客土噴播技術(shù)對花崗巖地區(qū)邊坡防護(hù)的運用

尹華東，蔚 彪，蘇 波，張玉群，譚文慧

（湖南科技大學(xué) 資源環(huán)境與安全工程學(xué)院，湖南 湘潭 411201）

引言

近年來，由于我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，不可避免地形成各種人為開挖的邊坡，而對于一些對環(huán)境要求比較嚴(yán)格的建設(shè)工程，如何保證邊坡支護(hù)完成后與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，成為邊坡支護(hù)設(shè)計的重點。目前在邊坡綠化方面，由于客土噴播技術(shù)綠化效果好，施工進(jìn)程快[1-2]，已經(jīng)有較為重大的應(yīng)用，積累了豐富的經(jīng)驗。李永強(qiáng)等[3]結(jié)合工程實例具體探討了邊坡綠化和客土噴播施工工藝，對該施工技術(shù)進(jìn)行了完善。李文[4]通過運用客土噴播技術(shù)，即改善了公路邊坡的質(zhì)量，又提高了周邊水土環(huán)境的質(zhì)量。張敏[5]針對某山區(qū)高速公路邊坡，對客土噴播技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，提出了相關(guān)的施工工藝和方法。李國保等[6]將客土噴播技術(shù)運用于水庫壩肩石質(zhì)邊坡的綠化中，豐富了客土噴播技術(shù)的施工工藝和方法。彭禧柱等[7]分析了客土噴播技術(shù)在高陡邊坡復(fù)綠中的優(yōu)缺點，提出了未來高陡邊坡的綠化創(chuàng)新方向。王瑞春等[8]提出了一種主動防護(hù)客土噴播技術(shù)，有效地改善了巖質(zhì)邊坡的景觀環(huán)境。在上述研究中客土噴播技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，但是在花崗巖地區(qū)的邊坡綠化中客土噴播技術(shù)的運用較少，本文以衡陽市南岳禹王公園邊坡為工程背景，探討了客土噴播技術(shù)在花崗巖地區(qū)邊坡中的運用，進(jìn)一步豐富了客土噴播技術(shù)的適用范圍。

1 工程概況

南岳禹王公園邊坡場地位于衡陽市南岳區(qū)，邊坡為場地建設(shè)開挖山體而形成，邊坡總長約152m，邊坡高度10.95-16.5m。在開挖山體過程中，嚴(yán)重破壞了原有的植被環(huán)境。為減少水土流失并保證邊坡支護(hù)后與公園周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，設(shè)計采用客土噴播技術(shù)對邊坡進(jìn)行綠化處理。

1.1 邊坡場地巖土工程條件

邊坡所在區(qū)域的地層主要為砂質(zhì)粘性土、全風(fēng)化花崗巖和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。各巖土體的主要特征描述如下：

（1）砂質(zhì)粘性土（Q4el）：即花崗巖殘積土。褐黃色、褐紅色，硬塑狀態(tài)，成分主要由長石風(fēng)化的粘、粉粒、石英顆粒及少量云母碎屑組成，遇水浸泡即崩解成砂狀，無搖震反應(yīng)，無光澤，干強(qiáng)度中等，韌性中等。

（2）全風(fēng)化花崗巖（r）：黃褐色、灰褐色，中粗粒結(jié)構(gòu)，原巖組織結(jié)構(gòu)已基本破壞，僅保持原巖外觀及基本成分，長石、云母等礦物基本風(fēng)化成土狀，巖芯呈砂土狀，略具殘余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

（3）強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（r）：灰褐-褐黃、褐黑色，粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖質(zhì)軟，其碎塊用手可捏斷，十字鎬難掘進(jìn)。節(jié)理裂隙極發(fā)育，風(fēng)化程度往底部呈減弱趨勢，巖芯大都呈碎塊狀，少許呈碎石塊夾砂土狀，遇水易軟化、崩解。

1.2 邊坡場地地下水

場地地下水僅為基巖裂隙水，基巖裂隙水賦存于下伏基巖裂隙中，主要為大氣降水和側(cè)向補(bǔ)給，徑流速度慢，含水量微弱。受區(qū)域地形地貌控制，地下水總體向低洼處排泄。

2 邊坡支護(hù)方案

邊坡采用放坡+格梁骨架支護(hù)+格構(gòu)錨固支護(hù)+坡面生態(tài)綠化+生態(tài)磚壓腳的支護(hù)方案，分兩級支護(hù)。第一級設(shè)計坡比為1：1.3，坡面設(shè)固定釘進(jìn)行固定，固定釘豎向間距2.0m，橫向間距2.0m，固定釘間以斜向格梁相連，格梁尺寸為300×300mm；第二級邊坡高2.83-5.6m，坡比為1：0.9，坡面設(shè)三排錨桿，錨桿豎向間距1.5m，橫向間距1.5m，錨桿間以格梁正交相連，格梁尺寸為300×300mm，并在格梁頂部設(shè)置300×300mm壓頂梁，在格梁底設(shè)500×500mm砼條基，格梁間放置土工格室，坡面生態(tài)綠化。在坡腳設(shè)置高1m的生態(tài)磚壓腳，在擋墻頂設(shè)景觀綠化。格梁護(hù)坡綠化正面圖見圖1。

圖1 格梁護(hù)坡綠化正面圖

3 客土噴播技術(shù)

對于客土噴播技術(shù)而言，其原理就是把配制完成的綠化基材通過噴射系統(tǒng)噴射到邊坡坡面。采用這種方法可以提供一個植被生長的優(yōu)良環(huán)境，使植被得到充分的成長，進(jìn)而發(fā)揮固定和防護(hù)邊坡的作用。且該技術(shù)還是與巖石工程力學(xué)、土力學(xué)和環(huán)境生態(tài)學(xué)等學(xué)科相關(guān)聯(lián)的綜合環(huán)保技術(shù)。

3.1 客土噴播技術(shù)的優(yōu)點

（1）其明顯的優(yōu)勢在于可對邊坡進(jìn)行全面的植被覆蓋，可以有效控制雨水沖刷坡面導(dǎo)致的水土流失問題。此外在植物作用基礎(chǔ)上，對土體的抗剪強(qiáng)度提高也是有利的，能進(jìn)一步提高邊坡的穩(wěn)定性。

（2）客土噴播技術(shù)以土壤結(jié)構(gòu)作為突破點，將播種、施肥、覆蓋在一次操作中完成，極大地縮短了植被建植的工藝流程，節(jié)省了大量人力和物力。

（3）采用客土噴播機(jī)設(shè)備，可以把配制好的基材直接噴播到邊坡上，解決了高邊坡、尤其是陡峭高邊坡植被建植的難題。這一點是人工播種或常規(guī)播種都無法比擬的，在工程上具有重要的意義。

（4）回填改良土中配有一定比例的粘合劑，可以使噴播的種子穩(wěn)固在邊坡的表面，不至于被雨水沖掉，這就解決了常規(guī)手工播種和一般播種機(jī)在坡面上難以有效播種的困難。

（5）回填改良土中配有適量的保水劑，可以保證植物在坡面上前期生長和發(fā)育的需要。

（6）與常規(guī)播種方法相比，噴播后形成的草皮質(zhì)地更加均勻致密，能夠更有效地保護(hù)邊坡的穩(wěn)定性，防止水土流失。

3.2 客土噴播技術(shù)施工

坡面綠化工程采用100mm厚客土噴播綠化，客土噴播綠化采用網(wǎng)孔50mm，長寬4m×50m的雙向拉伸塑料土工格柵，規(guī)格為35mm×35mm×3mm的鍍鋅鋼絲網(wǎng)，規(guī)格為200mm×200mm×8mm的粗格鍍鋅鋼絲網(wǎng)和規(guī)格為300mm×400mm×400mm的土工格室。

（1）在格梁間鋪設(shè)土工格室時，先用U型釘進(jìn)行固定，U型釘必須進(jìn)行除銹、涂防銹瀝青處理。

（2）回填改良土宜采用粘土，建議添加有機(jī)肥5%、保水劑0.8‰、粘合劑0.8～1.2‰，改良土可以根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整，但應(yīng)具有一定的防滲透能力并滿足沖刷穩(wěn)定的要求，回填后土體重度不宜小于16kN/m3。

（3）土工格室回填后在其上鋪設(shè)鍍鋅鋼絲網(wǎng)并用鐵絲固定在U形釘頂端。

（4）草籽采用噴播的方式與土層噴射于坡面，噴射厚度100mm，草種土質(zhì)適應(yīng)性應(yīng)在噴播前進(jìn)行同條件培育實驗。

（5）客土噴播施工所噴播植草混合料中植生土、土壤穩(wěn)定劑、水泥、肥料、混合草籽和水等的配合比根據(jù)邊坡坡率、地質(zhì)情況和當(dāng)?shù)貧夂驐l件確定，混合草籽用量每1000m2不宜少于25kg。

（6）鋪、種植被后，應(yīng)適時進(jìn)行灑水、施肥等養(yǎng)護(hù)管理，植物成活率應(yīng)達(dá)到95%以上；養(yǎng)護(hù)用水不應(yīng)含油、酸、堿、鹽等有礙草木生長的成分。

（7）具體植被參考當(dāng)?shù)貙嶋H情況后，采用金森女貞和紅葉石楠兩種當(dāng)?shù)厝菀状婊畹闹脖弧?/p>

（8）灌溉系統(tǒng)可根據(jù)需要調(diào)整灌溉噴頭數(shù)量，灌溉水管可預(yù)埋在格梁下，灌溉水管可選用外徑90mm，厚7.1mm的PPR管。

3.3 養(yǎng)護(hù)

邊坡客土噴播后及時采用無紡布遮蓋坡面，以避免雨水沖刷坡面和種子。同時無紡布還起到保溫和保水的作用，有利于草種的成長，無紡布遮蓋后采用“U”型釘進(jìn)行固定。草種發(fā)芽及幼苗期，應(yīng)根據(jù)天氣狀況適時噴水養(yǎng)護(hù)，以保證坡面在草種出苗前以及幼苗生長階段始終濕潤。噴水養(yǎng)護(hù)時必須采取霧噴的方式，以防止水量過大沖刷破壞掉客土和草籽。

圖2 應(yīng)用效果前后對比圖

噴播結(jié)束后20-30d，對坡面植被進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)損壞嚴(yán)重及生長不理想的部位，需要適時補(bǔ)種或補(bǔ)噴同規(guī)格、同品種的植被。在植被生長過程中，做好適當(dāng)?shù)氖┓室约胺乐尾∠x害工作。病蟲害防治應(yīng)以預(yù)防為主，出苗后隨時觀察有無病蟲害，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)及時噴灑農(nóng)藥。

3.4 應(yīng)用效果評價

該邊坡綠化工程于2018年5月完工，至2019年9月，經(jīng)過15個月的時間，從現(xiàn)場植被生長情況看，邊坡綠化效果良好，沒有出現(xiàn)水土流失現(xiàn)象，且土工格柵和鍍鋅鋼絲網(wǎng)均未出現(xiàn)銹蝕，設(shè)計基本達(dá)到要求，各方參建單位均表示認(rèn)可。而且通過邊坡綠化，防止了邊坡區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)退化，保護(hù)了地質(zhì)環(huán)境，美化、改善了邊坡所在區(qū)域自然環(huán)境，邊坡綠化工程完成后可更好地與公園環(huán)境相協(xié)調(diào)，有利于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的恢復(fù)，為當(dāng)?shù)匦鲁擎?zhèn)建設(shè)提供綠色保障。應(yīng)用效果前后對比照片見圖2。

4 結(jié)束語

此次邊坡綠化工程進(jìn)一步優(yōu)化了客土噴播技術(shù)，采用土工格柵和不同規(guī)格的鍍鋅鋼絲網(wǎng)可以對邊坡起到固土的作用，而采用在格梁間設(shè)置土工格室并回填改良土可以保障植被成長所需的土壤。該技術(shù)適宜于花崗巖地區(qū)邊坡的綠化，而且綠化效果理想，植被覆蓋率高達(dá)98%以上。本次花崗巖地區(qū)邊坡綠化工程的成功實踐，為以后類似的客土噴播綠化工程積累了寶貴的經(jīng)驗。