噴混植生技術(shù)在黃石市黃荊山塘口治理中的應(yīng)用

張小蘭，肖建剛，易建濤

(湖北省鄂東南地質(zhì)大隊，湖北大冶 435100)

噴混植生技術(shù)在黃石市黃荊山塘口治理中的應(yīng)用

張小蘭，肖建剛，易建濤

(湖北省鄂東南地質(zhì)大隊，湖北大冶 435100)

噴混植生防護技術(shù)在黃荊山塘口治理中得到了成功的應(yīng)用，利用客土摻混粘結(jié)劑和錨桿加固鐵絲網(wǎng)技術(shù)，運用特制噴混機械將基質(zhì)、植物種子等混合干料加水后噴射到錨固有鍍鋅鐵絲網(wǎng)的巖面上，形成具有連續(xù)空隙的硬化體，使巖石坡面既能讓植物生長發(fā)育又不被雨水沖刷，種子可以在坡面上生根、發(fā)芽、生長，取得良好的綠化及防護效果。

巖石邊坡;開山塘口;噴混植生;治理綠化

0 引言

多年來，由于采石和礦山開發(fā)，黃荊山開山塘口約有30處。被挖開的開山塘口，巖石奔突，“面目猙獰”，被人戲稱為“黃石的牛皮癬”。

在巖石挖方邊坡(塘口)治理的施工實踐中，有5個塘口治理采用了噴混植生防護技術(shù)作為復(fù)綠手段，在巖石邊坡上建造出一個灌草結(jié)合、科學合理的植物生態(tài)系統(tǒng)，既起到良好的邊坡防護作用，又恢復(fù)了自然植被，防止坡面的侵蝕和風化，防止水土流失，改善自然環(huán)境景觀，在綠化的同時起到美化的作用，達到了“重新披上綠裝，煥發(fā)勃勃生機”的意境。

1 噴混植生防護技術(shù)的原理［1］

影響巖石邊坡植物生長的因素——土壤和水分，巖石邊坡實現(xiàn)綠化必須同時具備二個基本條件：一是坡面上必須有植物作為賴以持續(xù)生長的種植基質(zhì);二是種植基質(zhì)能永久固定在坡面上。

噴混植生防護技術(shù)是利用客土摻混粘結(jié)劑和錨桿加固鐵絲網(wǎng)技術(shù)，運用特制噴混機械將土壤、肥料、有機物質(zhì)、保水材料、粘結(jié)材料、植物種子等混合干料加水后噴射到錨固有鍍鋅鐵絲網(wǎng)的巖面上，形成具有連續(xù)空隙的硬化體，使巖石坡面既能讓植物生長發(fā)育又不被雨水沖刷，種子可以在坡面上生根、發(fā)芽、生長。

本次治理工程中，因考慮成本和施工難度我們把基質(zhì)厚度設(shè)計成10 cm左右，為保持基質(zhì)的保水要求，我們特意在基質(zhì)中加入了大劑量的保水劑。在干旱時，保水劑中的水分可以緩釋給植物的根系。當種植基層中的保水劑全部吸水膨脹后，可以供應(yīng)草坪在持續(xù)干旱時30～60 d的生長需要。種植基層的肥料和有機質(zhì)可以滿足植物在初期生長的營養(yǎng)需要。通過一段時間的養(yǎng)護，前期以草本植物為主對巖石坡面實現(xiàn)快速綠化、恢復(fù)植被;后期以灌木、喬木和藤本植物為主逐漸交替生長，形成一個與當?shù)丨h(huán)境、氣候相適應(yīng)的草、灌、喬、藤結(jié)合的目標植物群落，從而達到恢復(fù)植被、改善景觀、保護環(huán)境的目的。

2 噴混植生的材料［2］

2.1 種植基材的組成材料

(1)土壤可因地選材，選擇就近可以采集的粘土、黃土或砂土。但往往砂土、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)的使用主要是增加土的肥力和保證土壤的通氣性，常用的有泥炭土、腐葉土、堆肥、鋸木屑、谷殼、經(jīng)充分發(fā)酵的家畜肥料等。

(3)肥料主要用化學肥料和有機肥，化學肥料多采用緩釋復(fù)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嘭脹成凝膠狀將水分貯藏起來，干旱時便慢慢地釋放給根系。一般采用吸水重復(fù)性好而使用壽命長的丙烯酰胺—丙烯酸鹽共聚類的較大顆粒產(chǎn)品。

(5)粘合劑、土壤改良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)能力。粘合劑常用化學粘合劑和普通硅酸鹽水泥：水泥呈堿性，一般來說對灌草種子的生根和發(fā)芽是有害的，噴混基質(zhì)pH值可直接或間接影響植物的生長發(fā)育，其影響主要表現(xiàn)在土壤養(yǎng)分的有效性、土壤微生物活性、植物根系生長和抗性大小以及植物群落的構(gòu)成等幾個方面，為此加入輔助粘結(jié)劑如紅粘土、過磷酸鈣)和緩沖劑，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值調(diào)節(jié)，使噴混基料的pH值由強堿性(pH值8.0～8.5)降低到中性(pH 值6.8 ～7.2)，適合植物生長值［3］。

2.2 植物種子的選擇和配方護坡植物的選擇應(yīng)考慮的因素

能抵抗不良環(huán)境，不易退化;根系發(fā)達，生長迅速，短期內(nèi)能覆蓋;多年生，與土壤固結(jié)能力強;分蘗多，莖葉繁茂。草本植物具有生長速度快，覆蓋率高的優(yōu)點;而灌木具有生長周期長，根系發(fā)達的優(yōu)點。草本植物護坡在初期因有較高的覆蓋率，能減緩雨水對坡面造成的面蝕及溝蝕。然而單純草本護坡，養(yǎng)護成本較高，難于維持四季常綠的景觀效果，且生態(tài)群落單一，層次結(jié)構(gòu)簡單，對于惡劣氣候抵抗能力差，容易引起大面積退化，不適合邊坡生物防護的可持續(xù)發(fā)展。灌木護坡，植株充分發(fā)育后，冠幅擴張，能達到有效的坡面覆蓋，根系深入坡面土層或巖石縫隙中，起到生物錨桿的作用，且豆科灌木護坡，其根瘤菌具有固氮作用，能逐步增加坡面土壤肥力，從而逐步改善坡面土壤結(jié)構(gòu)，有利于其他植物的生長。但單純的灌木護坡存在綠化初期植被覆蓋率較低、植物層次單一等問題。灌草結(jié)合的護坡形式，充分利用草本植物速生、覆蓋率高及灌木植株較高、冠幅大、根系深的優(yōu)點，形成灌草結(jié)合的混合植物護坡結(jié)構(gòu)，發(fā)揮植物間的互補依存關(guān)系，逐漸改善坡面微環(huán)境，實現(xiàn)植物護坡的可持續(xù)發(fā)展。

根據(jù)上述要求，我們選擇的草本植物有百喜草、狗牙根、糖蜜草等，灌木有木豆、山毛豆、銀合歡等，藤本植物有大翼豆、葛藤，喬木有樟樹、松樹等。

由于灌木相對草本植物發(fā)芽率低且生長較慢，草本植物生長迅速會對灌木的生長形成競爭，一般草本植物生長旺盛的地方灌木生長稀少且矮小。灌草在相互依存的同時存在明顯的制約關(guān)系，所以我們對于不同地質(zhì)條件和不同邊坡狀況的巖石坡面，采用不同的植物配方。軟質(zhì)巖坡面如強風化和全風化巖石坡面，草本植物相對易于生長，采用百喜草、狗牙根、糖蜜草等草本種子為30 g/m2。木豆、山毛豆、銀合歡等灌木種子為20 g/m2;而硬質(zhì)巖坡面如微風化和未風化花崗巖坡面，則只能以灌木為主;采用百喜草、狗牙根、糖蜜草等草本種子為20 g/m2;木豆、山毛豆、銀合歡等灌木種子為 40 g/m［4］。

2.3 輔助材料

(1)金屬網(wǎng)采用鋼絲直徑2.0 mm，網(wǎng)孔為6 cm×6 cm的鍍鋅金屬網(wǎng)。

(2)錨桿掛鍍鋅網(wǎng)的錨桿采用直徑16 mm的鋼筋，主錨桿長150 cm，輔錨桿長80 cm。

3 施工工藝

(1)清理邊坡將容易滑落、影響邊坡穩(wěn)定的巖石處理掉，使坡面盡可能平整以利于噴混植生施工，同時增強坡面綠化效果。

(2)打設(shè)錨桿交錯成菱形打設(shè)主錨桿和輔錨桿。錨桿間距橫向為1 m，縱向為2 m，錨桿數(shù)量為20根/100 m2，錨桿用水泥砂漿加固。

(3)掛網(wǎng)施工時采用自上而下放卷，相鄰兩卷鍍鋅鐵絲網(wǎng)分別用綁扎鐵絲連接固定，兩網(wǎng)交接處要求有15 cm的重疊。

(4)配制種植基材將粘土打碎過篩，將粘土、有機質(zhì)、肥料、保水劑、粘合劑、改良劑充分拌和，攪拌均勻。

(5)噴射基材采用專用噴混植生噴射機，將混合料均勻噴射至坡面，自上而下分兩次實施噴播，第1層噴播厚5 cm，待穩(wěn)定后(30 min左右)再噴播第2層至設(shè)計厚度。在噴射第2層時，在種植基材中加入相應(yīng)配方的植物種子。

(6)養(yǎng)護管理初期養(yǎng)護需加蓋無紡布，30～45 d后待草苗長到一定高度時揭布;后期養(yǎng)護時若天氣長期持續(xù)干旱則應(yīng)適當予以澆水養(yǎng)護，并根據(jù)需要施肥和殺蟲。

經(jīng)過大量試驗和工程實踐，我們得出如表1所給出的配方范圍。對某一具體工程，在進行實驗時，可以參照配方在這個范圍內(nèi)選取幾組調(diào)整。

4 治理效果

(1)綠化效果噴混植生施工的巖石邊坡，各邊坡的綠色植被覆蓋率在2012年3月已達到98%以上，灌木叢生、生機勃勃，形成了穩(wěn)定的草灌結(jié)合的植物群落。

表1 配方范圍表Table 1 Extent table of formula

(2)抗沖刷效果在經(jīng)歷了兩年雨季的暴雨的沖刷，各邊坡噴混基底無一垮塌，植物沒有沖刷的痕跡。這表明在草坪植被與基材的共同作用下，基材的抗侵蝕性大大增強，并且隨著植物的進一步生長，草坪植物的根系會縱橫交錯，一個穩(wěn)定的草灌結(jié)合的植物群落最終形成，從而達到長期護坡的目的(見照片1)。

5 結(jié)論

噴混植生防護技術(shù)在黃荊山塘口治理中得到了成功的應(yīng)用，取得了良好的綠化及防護效果，說明這項技術(shù)是巖石邊坡生態(tài)防護中一種可行的生態(tài)綠化防護手段。隨著這項技術(shù)日臻成熟，我們相信，該技術(shù)對所有巖石邊坡的綠化防護、水土保持、環(huán)境保護都能發(fā)揮出重要作用。

照片1 治理前后效果對比照Fig.1 Effect of treatment

［1］ 周德培，張俊云.植被護坡工程技術(shù)［M］.北京：人民交通出版社，2003.

［2］張俊云，周德培，等.巖石邊坡噴射種植基試驗研究［J］.巖石力學與工程學報，2001，20(2)：239 －242.

［3］黃昌勇.土壤學［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.

［4］許文年，王鐵橋，等.巖石邊坡護坡綠化技術(shù)應(yīng)用研究［J］.水利水電技術(shù)，2002，33(7)：35 －37.

Application of Spray Sowing Technology in Tangkou Governance of Huangjingshan，Huangshi City

ZHANG Xiaolan，XIAO Jiangang，YI Jiantao
(Southeast Hubei Geological Team，Daye，Hubei435100)

Spray sowing technology is very successful in the Tangkou governance of Huangjingshan.Through soil mixing binder and anchor reinforcement wire technology.Mixed dry ingredients including matrix and plant seeds add water injection to the rock surface anchor with galvanized wire，forming a continuous gap of hardened specimen.Seed can take root on the slope and achieve good green and protective effects.

rock slope;Tangkou;spray sowing;green

TD854.6

B

1671－1211(2012)03－0268－03

2012－04－17;改回日期：2012－04－25

張小蘭 (1971－)，女，工程師，水文地質(zhì)與工程地質(zhì)專業(yè)，從事水文、工程、環(huán)境地質(zhì)工作。E－mail：247630199@qq.com

潘 瀟)