客土喷播

客土喷播技术随着城市化进程的加速和各种开发建设项目的逐渐展开，形成了许许多多的裸露边坡。这些裸露边坡不仅使原有的水土保持功能受到严重损害，并导致边坡塌方，同时还极大地破坏了环境生态景观。传统的喷锚、浆砌片石骨架、水泥骨架、挡土墙等防护措施虽然能有效保证边坡的稳定，但与周围的景观协调性差，远远满足不了现代城市景观和人们的美学要求。而客土喷播技术则能同时满足生态修复和绿化防护的双重需要。所谓客土喷播技术，就是指将植物生长的基础——土壤与有机基材、粘结剂、保水剂、肥料、酸碱调节剂和种子等按一定比例混合，经过机械充分搅拌均匀后，利用客土喷播机提供的动力喷射到坡面上形成植物生长的土壤层，种子发芽、生长成坪后，可以对边坡的稳定起到有效的保护，从而达到快速重建植被生态系统和生物护坡的目的。1客土喷播的基本原理客土喷播护坡机理与工程防护、植物护坡不尽相同。工程防护主要通过砂浆抹面、勾缝或喷涂以及石砌护坡或护面墙等方式对不稳定的岩质或土质边坡进行加固稳定的一种防护形式。植被防护通过植草、铺草皮和植乔灌木等方式，主要是为美化路容，协调周围环境，并利用植被涵水固土、浅根的加筋作用和深根的锚杆作用，在一定程度上提高对比较平缓的稳定土质坡面的稳定性和抗冲刷能力。显然，客土喷播不同于与周围环境极不协调的工程防护，也不同于平缓土质边坡上单一的植被防护，但它不是二者的叠加。它针对的是不适于植物生长的稳定的石质边坡、硬土边坡以及特殊土边坡，其实质是人为地创建“土壤”，为植物的定居、生长创造基础条件，来实现裸露边坡的绿化。它也具有一定的防护效果，但是一种柔性的、浅表层的护坡，其护坡机理除通过工程上的锚杆与挂网紧密相连使浅表层边坡和植生基材稳定外，还表现为以下两点:边坡上形成的植物群落通过降水截留、植物叶系的拦截等作用减小雨水对坡面的冲击和溅蚀作用，同时减缓了雨水的流速，从而直接地降低了对坡面的冲刷作用;喷播的基材将岩石边坡与外界隔离，有效地减缓和抑制了自然因素作用下的岩体风化和脱落现象。2客土喷播基材及配比要求客土喷播基材最基本的组成物质有土壤、有机质、肥料、保水剂、粘结剂、水和植物种子，通常根据需要还会添加改良剂、pH调节剂等。基材的配比一方面影响土层的开裂和剥离，另一方面影响植物种子的发芽、生长和成坪。客土喷播各主要基材的掺量是通过试验来确定的，对其配比的总要求如下:(1)基材本身应无害，对周围环境应无污染。(2)基材拌合后应当适度疏松，但为了施工方便应具有一定的流动性。(3)基材应具有良好的粘结稳定性，不至因自身重力、风吹和雨水冲刷等作用下而脱离坡面。(4)基材混合物的pH值必须控制在植物种子发芽和生长所需的6.5～7.5范围内。3施工操作要点3.1施工准备。为确保施工按期进行，施工人员、机械设备、客土喷播材料、水、电等需先准备就绪。为保证施工安全进行，需安置好安全预防措施，如搭设钢管脚手架、系安全带和施工场地两头设施工标志等。3.2边坡坡面处理。客土喷播针对的是稳定边坡，因此对不稳定边坡需进行现场勘察并采取相应的工程防护措施，确保其深层稳定后再进行设计施工。同时，客土喷播需要挂网，这就要求坡面不能太凸凹，但也不能太光滑，否者，单靠挂网的摩擦力不足以使基材在边坡上粘结成型，因而要适当地对边坡加糙处理。再者，坡面径流和涌水等对坡面的毁坏相当严重，必须设置坡面排水设施，将其引至坡底。3.3测量放线。根据设计要求，用水平仪及卷尺将纵横间距放出，确定主锚杆钻孔的位置，再在相邻的主锚杆间中点位置插补次锚杆，主次锚杆以不同形式进行标注，依次用梅花状布置形式对整个工作面逐一放点。3.4锚杆的固定。锚杆需在锚孔中灌浆固定，因此主次锚杆钻孔深度和孔径应为设计尺寸的1.1倍。再者，为较好固定插入钻孔的锚杆，宜选用灰砂比为1∶1～1∶1.2、水灰比为0.45～0.50的水泥砂浆或纯水泥浆，水泥宜用32.5Ｒ普通硅酸盐水泥，防止锚杆锈蚀剥离浆体，需将制定好的锚杆作防锈处理后才能注浆。另外，钻孔灌满落实后锚杆伸出坡面长度应不大于9cm，以防止锚杆凸出。3.5挂网、扎网施工。待固定锚杆的砂浆干硬化后，可挂网施工。根据不同的边坡类型，适当选择挂网的材料，土质边坡可选用塑料三维网，岩质边坡宜选用镀锌铁丝网。为挂网施工方便，以期整个坡面完全牢固的覆盖，应自上而下放卷铺设，相邻两网分别采用绑扎铁丝连接固定，交接处至少有10cm的重叠，同时将挂网与锚杆绑扎牢固。3.6喷播方式的选用和基材混合拌制。客土喷播按喷射方式可分为液压式客土喷播、干式客土喷播和湿式客土喷播。液压式和湿式客土喷播的优点是喷射无粉尘污染、较均匀、效率较高，但搅拌较困难，且输送距离短，一般不超过30m;干式客土喷播法的优点是喷射距离较大，缺点是效率低、喷射不均匀和粉尘污染较大。因此，应根据实际需要选择喷播方式，然后按照基材的配比，将材料在专用的机械设备料斗内拌匀后，进行下一道工序。3.7客土喷播。为使基材混合料能较好的黏贴在坡面上，喷播前需将坡面喷洒湿润。喷播过程可分为三步:首先，喷射不含种子的基材，喷厚约为基材实际喷播厚度(由于水分丧失就会造成基质厚度不够，基材实际喷播厚度约为设计值的1.25倍)的7/10。其次，待底基层稳定后，喷射含有种子的基材，其喷播厚度约为基材实际喷播厚度的1/10。最后，喷射表层覆盖土，以保证种子不被冲刷、裸露晒伤等，其喷播厚度约为实际喷播厚度的1/5。3.8覆盖无纺布。为预防成型后的坡面不被雨水冲刷，达到保湿、保温的效果，喷播完成后，即可覆盖无纺布。以防其压迫植物萌芽，宜用12－14g/m2的轻质无纺布进行覆盖，不致其被风吹走，需用竹签或锚索等固定。3.9养护管理。种子发芽前，以保持土壤湿润，每天早晨用雾化水滴喷洒一次。出苗后，为促进根系快速生长，可减少浇水次数。喷播完成一个月后，应全面检查植物生长情况，对生长不均匀的位置进行补种;待苗长到一定高度时揭掉无纺布。在植物逐渐生长过程中，对其适时适量的施肥、浇水和病虫害防治，以促早日形成群落结构。4.客土喷播优点及应用效果4.1客土喷播优点植被的覆盖可使地表土壤免受雨水的直接冲击，并缓冲雨水的流速，阻止水流形成，在表土层形成盘根错节的根系，有效抑制暴雨径流对边坡的侵蚀，增加土体的抗剪强度，减少空隙水压力和土体自重力，从而大幅度提高边坡的稳定性和抗冲刷能力，能够达到长期有效防护公路边坡的目的。4.2应用效果4.2.1生态效益显著。通过在边坡上喷播植被，有效地遏止了雨水对边坡的冲刷和水土流失现象，形成的近地小气候，有效地改善了高速公路的行车环境，并能促进周边地区加快环境绿化、美化的进程。4.2.2机械化程度高，施工速度快。客土喷播所需的机械设备比较简单，主要是客土喷射设备和草籽喷播设备。施工人员投入少，施工效率高，一个施工班组只需5～7人，每小时可完成喷射客土和草籽80～120平方米。5存在问题5.1客土养分坡面防护及植被恢复是一项难度较大的生态工程。从土壤的角度看,坡面植被恢复绝大部分是在3～10cm厚度的土壤层(客土层)上进行的。在这么薄的土壤基础上,植物要完成从种子发芽到生长发育再到与周边植物群落相融合的漫长过程,如果没有特殊的土壤材料和配制技术,这个过程的实现将会是非常困难的。因为,人工建立的客土层不仅要解决在坡面的附着和抗雨水冲刷问题,同时,还要保持在较长的一个时期内对植物生长所需养分、水分、空气的供给。可以说,土壤材料和配制是客土喷播技术的核心。从工程施工上来讲,边坡土壤与边坡植物有一个很重要的不同,植物播种可以多次实施,一次失败后还可以补充播种,施工成本并不太高,而边坡土壤改良只能在边坡生物防护工程中的改土阶段实施,也就是说只能在第一次植物播种前或播种中一次性解决,如果因土壤的养分或结构有问题而要重新施工的话,无论是施工难度、施工量和施工成本都很高。5.2纤维含量客土中植物纤维的含量多少对不仅影响喷播工程质量,而且影响植被恢复质量。有机纤维在客土中起到的作用有两方面,一是调整土壤结构、改善土壤通透性、提高土壤中有机质含量、有利于植物生长;二是增加土体摩擦系数、减少土壤干裂程度、提高土体稳定性。目前我国北方地区客土喷播中由于有机纤维的用量不足,导致施工后产生客土层脱落、客土层干裂、植物发芽或生长不良等现象,最终导致喷播失败。5.3坡度坡质坡度和坡质对客土喷播的成败影响很大。根据国内外的施工案例,不挂网的客土喷播可用于坡度在45°以下的边坡,挂网客土喷播可用于坡度在60°以下的边坡。对超过60°的边坡,不建议使用客土喷播技术。之所以提出坡度的限制,一方面由于在急陡边坡实施单纯的客土喷播,施工后客土层脱落现象严重,另一方面,即便是客土层可以在急陡边坡上、在一定时期内稳定存在,但问题是在如此陡峭的坡面上,植物的生长发育受到影响,特别是植物的主根系受重力作用沿客土层向下伸展,能够扎根到坡面内部的仅是一些须根,而客土层所能提供的水分和养分时有限的,植物根系如果不能从坡面内部汲取水分,一遇干旱季节,客土层内的水分会很快耗尽,最终导致喷播植物大量枯死。一旦喷播植物死亡,植物根系的固土作用以及在客土层和坡面之间所起到的连接作用就会逐渐丧失,植物叶茎对客土层防止风雨侵蚀的保护作用也不复存在,客土层也就难以保证在急陡边坡表面的长期稳定存在。坡质对客土喷播施工效果的影响也很大。一般来说,客土喷播可适用于包括路堤和路堑边坡在内的各类土质边坡、石质土边坡,不适用于岩石边坡、特别是弱风化岩石边坡。其原因在于客土喷播所能形成的土壤层其厚度有限,一般也就是3～7cm左右,如果坡质为土质或石质土,坡体表层物质主要由心土或岩石风化物组成,这些组成物质不仅硬度不是十分高,而且存在较多的缝隙,有利于植物根系的发育。而对岩石坡面来说,坡体表面不仅坚硬而且缝隙少,3～7cm左右的客土层难以保证植物长期生长发育的需要,特别是干旱季节,植物难以从土壤深层得到水分补充,会导致植被因缺水而大量枯死。6结语6.1自喷射护坡绿化技术传至我国以来，一直存在专业用语混乱，定义不清、混淆等问题，譬如，有的学者将植被护坡的机理同客土喷播的机理相混淆;有些研究者的设计和施工工艺要求等相差甚远，甚至互相矛盾。因此，为加快客土喷播技术发展需要规范用语，并制定相关的设计、施工和验收规范等。6.2客土喷播主要侧重于其绿化效果，其在边坡稳定和防护方面有一定的局限性，甚至有时会产生副作用。因此，不能盲目选用客土喷播方式，有时可配合工程防护措施综合使用，达到绿化和护坡的较好结合。6.3基材混合物配制时需要当地大量的壤土，形成了新的土体开挖和裸露，破坏了当地的植被和生态环境。因此，建议开发研究使用垃圾土、污泥等废弃物来配制生长基材，以减小对当地生态环境的破坏。客土喷播技术在我国仍是一项新技术、新工艺，在理论和实践方面都还不够成熟，难免会出现一些问题，但该技术与传统的边坡防护技术相比，具有一定的经济和技术优势，同时适用范围广，相信随着近些年来不断深入的研究，客土喷播技术将在边坡防护和生态恢复中得到更深一步的推广应用。