客土噴播防護技術在惠河高速公路中的應用

1

引進客土噴播防護技術的背景

近幾年，隨著環(huán)保意識的提高，我國公路建設部門對于生態(tài)防護越來越重視。對于土質(zhì)邊坡，已普遍采用了濕法噴播、三維網(wǎng)植草等技術來建植植被、固土護坡。對

于土質(zhì)情況較差的邊坡和巖石邊坡，由于缺乏植物生長的基礎，則往往采取漿砌片石、掛網(wǎng)噴錨等工程防護措施，不僅被破壞的植被得不到恢復，而且也影響了公路

的生態(tài)環(huán)境及景觀。因此，如何既保證石質(zhì)邊坡的穩(wěn)定又能實現(xiàn)長久綠化問題已成為公路環(huán)境保護和公路建設部門的焦點和難點。我們極需要尋求一種更有效的實現(xiàn)

綠化的方法。

（

1

）

國外客土噴播防護技術研究現(xiàn)狀：目前存在的兩種植被建植模式包括以美國為代表的高養(yǎng)護型-濕式噴播快速植草技術和以日本為代表的高投入型-客土噴播防護技術。前者初期建植成本低，但草本

植被養(yǎng)護成本高，易于衰退，并且在山嶺重丘區(qū)挖方地段石質(zhì)邊坡，采用普通的噴播方法不能種植植物，或者植物種植后容易衰退，其固土護坡能力也極其有限，幾

乎不具備防災功能。近年來，日本政府投入了大量人力和物力研究公路邊坡播種早期樹林化的可能性，提出了邊坡早期播種樹林化技術--客土噴播防護技術，

是一種融合土壤學、植物學、生態(tài)學理論的生態(tài)防護技術。

該技術的突出優(yōu)點在于：①以土壤結構改良為突破口，力求簡化公路植被養(yǎng)護管理。它是以經(jīng)處理加工的樹皮、纖維、養(yǎng)生材料、植物種子與少量當?shù)貎?yōu)質(zhì)土混合，

添加營養(yǎng)劑、粘結劑和土壤穩(wěn)定劑制成客土，借助噴播機均勻涂噴于坡面上。②由于客土的應用，為灌木和樹木根系提供了良好的生長基礎，能夠?qū)崿F(xiàn)草、灌木合理

的植物群落配比，達到建設后路域植被與自然植被融為一體的效果。③噴播設備性能優(yōu)良，使巖石坡面及不具植物生長條件的高大邊坡完全可能實現(xiàn)綠化。④由于灌

木根系可扎入巖石縫隙，固土護坡效果起到比草本植物更可靠的作用，可較大程度地減少邊坡坍塌，節(jié)省維護費用，提高交通安全。

（

2）

國內(nèi)客土噴播防護技術研究現(xiàn)狀

90年代末期，交通部科學研究院從日本引進客土噴播防護技術，開始對巖石邊坡開展綠化試驗研究，于2000年在廣東省河惠高速公路巖石邊坡上修建國內(nèi)首個

客土噴播現(xiàn)場試驗工程，隨后湖南臨長高速公路、云南大保高速公路、江蘇寧杭高速公路進行了客土噴播防護技術的研究并做了試驗工程，與此同時，其他的綠化工

程公司及水利部門也正在進行這方面的研究。

（

3）

惠河高速公路引進客土噴播防護技術的背景

惠（州）-河（源）高速公路地處粵東的丘陵地區(qū)，全長

81km，大部分路段為山嶺重丘地區(qū)，有大量高路堤邊坡和深路塹邊坡，挖方路基多為強~中等風化花崗巖和泥質(zhì)砂巖，裂隙發(fā)育，巖石破碎。

為了解決石質(zhì)邊坡的穩(wěn)定和綠化問題，結合交通部科學研究院多年來在公路綠化、交通環(huán)保方面的經(jīng)驗，

2000年6月，廣東河惠高速公路有限公司決定同交通部科學研究院聯(lián)合首次在國內(nèi)開展客土噴播防護技術的試驗工程。通過消化、吸收日本客土噴播防護技術，

結合我國公路特點對客土噴播材料、施工工藝以及配套土木工程技術措施進行系統(tǒng)的研究和試驗示范，在廣泛調(diào)查和分析研究的基礎上，實現(xiàn)客土材料的國產(chǎn)化，尋

找到了適合我國客土噴播的方式和方法。實現(xiàn)了在石質(zhì)路塹邊坡上建植穩(wěn)定性好、可演替、粗放管理的喬灌草立體植被，使我國在公路生物工程技術應用、國土綠化

和水土保持工程技術領域接近了國際先進水平。

2

客土噴播防護技術的基本原理

客土噴播防護技術是將客土（生育基礎材料）、纖維（生育基礎材料）、侵蝕防止劑、緩效性肥料和種子等按一定比例配合，加入專用設備中充分混合后，通過泵、壓縮空氣噴射到坡面上形成所需的基層厚度，從而實現(xiàn)綠化的目的。

客土噴播基本原理：

（

1）

土壤學原理

土壤是植物生長的基礎。不同的植物對生長基礎厚度的要求不同。

由于有機質(zhì)生育基礎具有比一般土壤優(yōu)良的保水及保肥性，植物在其中生長所需厚度比上表要小。

決定噴播厚度主要有三個因素，即山體狀態(tài)、年降雨量和坡度等。

除厚度外，植物對土壤的化學性質(zhì)和物理結構也有相應的要求。一般來說，土壤過酸或過堿都不利于植物生長；土壤過疏、過密，或團粒結構差，都會影響植物生長。因此，在客土材料的選擇和配比時要充分考慮這些因素。（

2）

生態(tài)學原理

穩(wěn)定的植物群落具備以下基本特征：

①

是長期演替的結果，能適應當?shù)氐臍夂颉⑼寥罈l件；

②

立體結構，喬、灌、草有機結合，分布合理；

③

能自我繁衍，生態(tài)功能強。

因此進行客土噴播綠化，選擇植物時要從生態(tài)學的角度出發(fā)，盡可能采用鄉(xiāng)土植物種類，并且模擬自然群落，采取喬、灌、草合理配置。

3

客土噴播防護技術在惠河高速公路的試驗和應用情況

（

1

）

惠州地區(qū)氣候特征

惠州市屬熱帶季風氣候，年平均降雨量

1700mm，年平均氣溫22度，4月中旬至10月下旬為夏季，4-9月是雨季又稱為夏半年，濕度大、雨水多，暴雨集中，降雨量是全年的83%。

（

2）

惠河高速公路邊坡條件

①

邊坡形態(tài)特征

惠河高速公路上有相當一部分石質(zhì)挖方邊坡，其坡高從

7米至68米不等；對無外傾軟弱結構面的石質(zhì)路塹邊坡，允許坡率按《建筑邊坡工程技術規(guī)范》取值，根據(jù)實際經(jīng)驗，在工程中多采用1：0.75～1：

1.0；當挖方邊坡高度大于12m時，在10m處設一臺階，大于22m時，自下而上每10m設一臺階，每級臺階寬2米。

②

邊坡地質(zhì)條件

大部分石質(zhì)邊坡屬軟質(zhì)巖邊坡，出露地層為砂巖、泥質(zhì)砂巖、粉砂巖、長石砂巖、炭質(zhì)頁巖，褐黃色、深灰色、灰色、灰白色、灰黑色，風化程度不一，全風化～強風化，風化界線起伏較大。

③

土壤酸堿度

硬度是反映土壤緊密程度或巖石風化程度的一個指標，硬度小，則表明其質(zhì)地疏松或風化程度高，有利于植物扎根生長。經(jīng)測試，上述軟質(zhì)巖風化后土壤的酸堿度一

般在

5.9～6.7之間；炭質(zhì)巖與變質(zhì)巖例外，其中炭質(zhì)巖酸堿度達到3.1，變質(zhì)巖酸堿度達到8.0，其對應關系見表1。

表

1

風化軟質(zhì)巖與酸堿度對應關系

巖樣名稱

泥質(zhì)砂巖

砂巖

變質(zhì)巖

炭質(zhì)巖

特征描述

黃色夾粉紅色，全風化

紫紅色，巖體破碎

青灰色，巖體破碎

黑色，全風化，呈土狀

pH值

6.7

5.9

8.0

3.1

④

巖石硬度

經(jīng)調(diào)查，上述軟質(zhì)巖的硬度隨風化程度變化，全風化巖呈土狀，硬度為

5

～

70

kg/cm2

，強風化巖呈半巖半土狀，硬度約在

200

～

500

kg/cm2

之間，中風化巖硬度一般在

500

kg/cm2

以上，弱風化巖在硬度計上的讀數(shù)為無窮大。

（

3）

主要施工設備與材料

①

主要施工設備

客土噴播機一臺，普通卡車一臺，抽水泵一臺，發(fā)電機一臺，空壓機一臺。

②

主要材料

種子

主要選用了狗牙根（參考用量：5-10g/m2）、旗草（參考用量：15-20g/m2）、多花木蘭（參考用量：5-10g/m2）、柱花草（參考用量：10-20g/m2）、大翼豆（參考用量：20-30g/m2）等。

客土

采用天然有機型培養(yǎng)土，由多種新型微生物菌群發(fā)酵而成，含有氮、磷、鉀及各種微量元素、生長激素，PH值6.0-7.0，飽和容重0.5-0.6t/m3。

穩(wěn)定劑無污染粘結劑，采用高分子聚合物及天然植物加工而成，能將客土、養(yǎng)生材料、肥料、種子等緊密連接，形成一定厚度的噴播層，并與坡面粘接在一起而不下滑流失。

養(yǎng)生材料

采用木質(zhì)纖維，增加連接的強度，使噴播層穩(wěn)定性增強。

肥料

采用速效化肥及緩效有機肥，增加貧瘠邊坡肥力，提供植物生長所需營養(yǎng)。

水

噴播用水，選擇無污染水源，就近吸取。

鐵絲網(wǎng)

采用直徑為2.6mm，孔徑為5cm×5cm的鍍鋅鐵絲網(wǎng)。

錨桿掛鍍鋅網(wǎng)的主錨桿采用Φ

16，L=40cm的鋼筋，輔錨桿采用Φ10～12，L=20cm的鋼筋。（

4）

施工工藝

①

清理邊坡

清理邊坡是將容易滑落、影響邊坡穩(wěn)定的巖石處理掉，使坡面盡可能平整以利于客土噴播施工，同時增加坡面綠化效果；對于光滑巖面要通過挖掘橫溝等措施進行加糙處理，以免客土下滑。

②

掛網(wǎng)施工

掛網(wǎng)施工時采用自上而下放卷，相鄰兩卷鍍鋅網(wǎng)分別用綁扎鐵絲連接固定，兩網(wǎng)交接處要求有

10cm

的重疊。對坡面不平整處，適當打入長

20

～

30cm

不等的φ

12

輔助錨桿，以使鍍鋅網(wǎng)貼近坡面。

③

錨桿施工

在掛網(wǎng)施工的同時或掛網(wǎng)后自上而下打φ

16

的主錨桿，間隔為

2

米，同時按要求輔以φ

10

～φ

12

的錨桿。

④

配制客土材料

客土材料主要由泥炭土、泥土、復合肥、木質(zhì)纖維等經(jīng)過攪拌混合而成。

⑤

客土噴播

選用專用客土噴播機，設備就位后，調(diào)節(jié)輸送泵壓力、出風量，使混合料均勻噴射至坡面，自上而下分二次實施噴播，第一次噴播厚

3cm

，待客土穩(wěn)定后（

10

～

20min

）再噴播第二次至設計厚度，噴播時在巖性破碎、巖質(zhì)堅硬坡段噴層厚度可適當增加。

⑥

養(yǎng)護管理

加蓋無紡布，

30

～

45

天后待草苗長到一定高度時揭布。由于選擇了適合當?shù)貧夂?、土壤條件及高速公路粗放型管理的灌木種及草種，成坪后一般不需要人工養(yǎng)護管理，若天氣長期持續(xù)干旱則應適當予以澆水養(yǎng)護。

（

5）

試驗情況

2000年6月，選定了K73+350~+530左側、K76+140~+460兩側路塹邊坡作為客土噴播試驗點，面積約18000平方米。首先在K73

+350~+530左塹第二級邊坡開始試驗施工，該級邊坡坡率為1:1，坡面硬度為10~150kg/cm

2

左右，試驗時噴播厚度采用3cm。

2001年2月，在K76+140~+460路段兩側邊坡進行進一步的試驗。K76+140~+460路段邊坡左側坡高約68米，分5級，第一級為預應力

錨索和護面墻，第二、三、四級中部為預應力錨索格籠，其中第二級坡率為1:0.75，第三、四、五級坡率為1:1。該邊坡右側坡