厚层基质喷附法在高速公路边坡防护工程中的应用研究

厚层基质喷附法在高速公路边坡防护工程中的应用研究作者：张军朝摘要：为解决工程建设对生态造成的影响，采用工程防护与植被生态防护相结合的方案，用厚层基质喷附法进行高速公路边坡植被恢复，此项技术的推广应用是建设公路绿色交通的一种行之有效的手段，必将为高速公路的可持续发展做出新的贡献。邯长高速公路地处太行山区东麓，地形起伏，沟谷纵横，有大量的高填、深挖路段，造成对自然植被的一些破坏，护工防护工程量大。为解决工程建设对生态破坏造成的影响，邯长高速公路筹建管理处于2003年7月15日召开了“路基防护工程专家研讨会”。会后有关部门采纳了专家意见，因地制宜地采用工程防护与植被生态防护相结合的方案。经比选决定采用厚层基质喷附法，亦称干法，即无需加水，利用空气压力将基质材料喷附到坡面上，其能与坡面结合得非常紧密，不易脱落，是一种先进的植被护坡方法。在K15、K16、K17、K18四处．进行了“厚层基质喷附法在高速公路边坡恢复中的应用研究”并取得成果，现总结如下。1完成的主要研究工作和取得的主要成果1．1对沿线土壤、植被进行了研究，选取了植物品种的最佳组合。本工程线路经过的地区主要为旱作农业区，山坡自然植被和人工植被中，除紫穗槐可以选用外，其余多种草因受到种子难以买到且发芽率低，多为一年生植物等因素的限制，不宜选用。经过对物种配置比及用量组成设计的研究，选用了适于当地生长的物种：无芒雀麦、高羊茅、老芒麦、紫花苜蓿、沙打旺、柠条、紫穗槐。1．2研究确定了基质材料的配置标准，主要有绿化基质、粘合剂、肥料、保水剂及种子以及使用品种和用量。1．3研究制定了植被地下根系对坡面的主体防护结构模拟图，植物的须根系、直根系、横走根茎互相搭按缠绕，可在地下形成致密紧实的主体防护结构。在七种草中，高羊茅、无芒雀麦、老芒麦具有发达的根须系，可形成浅层防护，而且老芒麦具有根茎,能够沿表层横向匍匐扩展，将浅层根系和土壤固结为一体，有效的保护坡面；紫花苜蓿、沙打旺、紫穗槐、柠条生长的直根系，可以起到深层保护的作用，增强坡面的稳定性，同时，紫穗槐、柠条为灌木,与其他几种草木植物协调配置，可以大大地提升景观效果。1．4试验坡面实施喷附后两个多月。绿色植被已完全覆盖,坡面植被覆盖率已超过当地此段山坡的植被，且发育良好，植物生长长度平均在50Cm以上，根系发育迅速。已穿透喷附层，密布于土壤之中。裸露的浅褐色岩石坡面变成了绿色的植被，极大地缩短了植被恢复自然交替的时间，景观效果极为良好。1．5开发研究五种新的喷附结构(见表1)。五种结构如下：a)不挂金属网。探索基质材料与坡面的粘附性能：b)调整基质材料的喷附厚度，探索基质材料厚度对植物发芽生长的影响；c)调整保水材料掺加量，探索所用保水材料的保水性能：d)调整粘合剂的掺加量。探索所用粘合材料的粘着特性：e)调整缓释肥数量，探索缓释肥料在未来植物生长中所起的作用。2项目研究结果的主要结论厚层基质挂网喷附技术经过在邯长高速公路K15、K16、K17、K18四处左侧边坡的实体工程实验，取得了成功，主要结论如下。2．1采用厚层基质挂网喷附技术，在裸露的岩石坡面上(K16、K17、K18处左侧)实现植被绿化，变不适宜造林的岩石边坡为绿色植被坡面，使开山挖方路段的景观与周围山体植被相协调，极大地改善了行车环境。实践证明此项技术是恢复绿色植被的有效方法．很有推广价值。2．2厚层基质喷附技术施工机械程度高、施工简便、人员少、工期短、效率高。施工坡面绿色植被发育良好，根系扩展迅速，已经穿透喷附层，密布于土壤下层。植被已完全覆盖坡面，实现了边坡植被恢复，景观良好。2．3该项技术在雨季前应用施工效果好。从工程实际效果看，雨季施工既保证了植株水分的需求，有利于植被生长发育，能够缩短覆盖时间，又使工程经受了大雨冲刷的考验。喷附试验段证实，喷附层下层土壤粘结紧密牢固，没有出现明显的沟浊现象，绿化植被快速生长，可进一步抵御雨水的冲刷．有效的保护坡面，植被绿化起到了边坡防护的作用。2．4课题实施中因地制宜地优选适于当地生长的物种．有目的的选择当地山坡野生适合的植物，进行人为干预，显著地缩短了植物自然生长演替的时间，有利于突出绿化效果。同时，鉴于直根系与须根系并存，小灌木与草类并存，可在坡面上形成坚固致密三维体系的根网，在喷附层中形成防护骨架，有效地保护坡面，使绿草交织，景观优美。2．5在公路边坡大于1：1的稳定坡面上可以取消挂网，从而降低工程造价。综上所述．本项技术的推广应用是建设公路绿色交通的，一种行之有效的手段。对高速公路岩石边坡纵面实施绿化工程提出了新的解决办法，对实施高速公路的可持续发展必将作出了新的贡献。3经济效益、社会效益和环境效益3．1经济效益3．1．1厚层基质喷附法边坡植被防护比浆砌片石护面墙降低造价25．71元／m，喷附21000m，节省工程投资57．O7万元。3．1．2取消浆砌片石护面墙51177mz，节省工程投资847．7万元。3．2社会效益与环境效益邯长高速公路以厚层基质喷附法进行边坡植被防护为中心，实施绿色通道建设，全面规划，综合治理，协调发展，实现了恢复生态环境的经济效益和社会效益的统筹兼顾，主要体现在以下几个方面。3．2．1对岩石边坡(K16、K17、K18处)实施厚层基质喷附植被防护工程后．绿化植被生长景观效果极为良好，变不宜种植的岩石坡面为绿化植被坡面，在坡面上实施绿化，并取得重大突破。3．2．2实施绿色通道建设，取消浆砌片石护面墙51177m，减少了“白色污染”，增加了51177m的绿色植被防护场地，有利于改变生态环境。3．2．3对填方路堤，将网格防护改为拱形防护，拱顶汇集雨水，拱脚排水，拱圈内植草，取消沥青砂带．变集中排水为分散排水，有利于养护工程。3．2．4对挖方路堑段，在边沟外砌筑小挡墙(碎落台)，在小挡墙平台上植草种树，种植爬山虎等攀援植物．实施绿色植被防护。3．2．5沿隔离栅种植刺梅、酸枣等植物，形成生物隔离带(栅)，减少了隔离栅维修更新的费用。应该指出的是，对植被防护_丁程在环境保护中的作用应予以充分肯定，但目前对植被护坡工程尚无明确的技术标准、施工规范和定额，市场价格体系尚未形成，植被护坡则显得造价较高。对此我们认为，对一种新技术既要看经济效益，更要看社会效益和环境效益；植被护坡所带来的附加值及潜在的生态效益和社会效益是非常巨大的，很难用货币价值来体现；植被护坡是一种永久的绿化防护，可给周围的环境带来盎然的生机，实现高速公路与自然环境的协调一致；植被防护具有强大的生命力，必将对高速公路的可持续发展产生深远的影响，为整个社会发展创造巨大的经济效益、生态效益和社会效益。4改进意见4．1探索研究开发当地的基质材料4．2开发研究五种新结构其中：a)稳定边坡取消金属挂网，可降低工程造价的8％；b)喷附厚度降~1]5cm，可节省基质材料费3O％。经过改进设计。优化施工工序，就地取材后，可将施工造价控制在100元／m以下。