán)節(jié)和液壓噴播植草相同。應(yīng)注意的是：噴播草籽經(jīng)拌均勻粘附在紙漿或木桿等附著物上。在南方由于夏季氣溫高，蒸發(fā)量大，陽(yáng)坡的種子發(fā)芽率多有降低，陽(yáng)坡應(yīng)適當(dāng)加大種子的用量。
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　　南方雨水較多，可用無(wú)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(fā)過快，三是保溫利于種子發(fā)芽。
　?。B(yǎng)護(hù)
　　草坪植物雖然適應(yīng)性強(qiáng)，但仍然是“三分種，七分養(yǎng)”，因此應(yīng)特別重視草坪的養(yǎng)護(hù)。噴播后如未下雨則每天澆水以保持土壤濕潤(rùn)，狗牙根一般7天左右發(fā)芽，百喜草一般15～20天發(fā)芽，畫眉草一般4～5天發(fā)芽，45天左右可以成坪，2個(gè)月覆蓋率可達(dá)90%以上，成坪后可逐漸減少澆水的次數(shù)。在養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)隨時(shí)觀察草坪的水肥情況，水分主要是看根系土壤的濕潤(rùn)程度。在草坪成坪后由于其自身形成了一層草毯，對(duì)土壤中的水分散失有一定的保護(hù)性。一年以后，草坪基本上形成了其自身的生態(tài)，不需要特別的養(yǎng)護(hù)。
　　四、結(jié)語(yǔ)
      （一）噴混植生的主要技術(shù)特點(diǎn)
　　1．適合地質(zhì)條件惡劣的巖石坡面。噴混植生技術(shù)采用鍍鋅鐵絲網(wǎng)和鋼桿錨固，抗拉力強(qiáng)度大，可有效地防止崩塌和碎石掉落，確保山體和道路長(zhǎng)治久安。該方法適用于惡劣環(huán)境的巖石邊坡，如礫石層、軟巖、破碎層及較硬的基巖石等。
　　2．抗侵蝕性和抗水土流失。粘結(jié)劑的膠結(jié)作用是噴混基質(zhì)與巖面粘結(jié)，并使噴混基質(zhì)硬化，從而避免雨水等對(duì)種植基質(zhì)造成沖刷侵蝕。不僅噴混基材有很強(qiáng)的抗侵蝕性能，在灌草植被與基材的共同作用下，基材的抗侵蝕性又得到進(jìn)一步的增強(qiáng)。
　　3．保障植被快速成型及生態(tài)穩(wěn)定性。以客土為主的噴混基層的厚度為10cm，能滿足植物安全生長(zhǎng)的極限需求。石質(zhì)邊坡上噴混植生后，60天能全面覆蓋，1年灌草立體生態(tài)成型。護(hù)坡植物的生態(tài)穩(wěn)定性方面的作用有：能攔截的雨水沖擊，減少滴濺能量；通過吸收和蒸騰作用降低土體孔隙水壓力；根系深扎交錯(cuò)能增加土體內(nèi)聚力，提高建植層土體的凝聚強(qiáng)度。
      （二）噴混植生的施工特點(diǎn)
　　1．機(jī)械化施工，建坪速度快、效率高，一臺(tái)噴播機(jī)一天可噴播1～2萬(wàn)平方米；
　　2．草坪質(zhì)量效果好，生長(zhǎng)均勻、致密；
　　3．應(yīng)用范圍廣，在復(fù)雜及惡劣條件下強(qiáng)制綠化，成功建植草坪；
　　4．建設(shè)成本低，比工程砌石護(hù)坡降低造價(jià)8～15倍；
　　5．節(jié)省后期鐵路養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，減少和防止沖刷，減少清理費(fèi)用及危險(xiǎn)災(zāi)害的發(fā)生。
　　噴混植生技術(shù)是一項(xiàng)新興的技術(shù)，其研究和應(yīng)用尚處于起步階段，加之巖石邊坡生態(tài)系統(tǒng)較為復(fù)雜，包括地理環(huán)境和氣候因素、坡體狀況、基料特性、植被等，噴混基材的優(yōu)化、巖石邊坡植被生態(tài)的水肥綜合調(diào)控以及護(hù)坡植物的優(yōu)化組合將是提高工程質(zhì)量值得進(jìn)一步研究和優(yōu)化的。噴混植生是工程與生物緊密結(jié)合的施工技術(shù)，工藝過程復(fù)雜并直接影響著工程質(zhì)量。