客土噴播技術(shù)在川藏公路生態(tài)防護(hù)中的應(yīng)用——西藏林芝段

錢晶晶，方江平

(1.西藏農(nóng)牧學(xué)院高原生態(tài)研究所;2.西藏自治區(qū)公路局林芝公路分局)

既然要修路，就或多或少對周邊生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，特別是對于西藏這種極端脆弱的生態(tài)環(huán)境而言，復(fù)雜多樣的地形地貌和獨特的高原氣候，常發(fā)生不可預(yù)見或不易預(yù)防的地震、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害以及冰凍雨雪等氣象災(zāi)害，不僅對公路交通產(chǎn)生了極大的影響，同時也直接關(guān)系到公路邊坡的保護(hù)與修復(fù)。隨著西藏公路里程的增加，西藏公路邊坡破壞現(xiàn)象隨之增多，每年在邊坡防護(hù)養(yǎng)護(hù)投入的資金也越來越多，收到人們的重視。為保證西藏公路邊坡及周邊環(huán)境的穩(wěn)定，研究邊坡防護(hù)技術(shù)、尋找更加經(jīng)濟(jì)合理的形式和方法尤為重要，而生態(tài)防護(hù)技術(shù)是使生態(tài)和工程結(jié)合的最佳途徑。

川藏公路修建于20 世紀(jì)50年代，局限于當(dāng)時思想意識，在建設(shè)過程中沒有充分考慮公路對生態(tài)環(huán)境影響，導(dǎo)致部分公路沿線原生植被破壞，從而造成了公路邊坡普遍存在沖刷侵蝕、水土流失和局部滑坡現(xiàn)象等生態(tài)環(huán)境問題，給公路交通和當(dāng)?shù)卮迕褚约斑^往行人車輛生命、財產(chǎn)帶來嚴(yán)重的安全隱患，因此邊坡防護(hù)工作越來越得到人們的重視。一般公路路塹邊坡多為貧瘠的風(fēng)化巖和松散土壤，邊坡植被在3 ～5年甚至更長的時間內(nèi)都難以恢復(fù)，由此20 世紀(jì)80年代日本研發(fā)了客土噴播技術(shù)，它是在邊坡上借助外來客土材料，為植物提供生長基質(zhì)，能夠在短期內(nèi)形成植物群落，是一種有效的生態(tài)防護(hù)手段，2000年在廣東省惠河高速公路巖石邊坡防護(hù)中引進(jìn)了該項技術(shù)，隨后在湖南省臨長高速公路、云南省大保高速公路、江蘇省寧杭高速公路、廣東省惠河(二期)高速公路、廣東省渝湛高速公路進(jìn)行了客土噴播技術(shù)的研究。

1 客土噴播生態(tài)防護(hù)技術(shù)

客土噴播技術(shù)是一種融合土壤學(xué)、植物學(xué)、生態(tài)學(xué)理論的生態(tài)防護(hù)技術(shù)，它用經(jīng)處理加工的樹皮、養(yǎng)生材料、植物種子與少量當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)土混合，添加營養(yǎng)劑，粘結(jié)劑和土壤穩(wěn)定劑按一定比例混合制成客土，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅ㄟ^專用噴播機(jī)噴射在固定有鍍鋅鐵絲網(wǎng)的坡面上，鍍鋅鐵絲網(wǎng)在巖石坡面形成一個骨架，從而形成類似鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)抗雨水沖刷的能力和形成適宜植物生長的客土層。待植被成坪后，可以對邊坡的穩(wěn)定起到有效的保護(hù)，從而達(dá)到快速修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)和穩(wěn)坡的目的。

客土噴播工程設(shè)計除了常規(guī)的工程設(shè)計之外，還必須考慮生態(tài)學(xué)和土壤學(xué)內(nèi)容。在生態(tài)學(xué)方面，要根據(jù)區(qū)域環(huán)境，調(diào)查周邊植物、地形地質(zhì)等，以確定坡面目標(biāo)植物群落選型及混合植物種子設(shè)計;在土壤學(xué)方面，要根據(jù)植被生長情況，調(diào)查降水等氣候資料、坡度及土壤肥力等，以確定客土材料選擇和配比，保證土壤的化學(xué)性質(zhì)和團(tuán)?；Y(jié)構(gòu)有利于植被生長，同時也具有很好的保水性和保肥性。最后根據(jù)邊坡類型確定錨桿及掛網(wǎng)設(shè)計，保證邊坡深層穩(wěn)定之后再按穩(wěn)定邊坡的步驟進(jìn)行客土噴射植被護(hù)坡結(jié)構(gòu)設(shè)計，具體的施工順序為清理坡面，鉆孔打錨桿，掛網(wǎng)，噴射客土，養(yǎng)護(hù)。

2 項目區(qū)簡介

川藏公路(南線)東起四川省成都市，西至西藏自治區(qū)拉薩市，全長2 155 km，其中西藏境內(nèi)長1 286 km。川藏公路是我國五條進(jìn)出藏公路通道之一，是西藏自治區(qū)溝通我國中部、東部、南方省區(qū)，進(jìn)而通江達(dá)海的最為短捷的陸上通道，被藏族同胞譽(yù)為“金橋”和“生命線”，在國道網(wǎng)和區(qū)域公路網(wǎng)中的主干線地位十分顯著。

本區(qū)域位于青藏高原南緣及其由西北向東南傾斜下降地帶，地勢總體上是西北高東南低。東喜馬拉雅山和念青唐古拉山東段橫亙于本地區(qū)南北兩側(cè)，南來的印度洋暖濕汽流沿雅魯藏布江河谷北上，受念青唐古拉山脈的阻擋，在本區(qū)域內(nèi)形成了豐富的降水，由此導(dǎo)致了強(qiáng)烈的水土流失作用，加上河流的劇烈侵蝕和風(fēng)化切割風(fēng)作用，使得該區(qū)域內(nèi)高峰聳立，山體下部形成深邃的峽谷，地勢高差懸殊，山脊與谷底海拔相對高差1 500 ～3 800 m，構(gòu)成區(qū)域內(nèi)高山峽谷的地貌特征。

本區(qū)域?qū)儆诟咴瓬貛О霛駶櫦撅L(fēng)氣候區(qū)，降水主要來自印度洋方面的西南季風(fēng)，降水量在水平方向和垂直方向差異較小，最大降水帶分布在森林帶上限或雪線附近。氣候比較溫暖，年平均溫度在7 ℃以上，≧0 ℃的積溫約2 300 ～3 200 ℃，年平均降水量500 ～700 mm，年平均蒸發(fā)量1 300 ～1 700 mm，年平均相對濕度50% ～75%，濕潤系數(shù)0.9 ～1.1。

本區(qū)域內(nèi)土壤從低海拔到高海拔呈現(xiàn)明顯的垂直規(guī)律變化，主要有高山寒漠土、高山草甸土、亞高山草甸土、灰褐土、暗棕壤、棕壤、褐土等土壤類型，在河谷地帶主要受到高山河谷地貌、溫暖濕潤的氣候及豐富植被類型的影響，棕壤和暗棕壤分布面積最大，為區(qū)域內(nèi)地帶性的土壤。從植被類型來看，海拔3 000 m 以下地區(qū)主要是亞熱帶山地灌叢(包含多種灌木雜生灌叢、干熱河谷刺灌叢)，3 000 ～3 500 m 為亞熱帶常綠、落葉闊葉灌叢和亞熱帶落葉闊葉林，3 500 ～4 200 m 為亞高山針葉林帶，4 200 ～4 600 m 為高山草甸灌叢，4 600 m 以上為高山草甸。

3 客土噴播技術(shù)應(yīng)用

3.1 公路邊坡情況

項目區(qū)域全長約50 km，其公路邊坡可分為四種類型。

(1)土質(zhì)較緩邊坡:沿線土質(zhì)邊坡具有一定的共性，邊坡相對較緩，坡面較穩(wěn)定，具有一定的自然恢復(fù)能力，但由于雨水的侵蝕，導(dǎo)致植物覆蓋率不高，一般只能達(dá)到20% ～30%左右，因此，此類土質(zhì)邊坡需要前期人工干擾，創(chuàng)建一定的植物生長條件，穩(wěn)定邊坡土壤，逐漸形成邊坡壤土層，為后期植物的自然演替營造良好的條件。該類型邊坡生態(tài)修復(fù)工程采用掛網(wǎng)薄層客土噴播工藝，噴播厚度為8 cm，根據(jù)周邊自然植被的分布，在邊坡坡腳位置栽植植物幼苗。

(2)土加石邊坡:該類型邊坡坡面較破碎，而且邊坡相對較陡，現(xiàn)有植被覆蓋率較低只有10%左右，在雨季易有碎石滑落，局部形成沖溝，一般邊坡下端已有矮墻護(hù)住坡腳。該類型邊坡生態(tài)修復(fù)工程采用掛網(wǎng)中層客土噴播，噴播前對坡面進(jìn)行整理，去掉大塊碎石，削除反坡，以使客土層與邊坡表面完全接觸整合，為植被生長提供良好的立地條件。

(3)土質(zhì)極差或強(qiáng)風(fēng)化巖石邊坡:該類型邊坡一般較陡，土質(zhì)情況無法使植物在其上扎根生長，無養(yǎng)分、不保水，邊坡上幾無植物生長，因此，此類型邊坡生態(tài)修復(fù)，應(yīng)該采用人工辦法創(chuàng)造一個植物生長的立地條件，采用客土噴播工藝，客土厚度要求達(dá)到12 cm，以保障植物后期生長所需要的水肥條件。

(4)粉砂土加碎石邊坡:坡度較陡且穩(wěn)定性差，噴播工藝難以附著，為保證邊坡穩(wěn)定且實現(xiàn)生態(tài)恢復(fù)，根據(jù)邊坡的穩(wěn)定程度及坡度不同，采用框架梁結(jié)合植生袋或菱形骨架結(jié)合覆土液壓噴播的形式，在穩(wěn)定邊坡的前提下，為植物人工創(chuàng)造生存條件。

3.2 客土噴播操作

(1)邊坡清理:清除巖面雜物碎石、松散層，盡可能達(dá)到施工前坡面的凹凸度平均為±15 cm，最大不超過30 cm，有利于客土噴播施工，增加坡面綠化效果。同時對于光滑巖面需要通過挖掘橫溝等措施進(jìn)行加糙處理，以避免客土下滑。

(2)截、排水溝施工:對于陡長的邊坡、坡頂、坡腳以及平臺均需根據(jù)坡面水流量的大小考慮設(shè)置排水溝，直接關(guān)系到坡面植被的生長環(huán)境。

(3)固定錨桿和掛網(wǎng)施工:在修整好的坡面上，打入錨桿并以水泥固定，錨桿的抗拔力、錨桿深度應(yīng)滿足工程規(guī)定或監(jiān)理工程師的要求。同時，自上而下相臨兩卷鍍鋅網(wǎng)網(wǎng)應(yīng)有5 ～10 cm 重疊搭接并用鐵絲連接，至少每隔1 m 間距須用錨桿或錨釘與巖面固定。

(4)客土噴播:依次將客土材料中肥料、保水劑、木纖維、粘和劑、泥炭、腐殖土、草纖維、緩釋營養(yǎng)肥料等通過客土噴播機(jī)攪拌后方可噴播，以保證均勻度。由于基質(zhì)水分喪失會造成基質(zhì)厚度不夠，加之作業(yè)的噴播面多為高陡邊坡，客土噴播每次噴混的厚度很小，一般需要噴5 ～8 次，才能保證客土厚度達(dá)8 ～12 cm。

其中巖石綠化料:有機(jī)成分含量大于80%;N、P、K 含量:不小于5%;pH 值:4.5 ～6.0。特制綠化劑:主要由保水劑(100 倍以上)、高分子凝結(jié)劑、植物生長劑等組成。長效復(fù)合綠化專用肥:肥力效力一般可長達(dá)2 ～3年。當(dāng)?shù)赝亮?使用當(dāng)?shù)卣惩??？屯羾姴ブ饕昧狭恳姳?。

表1 客土噴播主要用料量 (單位:每100 m2)

(5)噴播植物種子:基材噴射完成后，待其自然風(fēng)干4 ～12 h，才可進(jìn)行噴播草種工作。草本植物種子在噴播前浸種1 ～2 h，使種子吸水濕潤即可。將處理好的種子與纖維、粘合劑、保水劑、復(fù)合肥、緩釋肥、微生物菌肥等經(jīng)過噴播機(jī)攪拌混勻成噴播泥漿，在噴播泵的作用下，均勻噴灑在工作作業(yè)面上。坡面較陡，不利種子著床時，可適當(dāng)增加播種量。

為了達(dá)到邊坡穩(wěn)固和綠化的雙重效果，在植被選擇上要選擇不同海拔、不同季節(jié)的草本植物。分別是:老芒麥、披堿草、芨芨草、冷地早熟禾、紫羊茅、黑麥草、白三葉、刺槐、紫穗槐。

選用不同的海拔高度下的噴播種子配比見表2。

表2 不同植草配比表 (單位:g/m2)

(6)覆蓋無紡布:噴播施工之后，及時覆蓋無紡布，并用U 形釘固定無紡布，既保持濕度，又防止雨水沖刷，提高出苗率和均勻度。

4 結(jié)論與探討

本試驗根據(jù)高原氣候與生態(tài)環(huán)境特征，結(jié)合區(qū)域植被分布類型與生長狀況，引進(jìn)客土噴播邊坡防護(hù)技術(shù)，并且定量設(shè)計了基質(zhì)配比和草種配方，進(jìn)行人為干預(yù)，改變了公路沿線裸露邊坡，其主要體會是:(1)客土噴播為植物生長提供了良好的基質(zhì)，適用范圍廣，特別適用于石質(zhì)坡面，能迅速形成灌、花、草結(jié)合的植物群落，滿足生態(tài)環(huán)保的要求，是一種值得推廣的施工工藝;(2)應(yīng)根據(jù)坡面硬度情況和當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件確定客土厚度和物種配比;(3)掛網(wǎng)客土層抗沖刷能力強(qiáng)，一般情況下應(yīng)選擇掛網(wǎng)噴播，但在坡率較緩時可采用覆蓋無紡布代替掛鍍鋅網(wǎng)以節(jié)省造價;(4)通過客土噴播防護(hù)技術(shù)顯著縮短了自然演替的時間，最大程度的實現(xiàn)生態(tài)恢復(fù)效果，在高原公路上具有較高的應(yīng)用推廣價值。

在高原公路上要實現(xiàn)客土噴播技術(shù)，應(yīng)該特別注重。(1)基質(zhì)配比問題?；|(zhì)基材的配比是客土中最基礎(chǔ)又最關(guān)鍵的一步，也是整個施工工序中的重點和難點之一。在選擇土壤時，受高原地區(qū)就地取料限制，使用的基質(zhì)主體是粘土，土壤通透性較差。后期出現(xiàn)基質(zhì)板結(jié)(1 ～2年后)導(dǎo)致植物生長困難，覆蓋率降低。雖然添加了雞糞、牛糞等有機(jī)質(zhì)以增加基材混合物的持水性與透氣性，但固土能力較差。這就要求如何選擇適應(yīng)高原地區(qū)基質(zhì)的配合比，來解決基質(zhì)的穩(wěn)定性和通透性問題，在眾多的施工技術(shù)方案之中，這個問題在今后的施工中還值得進(jìn)一步的探討與研究。(2)植被的選擇和配比問題。為了達(dá)到邊坡穩(wěn)固和綠化的雙重效果，一方面要選擇不同季節(jié)的草本植物;另一方面要植入一定數(shù)量的喬、灌木。

［1］蔣明芳.西藏公路凍土災(zāi)害發(fā)生機(jī)理及防治技術(shù)研究［J］.中國西部科技，2013，10(12):53－54.

［2］薄霧，張濤玲.西藏公路交通災(zāi)害預(yù)警管理系統(tǒng)構(gòu)建研究［J］.時代經(jīng)貿(mào)，2013，(7):26.

［3］劉睿，黃曉明.西藏公路建設(shè)與國防［J］.中外公路，2010，1(30):48－50.

［4］巴桑次仁，周棟.淺談西藏公路建設(shè)［J］.西藏科技，2011，(11):74－75.

［5］婁仲連，董志良.巖質(zhì)邊坡的生態(tài)恢復(fù)工程新技術(shù)研究［J］.地下空間，2001，(4):318－322.

［6］蕭浩釗，賴冠宙.客土噴播生態(tài)防護(hù)技術(shù)在高速公路路塹邊坡中的應(yīng)用［J］.廣東建材，2006，(6):37－38.

［7］楊望濤，杜娟，楊欽倫.客土噴播防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用與研究［J］.公路，2006，(7):298－300.

［8］方江平.西藏色季拉山土壤的性狀與垂直分布［J］.山地研究，1997，(4):228－233.