試論鐵路巖石邊坡噴混植生植物護坡施工技術(shù)

試論鐵路巖石邊坡噴混植生植物護坡施工技術(shù)

一、概述
　　噴混植生植物護坡，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，將拌和均勻的種植基材噴射到坡面上，植物依靠“基材”生長發(fā)育，形成植物護坡的施工技術(shù)，它可達到恢復植被、改善景觀、保護環(huán)境的目的。它具有防護邊坡、恢復植被的雙重作用，可以取代傳統(tǒng)的噴錨防護、片石護坡等圬工措施。該技術(shù)使用的種植基材由種植土、混合草灌種子、有機質(zhì)、肥料、團粒劑、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，良好的配方能夠達到在陡于1:0.75的巖質(zhì)邊坡上既具備一定的強度保護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。
　　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，土要干凈無雜質(zhì)，無雜草，保持干燥，并過篩去掉大的粗的顆粒以便于噴播使用。
　　2．有機質(zhì)。有機質(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、透氣和含有機質(zhì)的特點可蓄水保水，防止土壤板結(jié)，改善土壤的物理結(jié)構(gòu)，并保持長久的肥效。
　　3．肥料。主要用化學肥料和有機肥，化學肥料多采用緩釋俄羅斯復合肥，有機肥主要有雞糞、家畜糞，但都必須經(jīng)過充分的發(fā)酵，以免植物生長發(fā)育過程產(chǎn)生過多的病害。
　　4．保水劑。保水劑是一種無毒無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)芽和生長對氣候相當敏感，稍一干旱便會凋敗枯萎，此時保水劑的保水作用是巖石上植物得以正常生長發(fā)育的關(guān)鍵。根據(jù)實踐經(jīng)驗，巖面上綠化用的保水劑可選擇吸水倍率較低，但吸水重復性好而使用壽命長的丙烯酰胺-丙烯酸鹽共聚交聯(lián)物類的較大顆粒產(chǎn)品。
　　5．粘合劑。為避免風雨等自然因素對種植基材造成的侵蝕、沖刷，必須在種植基層中加入相當數(shù)量的粘合劑，以促使基質(zhì)與巖石粘結(jié)和增強基質(zhì)本身的抗侵蝕沖刷。粘合劑常用有化學粘合劑和普通硅酸鹽水泥，水泥的堿性對種子生根、發(fā)芽是有害的，因此加入水泥時應嚴格控制其用量，最大用量不得超過80kg/m3。對于土壤的酸堿性和物理機能，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)生酸度進行pH調(diào)節(jié)，使噴混基料的pH值由強堿性（pH 8.0～8.5）降低到中性（pH6.8～7.2），適合植物生長。噴混基料的pH值會隨植物生長而有一定的降幅，所以，應采用比較成熟的pH值調(diào)節(jié)技術(shù)使噴混基料的pH值調(diào)節(jié)到一個適宜植物生長的范圍。

（二）植物種子選擇和配法
　　選擇植物種子應以草本植物為主，根據(jù)施工所在地的水文地質(zhì)氣候條件，選擇適應當?shù)厣L條件的種類，特別要注意抗旱性、抗逆性強的品種。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?shù)氐纳L條件。百喜草是由美國引進的優(yōu)良品種，其根系發(fā)達，抗旱，抗逆性強，耐貧瘠，在坡面上表現(xiàn)很好。畫眉草生長快，但其草坪顏色欠佳。高羊茅是屬于冷季型草坪中最耐熱的，在氣溫較低時可以參加混播。草坪播種應以一種草籽為主，多種草籽混播，這樣各種草坪在覆蓋度、生長期、抗逆性等各方面可取到優(yōu)勢互補的作用，增加草坪的適應性。
　　有些地區(qū)混播時要求加入草花系列(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特殊性，草比花灌的生長速度更快，以免互相侵占失去花灌的生長有利條件。
　　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，應該進行加固處理，方法是采用預應力錨桿錨索固定。
　　（二）錨桿，掛網(wǎng)
　　先在坡面上鋪鍍鋅鐵絲網(wǎng)或高強塑料加強網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格為5cm×5cm，然后用風鉆或電鉆按1×1m間距梅花形布置錨桿和錨釘。錨桿長90～100cm，錨釘長約50～60cm。應特別注意網(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在大馬力空氣壓縮機的風壓下，將種植基材均勻地噴上巖石表石，在噴口處用另外的設(shè)備同時加水，這樣種植基材落在巖石上就是潮濕的。噴射設(shè)計厚度為10±3cm。噴射厚度是今后植物生長的關(guān)鍵所在，此環(huán)節(jié)應隨時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，陽坡的種子發(fā)芽率多有降低，陽坡應適當加大種子的用量。
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　　南方雨水較多，可用無紡布(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。
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　　草坪植物雖然適應性強，但仍然是“三分種，七分養(yǎng)”，因此應特別重視草坪的養(yǎng)護。噴播后如未下雨則每天澆水以保持土壤濕潤，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個月覆蓋率可達90%以上，成坪后可逐漸減少澆水的次數(shù)。在養(yǎng)護期間應隨時觀察草坪的水肥情況，水分主要是看根系土壤的濕潤程度。在草坪成坪后由于其自身形成了一層草毯，對土壤中的水分散失有一定的保護性。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。
　　四、結(jié)語
      （一）噴混植生的主要技術(shù)特點
　　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，抗拉力強度大，可有效地防止崩塌和碎石掉落，確保山體和道路長治久安。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，從而避免雨水等對種植基質(zhì)造成沖刷侵蝕。不僅噴混基材有很強的抗侵蝕性能，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一步的增強。
　　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；根系深扎交錯能增加土體內(nèi)聚力，提高建植層土體的凝聚強度。
      （二）噴混植生的施工特點
　　1．機械化施工，建坪速度快、效率高，一臺噴播機一天可噴播1～2萬平方米；
　　2．草坪質(zhì)量效果好，生長均勻、致密；
　　3．應用范圍廣，在復雜及惡劣條件下強制綠化，成功建植草坪；
　　4．建設(shè)成本低，比工程砌石護坡降低造價8～15倍；
　　5．節(jié)省后期鐵路養(yǎng)護費用，減少和防止沖刷，減少清理費用及危險災害的發(fā)生。
　　噴混植生技術(shù)是一項新興的技術(shù)，其研究和應用尚處于起步階段，加之巖石邊坡生態(tài)系統(tǒng)較為復雜，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)控以及護坡植物的優(yōu)化組合將是提高工程質(zhì)量值得進一步研究和優(yōu)化的。噴混植生是工程與生物緊密結(jié)合的施工技術(shù)，工藝過程復雜并直接影響著工程質(zhì)量。