高速公路岩石边坡生态防护新技术浅析

高速公路岩石边坡生态防护新技术浅析

曾晓文1 龙国锋2 陈光红2

（1 江西省公路机械工程局 南昌 330013） (2 江西省公路开发总公司 南昌 330001)

摘 要：通过作者在高速公路上进行的岩石边坡生态防护-客土喷播的实际施工研究，阐述了客土喷播作为高速公路岩石边坡生态防护的成功性和可行性，并介绍其施工材料和施工工艺。为高速公路建设的生态化开创了一条新路。关键词：交通工程；高速公路；岩石边坡；生态防护；客土喷播；新技术

0 前言近年来我国公路事业蓬勃发展，大量的高等级公路开工建设。我省高速公路的建设也走向高潮。但是，在大规模修路的同时，我们不得不重视一个现象的出现，那就是，伴随着大量的开山劈石，形成众多岩土边坡裸露，既破坏了植被，又损害了生态景观，还极易造成水土流失。这势必与我国的可持续发展战略背道而驰，为此党和政府对高速公路的生态防护非常重视。为了解决这一矛盾，建设生态环保高速公路就摆上了重要的议事日程。本文针对京福高速公路A2标岩石边坡成功地采用“客土喷播”方法进行生态防护的施工实践，介绍 “客土喷播”这一先进的绿化工艺，以供同行们商榷。1 客土喷播介绍在京福A2标路段范围内，路线穿越多座大山，开山后边坡裸露出岩石，为对其进行生态防护，如何在石上上长出青草？业主和施工单位提出对岩石边坡大胆引进国外绿化新技术-“客土喷播”，也叫“STMC法”。这项技术最早由日本所应用。众所周知，岩石边坡是不适合植物生长的，传统的绿化方式是在坡脚栽植爬山虎等攀援植物，或坡顶种植垂吊植物，或在岩石坡边上挖槽种植攀援垂吊植物，这些方法简单，但成效慢，岩石达到被完全覆盖往往非常困难，需要2-5年时间。植物生长的条件是土壤和水分，对于岩石边坡，硬度高，土壤成分极少，植物生根，发育非常困难，如果在坡面上回填种植基质，因岩石边坡大多又陡又急，回填物往往很难固定，若岩石光滑则固定更加困难，还会因降雨，流水等外因而遭到冲涮流失。由此分析，岩石边坡实现绿化必须同时具备二个基本条件：一是坡面上必须有植物能赖以持续生长的种植基质，二是种植基质能永久固定在坡面上。“客土喷播”生态防护新技术其核心是在岩石坡面上营造一个既能让植物生长发育而种植基质又不被冲刷的多孔稳定结构。它利用专用的喷射设备将土壤，有机质，保水材料，肥料，改良剂、专用防蚀剂、专用粘合剂和植物种子等混合后喷射到岩石上，由于专用粘合剂和防蚀剂的粘结作用，混合物可在岩石表面上形成一层连续的具有孔隙的硬化体。一定程度的硬化使种植基质免遭冲蚀，而混合物中的保水材料、营养成份适合植物种子的生根发育。为岩石绿化提供植物生长的基质从道理上是越厚越好，但考虑成本和施工难度我们一般设计成10cm 左右，为保持基质的保水要求，我们特意在基质中加入了大剂量的保水剂，保水剂是遇水可以反复吸收膨胀500-1000倍的一种化学材料，无毒无害，在干旱时，保水剂中的水分又可以缓释给植物的根系。当种植基层中的保水剂全部吸水膨胀后，可以供应草坪持续干旱30-60天的生长需要。2 客土喷播的材料2.1种植基材的选择及配法种植基材组成的材料主要有土壤、有机质、肥料、保水剂、土壤防蚀剂，改良剂、粘合剂等。2.1.1土壤 土壤可因地选材。选择就近可以采集的粘土、黄土或沙土。但往往沙土、黄土、粘土的肥力不足，一般可用其他肥土以1：1配合使用，土要干净无杂质、无杂草，保持干燥，并过筛去掉大的粗的颗粒以便于喷播使用。2.1.2有机质 有机质的使用主要是增加土的肥力和保证土壤的通气性，常用的有东北泥碳、腐叶土、堆肥、锯木屑、谷壳、经充分发酵的家畜肥料等。其中东北泥碳性能最好，它持水量高，通气良好，其轻质，持水，透气和含有机质的特点可蓄水保水，防止土壤板结，改善土壤的物理结构，并保持长久的肥效。2.1.3 肥料 主要用化学肥料和有机肥，化学肥料多采用缓释俄罗斯复合肥，有机肥主要有鸡粪、家畜粪，但都必须经过充分的发酵，以免植物生长发育过程产生过多的病害。2.1.4保水剂 保水剂是一种无毒无害的功能性高分子化合物，遇水可吸水膨胀成百上千倍，这些水分不易被一般的物理方法排出，而植物根系却能吸收贮藏于保水剂中的水分。保水剂可将偶然降雨迅速地吸收而膨胀成凝胶将水分贮藏起来，干旱时便慢慢地释放给根系。客土喷播岩石表面上的种植基层平均厚度一般为10厘米，比一般土层厚度薄，而且岩石基本上不透水，极不易贮藏水分，岩石上植物种子的发芽和生长对气候相当敏感，稍一干旱便会凋败枯萎。此时保水剂的保水作用是岩石上植物得以正常生长发育的关键。根据实践经验，岩面上绿化用的保水剂可选择吸水倍率较低，但吸水重复性好而使用寿命长的丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物类的较大颗粒产品。2.1.5粘合剂、土壤防蚀剂、土壤改良剂 为避免风雨等自然因素对种植基材造成的侵蚀、冲刷，必须在种植基层中加入相当数量的粘合剂，以促使基质与岩石粘结和增强基质本身的抗侵蚀冲刷。粘合剂常用有化学粘合剂和普通硅酸盐水泥。水泥的碱性对种子生根、发芽是有害的，因此加入水泥时应严格控制其用量，最大用量不得超过80kg/m3。为对土壤的酸碱性和物理机能，视情况加入一定的土壤改良剂。种植基材配比如表1 种植基材配比（京福高速使用） 表1项目 说明 单位 每1m2＝0.1 M3用量土壤 黄土、粘土、 M3 0.05 圆土 0.05有机质 泥碳或 M3 0.02 锯木屑（谷壳） 0.003肥料 鸡粪 kg 0.05 俄罗斯复合肥 0.05粘合、防蚀材料 水泥 kg 30 粘合剂 0.05 改良剂 0.052.2植物种子选择和配法选择植物种子应以草本植物为主，根据施工所在地的水文地质气候条件。选择适应当地生长条件的种类，特别要注意抗旱性、抗逆性强的品种。江西属于亚热带地区，气候湿热，用于客土喷播绿化的草种主要有百喜草（sunflower）、狗牙根、画眉草、高羊茅等，而其中以百喜草适合当地的生长条件。百喜草是由美国引进的优良品种，其根系发达，抗旱、抗逆性强，耐贫瘠，在坡面上表现很好。画眉草生长快，但其草坪颜色欠佳，高羊茅是属于冷季型草坪中最耐热的，在气温较低时可以参加混播。草坪播种应以一种草籽为主，多种草籽混播。这样各种草坪在覆盖度，生长期，抗逆性等各方面可取到优势互补的作用，增加草坪的适应性。有些地区混播时要求加入草花系列，（如东南野花组合）、灌木种子（如伞房决明，胡枝子）等。以增加草坪景观效果，但一定要注意花灌的生长特殊性，草比花灌的生长速度都更快，以免互相侵占失去花灌的生长有利条件。京福高速公路使用的种子配比如表2京福高速公路客土喷播绿化植物及配比 表2植物种类 每1 m2用量 用量百分比白喜草 23g 76.6%狗牙根 6.5g 21.7%画眉草 0.5g 2.7%合计 30g 100%3 客土喷播的施工工艺3.1整修边坡整修边坡主要任务是清除边坡上不稳定的石块。把凹凸不平的地方大致整平，以便让种植材厚薄均匀，对于松散的岩石用水泥砂浆抹缝粘结，若岩石边坡本身不稳定，应该进行加固处理，方法是采用预应力锚杆锚索固定。3.2锚杆、挂网先在坡面上铺镀锌铁丝网或高强塑料加强网、网孔规格为5cm×5 cm。然后用风钻或电钻按1×1m间距梅花形布置锚杆和锚钉。锚杆长90-100 cm。锚钉长约50-60 cm。应特别注意网与岩石之间的距离约为种植基材厚度的一半。挂网的目的是让种植基材在岩石表石形成一个持久的整体板块。3.3种植基材喷播种植基材按比例混合后呈干粉状。用专用的客土喷播机在大马力空气压缩机的风压下，将种植基材均匀地喷上岩石表石，在喷口处用另外的设备同时加水，这样种植基材落在岩石上就是潮湿的。喷射设计厚度为10±3 cm。喷射厚度是今后植物生长的关键所在。此环节应随时检查厚度以保证施工质量。3.4喷播植物种子将先配好的种子和纸浆等混合材料用液压喷播植草机直接喷射在种植基材表面上，这施工环节和液压喷播植草相同。应注意的是：1、喷播草籽经拌均匀把粘附在纸浆或木杆等附着物上。2、在南方由于夏季气候气温高、蒸发量大，阳坡的种子发芽率多有降低，阳坡应适当加大种子的用量。3.5覆盖南方雨水较多，可用无纺布（16g-18g/m2）覆盖以防止雨水冲刷，北方可用草帘覆盖，覆盖的目的，一是防止雨水冲刷，二是防止水分蒸发过快，三是保温利于种子发芽。3.6养护草坪植物虽然适应性强，但仍然是“三分种、七分养”因此应特别重视草坪的养护。喷播后如未下雨则每天浇水以保持土壤湿润，狗牙根一般7天左右发芽，百喜草一般15-20天发芽，画眉草一般4-5天发芽，45天左右可以成坪。2个月覆盖率可达90%以上，成坪后可逐渐减少浇水的次数。在养护期间应随时观察草坪的水肥情况。水分主要是看根系土壤的湿润程度。在草坪成坪后由于其自身形成了一层草毯，对土壤中的水分散失有一定的保护性。一年以后，草坪基本上形成了其自身的生态，不需要特别的养护。4 结论日本、欧美、香港等发达国家和地区岩石边坡强制绿化的技术已日臻成熟，这项技术不仅适应公路，同样在铁路、水利、房地产等工程岩石边坡的绿化防护，水土保持，环境保护中发挥出重要作用。目前，越来越多有远见的建设者们开始推广这项生态防护新技术。江西京福高速公路“客土喷播”岩石边坡生态防护新技术的成功应用，就为我省公路建设生态化开创了一条新路。客土喷播技术适用各种开挖岩石边坡表面，如矿山，公路，水利工程的生态防护绿化，是环境保护、固土绿化工程的一大创举。我们在京福高速公路温沙段A2标K12+000-K26+000路段内进行了约8万平方米的工程实践。实践证明，这项新技术是高速公路岩石边坡生态防护成功而且可行的方法。

参考文献[1]中国草原学会《新世纪、新草坪》 中国林业出版社[2]《草坪植物》 中国林业出版社[3]《草坪建植》 中国林业出版社[4]《草坪养护与管理》 中国林业出版社[5]2003年4期《草业科学》 （上接第20页）

格按照规范进行施工，控制好质量，特别是地缝和排水管的质量是非常关键的，若遭到损坏，因其上有砼面板，修复是很困难的，故在施工应注意以上几点，严把质量关。4 大面积水泥砼路面的养护排水系统养护得当、及时，有助于延长水泥砼路面的使用寿命。4.1及时清扫水泥砼路面上的泥土、灰尘。4.2定期或大雨过后清除随雨水流入地缝内的泥土、灰尘，方法是用高压水从地缝的坡顶冲到坡底，将泥土冲进集水井内，再人工清除，横向排水管也一同清理，不能有淤塞现象。4.3地缝顶上，水泥砼

玻纤土工格栅是一种用于路面增强、老路补强，加固路基及软土基的优良土工合成材料。玻纤土工格栅高强无碱玻璃纤维通过国际先进的经编工艺制成网状基材，经表面涂覆处理而制成的半刚性制品。具有经、纬双向很高的抗拉强度和较低的延伸率，并具有耐高温、耐低寒、抗老化、耐腐蚀等优良性能，广泛应用于沥青路面、水泥路面及路基的增强和铁路路基、堤坝护坡、机场跑道、防沙治沙等工程项目。

路面纵向施工缝的拉杆钢筋外露部分应定期进行防锈处理。5 存在的不足5.1地缝中使用PVC管，费用较高，PVC管的使用年数不很长。5.2集水井内空偏小。5.3排水系统的养护需配备一定数量的设备。5.4地缝、排水管一旦损坏，修复困难。5.5地缝上的面板拉杆钢筋有3cm暴露在外，容易腐蚀生锈。5.6地缝、排水管、集水井的开挖、施工机械化程度不高。6 结语目前，我国部颁《公路排水设计规范（JTJ018—97）》所涉及的水泥砼路面排水系统最大为双向8车道，还没有涉及梨温高速公路中所遇到的双向22车道，大面积砼路面排水设计问题，针对这种情况，本文提出这套排水系统设计施工方案，取得了良好的效果。

参考资料：[1]交通部《公路工程技术标准（JTJ001-97）》[2]交通部《公路排水设计规范（JTJ018-97）》[3]交通部《公路水泥砼路面设计规范（JTG D40-2002）》[4]交通部《公路水泥砼路面施工技术规范（JTG F30-2003）》[5]江西省交通设计院上海至瑞丽国道主干线浙赣省界收费站（江西境内）收费广场设计图及补充设计图。