鮑德章BAO De-zhang；明鋒MING Feng

（①青海省湟源公路工程建設(shè)有限公司，西寧810000；②中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院凍土工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州730000）

0 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及一帶一路戰(zhàn)略的實(shí)施，越來(lái)越多的基礎(chǔ)設(shè)施在凍土區(qū)開工建設(shè)[1]。在公路工程修建過(guò)程中，因地形及線路設(shè)計(jì)的限制，將不可避免的出現(xiàn)路塹邊坡開挖的情況。路塹開挖打破了區(qū)域原有的地應(yīng)力平衡，在氣候及人為因素影響下，極易引發(fā)滑坡、坍塌等次生災(zāi)害，引發(fā)行車事故并破壞路基等設(shè)施[2]。此外，路塹邊坡開挖使得大量巖土體裸露在地表，不僅導(dǎo)致場(chǎng)區(qū)水土流失嚴(yán)重，而且引起局部生態(tài)環(huán)境惡化。黨的十八大以來(lái)，生態(tài)文明建設(shè)被放在首要地位，旨在建設(shè)美麗中國(guó)。因此，如何實(shí)現(xiàn)邊坡生態(tài)恢復(fù)是踐行生態(tài)文明建設(shè)的關(guān)鍵。

近年來(lái)，隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，引起了工程建設(shè)者們的高度重視，尤其是公路路塹邊坡的穩(wěn)定和綠化問(wèn)題在整個(gè)公路生態(tài)保護(hù)中起著至關(guān)重要的作用[3]。為貫徹生態(tài)文明建設(shè)方針，學(xué)術(shù)界和工程界采用自主創(chuàng)新或引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)措施，推出一系列綠色護(hù)坡技術(shù)。這些技術(shù)大體按其功能可分為兩類：一類是以恢復(fù)表面植被為任務(wù)的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)，其中以噴播技術(shù)和土工材料綠化技術(shù)為代表；另一類則是兼顧坡面穩(wěn)定和植被恢復(fù)的邊坡綜合防護(hù)技術(shù)，主要有生態(tài)磚植草防護(hù)技術(shù)和格構(gòu)式護(hù)坡綠化技術(shù)等。從施工效果來(lái)看，由于客土噴播技術(shù)能在裸露坡面上產(chǎn)生土壤，為植被生長(zhǎng)提供環(huán)境，使得該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于公路及礦山邊坡的綠化施工[6]。李永強(qiáng)等以廢棄礦山整治工程為例，對(duì)邊坡客土噴播施工工藝進(jìn)行了闡述，并與其它施工技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比，明確了客土噴播工藝的優(yōu)勢(shì)[6]。張敏將客土噴播技術(shù)應(yīng)用于山區(qū)高速公路中邊坡坡面綠化，對(duì)施工工藝及方法的細(xì)節(jié)進(jìn)行了描述，并對(duì)施工工藝進(jìn)行了改進(jìn)[7]。彭禧柱等總結(jié)了客土噴播技術(shù)在邊坡植被恢復(fù)中的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)未來(lái)邊坡的綠化恢復(fù)技術(shù)指明了創(chuàng)新方向[8]。葉建軍等分別采用水平籬笆攔土、濕式客土噴播以及三維網(wǎng)客土綠化3種工法進(jìn)行生態(tài)護(hù)坡施工，通過(guò)觀察1年內(nèi)試驗(yàn)段上植物密度、蓋度及水土保持效果等指標(biāo)，明確了水平籬笆攔土工法的優(yōu)勢(shì)[9]。

青藏高原地區(qū)降雨較少、蒸發(fā)量大、年平均氣溫較低且晝夜溫差較大，適合植被生長(zhǎng)的周期較短，屬于典型的生態(tài)脆弱區(qū)。然而，凍土工程的施工更是直接破壞了施工區(qū)域周邊的生態(tài)環(huán)境。工程實(shí)踐證明，在青藏高原地區(qū)惡劣的氣候條件下，凍土區(qū)脆弱的生態(tài)在破壞后很難進(jìn)行恢復(fù)[10]，因施工破壞的植被自然恢復(fù)的幾率幾乎為零。因此，需要采用人工干預(yù)的方法對(duì)施工創(chuàng)面的生態(tài)條件進(jìn)行恢復(fù)。目前，在公路邊坡生態(tài)修復(fù)采用的技術(shù)主要有：拱形骨架搭配坡面覆蓋表土綠化工法、濕式客土噴播、三維網(wǎng)客土綠化法等3種工法。鑒于客土噴播技術(shù)非凍土區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，也取得了很好的綠化恢復(fù)效果。然而，該技術(shù)能否應(yīng)用于凍土區(qū)惡劣的環(huán)境，還是未知數(shù)。鑒于此，本文以青海省S102西寧繞城環(huán)線某標(biāo)段的施工為例，探討客土噴播技術(shù)的應(yīng)用效果。

1 工程概況

青海省S102西寧繞城環(huán)線平安經(jīng)互助至大通段公路，位于青海省西寧市及海東市境內(nèi)，是以西寧為中心的東部城市群的主干道路，經(jīng)互助縣五十鎮(zhèn)、丹麻鎮(zhèn)、威遠(yuǎn)鎮(zhèn)、五峰鎮(zhèn)，大通縣長(zhǎng)寧鎮(zhèn)，至終點(diǎn)景陽(yáng)鎮(zhèn)。該區(qū)域隸屬于青藏高原東部，屬于高原大陸性氣候。試驗(yàn)段屬于越嶺線，大量土方開挖造成原地貌及植被嚴(yán)重破壞。氣候冬寒夏涼，年平均氣溫在零度以下，最低氣溫可達(dá)-15℃，負(fù)溫出現(xiàn)時(shí)間可達(dá)4個(gè)月，凍深約1.80m。地下水主要來(lái)自大氣降水，徑流速度較低。區(qū)域內(nèi)年降雨量在300~500mm，且降雨主要分布在6~8月，占全年降雨量的70~75%。試驗(yàn)段邊坡土質(zhì)主要為砂礫石土，部分地段覆蓋淺層黃土。

試驗(yàn)段最初采用漿砌石框架防護(hù)技術(shù)來(lái)加強(qiáng)坡面穩(wěn)定性，但收效甚微。一方面在負(fù)溫驅(qū)動(dòng)力的作用下，土體內(nèi)部水分將向地表遷移，將會(huì)產(chǎn)生一定的凍脹及凍脹力，這勢(shì)必會(huì)破壞漿砌片石的整體性。由于邊坡表層含水率較高，在春融期間，邊坡表層經(jīng)常出現(xiàn)淺層滑坡。在多次凍融后，將造成漿砌片石的脫落，失去護(hù)坡的作用。另一方面，漿砌石框架防護(hù)技術(shù)需要在坡面進(jìn)行拉溝預(yù)埋鋼筋，由此導(dǎo)致坡面整體性遭到破壞。加之受到凍脹的影響，混凝土框架整體被破壞，導(dǎo)致邊坡防護(hù)功能失效。為解決該路段邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題及凍災(zāi)害問(wèn)題，在分析氣象資料和土壤成分的基礎(chǔ)上，決定采取客土噴播植草方法對(duì)路塹邊坡進(jìn)行綠化。

2 客土噴播工藝原理

客土噴播植草綠化是將鄉(xiāng)土草木種子、木纖維、保水劑、黏合劑與防止水土流失的土壤穩(wěn)定劑等摻入配制的客土中（配比見表1），利用攪拌機(jī)充分拌勻，然后在干料狀態(tài)用空壓機(jī)和混凝土噴射機(jī)輸送。干料在噴射口前與水混合，并噴射到巖面，逐步形成噴射厚度較大、粘稠度較高、能促進(jìn)植物長(zhǎng)期生長(zhǎng)所需的基質(zhì)材料。通過(guò)選擇適宜在當(dāng)?shù)丨h(huán)境下生長(zhǎng)的植物種子，使種子在三維網(wǎng)空隙中生根、發(fā)芽、生長(zhǎng)。黏合劑和土壤穩(wěn)定劑能夠在硬化過(guò)程中逐漸形成強(qiáng)度，可抵擋雨水沖刷，防止雨水沖刷坡面。同時(shí)，也起到了促進(jìn)邊坡周圍的植被恢復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)永久固坡和美化環(huán)境的目的。由于客土噴播在施工時(shí)，提供了滿足植被生長(zhǎng)的基本條件，所以其植被成活率較高。當(dāng)客土噴播植草綠化技術(shù)使用于土質(zhì)或強(qiáng)風(fēng)化巖石挖方邊坡時(shí)，其邊坡坡率不陡于1:1.25。適用于微風(fēng)化、弱風(fēng)化、全風(fēng)化巖石挖方邊坡時(shí)，其邊坡坡率不陡于1:0.5~1:1。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

客土噴播施工主要涉及坡面處理、鋪設(shè)網(wǎng)片、噴播材料準(zhǔn)備和后期養(yǎng)護(hù)等過(guò)程。具體施工流程如圖1所示。

圖1 施工工藝流程

3.2 客土噴播材料選擇

①噴播種子：結(jié)合區(qū)域環(huán)境優(yōu)選鄉(xiāng)土植物，適合于當(dāng)?shù)貧夂驐l件、易于生長(zhǎng)。噴播前，應(yīng)試驗(yàn)其萌芽情況，萌發(fā)率均應(yīng)達(dá)到80%以上。此外，在選擇種子時(shí)，還應(yīng)考慮植被建成后的景觀效果應(yīng)接近自然，能夠融合于周邊山體景觀。

②土壤：應(yīng)為松散的、具有透水性并含有有機(jī)物質(zhì)的土壤，利于植物生長(zhǎng)，不應(yīng)含有鹽、堿土，且無(wú)有害物質(zhì)以及大于20mm的石塊、棍棒、垃圾等。在施工中首選路基的清表土，其次為棄方土，嚴(yán)禁破壞路基范圍之外植被體系。

③復(fù)合料：根據(jù)植被類型，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB15063-2001選擇相應(yīng)的復(fù)合料。

④保水劑：粉末狀，吸水率應(yīng)大于400g/g，不溶于水。

⑤水：應(yīng)符合《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5084-1992）的要求，且無(wú)油、酸、堿、鹽或其它對(duì)植物生長(zhǎng)有害的物質(zhì)。

⑥三維植被網(wǎng)：一種具有質(zhì)地松散、柔韌性好的三維結(jié)構(gòu)網(wǎng)墊。結(jié)構(gòu)內(nèi)不僅留有90%的空間可充填泥土、沙礫和細(xì)石，而且植物根系可以穿過(guò)其間孔隙并扎入基土以下30~40cm而生長(zhǎng)，使得網(wǎng)墊、草皮、土壤表面連為一體，組成了一層穩(wěn)固的綠色復(fù)合維護(hù)層。本項(xiàng)目采用的是聚乙烯材質(zhì)的三層式植被網(wǎng)，其技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足：抗拉強(qiáng)度≥1.4kN/m，克重≥240g/m。

客土基材為植被生長(zhǎng)提供必備條件，其由土壤、有機(jī)肥、長(zhǎng)效肥、保水劑等材料混合而成?？屯羾娚鋵雍穸葲Q定了植被根系的長(zhǎng)度，而客土的肥力則決定了植被的生長(zhǎng)質(zhì)量。因此，客土的配比極為重要。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，確定了表1的配方用量。根據(jù)場(chǎng)區(qū)的坡率、地質(zhì)以及氣候條件，確定草籽用量每1000m2為25~30kg。

表1 土壤配合比（質(zhì)量百分比）

3.3 操作要點(diǎn)

3.3.1 坡面整理

自上而下清除表面的石塊、垃圾、雜草及有害物質(zhì)，確保坡面的不平整度小于10cm。坡面若有較大裂縫，應(yīng)先嵌補(bǔ)牢密，使坡面平順整齊。對(duì)于場(chǎng)區(qū)內(nèi)地表低洼處，應(yīng)在回填前清除坑內(nèi)積水、雜物等，然后分層回填壓實(shí)。為增強(qiáng)草種在坡面的附著力，對(duì)光滑巖面要進(jìn)行粗糙處理，即沿坡面水平方向開挖一定深度的溝槽。在噴播前，應(yīng)用風(fēng)和水沖洗需要噴播的坡面。但對(duì)于遇水易潮解、泥化的巖層，只能用空壓機(jī)出風(fēng)清掃。

3.3.2 三維植被網(wǎng)施工

清坡施工完成后，按照?qǐng)D紙進(jìn)行測(cè)量放樣，標(biāo)出掛網(wǎng)范圍以及主錨桿、次錨桿的鉆孔位置。根據(jù)巖破面巖土體強(qiáng)度和坡率確定主、次錨桿的直徑、錨固長(zhǎng)度及間距，錨固件采用梅花狀布置方式。錨桿施工完成之后，采用M7.5水泥砂漿封孔，待其可以受力之后方可進(jìn)行掛網(wǎng)作業(yè)。將采用直徑3mm、規(guī)格為50mm×50mm的鍍鋅鋼絲網(wǎng)掛在錨桿上。確保用于固定厚層基材噴射的鍍鋅鐵絲網(wǎng)靠近坡面，防止坡面出現(xiàn)局部崩塌。

三維植被網(wǎng)的施工應(yīng)自上而下進(jìn)行。三維植被網(wǎng)的頂部應(yīng)埋入坡頂以下15cm，邊坡兩端邊緣卷邊10cm，植被網(wǎng)的底部需埋入邊溝邊緣以下15cm。上下兩張網(wǎng)搭接時(shí)，下部的植被網(wǎng)應(yīng)置于底層。網(wǎng)間搭接寬度應(yīng)大于10cm，并間隔20~300cm用鐵絲綁扎牢固。工人在進(jìn)行三維植被網(wǎng)施工時(shí)，需將錨固鋼筋外露端從中間位置回折，以便將植被網(wǎng)固定，三維植被網(wǎng)施工后確保緊貼坡面。在完成三維植被網(wǎng)操作之后，應(yīng)檢查是否出現(xiàn)外漏錨桿、鋼筋頭，而且要保證植被網(wǎng)緊鄰坡面。

3.3.3 濕潤(rùn)坡面

完成三維植被網(wǎng)掛網(wǎng)之后，在噴播前應(yīng)對(duì)坡面灑水1～2次，并保持坡面充分濕潤(rùn)。滲透深度不得小于15cm，等到土壤表面無(wú)明顯水漬后，就可以準(zhǔn)備實(shí)施噴播作業(yè)。

3.3.4 客土噴播施工

起動(dòng)空壓機(jī)和水泵，調(diào)整空氣壓力達(dá)到0.3MPa，然后起動(dòng)攪拌機(jī)將混合料卸入噴射機(jī)的料斗。將噴射混合材料攪拌均勻，最后起動(dòng)噴射機(jī)。噴播前對(duì)噴播作業(yè)區(qū)進(jìn)行分段、分片，然后自上而下進(jìn)行客土噴播作業(yè)。根據(jù)噴射機(jī)的壓力和坡面的地質(zhì)情況，選擇合理的噴射角度和噴射距離，應(yīng)盡量避免仰噴，保證客土能夠粘在坡面上不離不散。最終噴射厚度應(yīng)控制在8~12cm，可在巖石坡面段適當(dāng)?shù)脑黾訃妼雍穸?。草灌種籽與土壤一起拌和，使種籽均勻分布于整個(gè)噴播層。嚴(yán)禁首先噴播客土，然后表層噴播草灌種籽的做法，因?yàn)樵摲绞綍?huì)降低草灌種籽的成活率。

3.3.5 養(yǎng)護(hù)管理

①灑水養(yǎng)護(hù)。為保證草籽發(fā)芽，順利度過(guò)育苗期，合理養(yǎng)護(hù)是必備條件。在面層噴播后及時(shí)覆蓋無(wú)紡?fù)凉げ?，不僅可以減少太陽(yáng)的直射，降低水分的蒸發(fā)速度，而且還可以防止下雨時(shí)在坡面形成匯流，沖刷坡面。此外，應(yīng)根據(jù)天氣情況及時(shí)對(duì)坡面進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，保證草種出苗前及小苗生長(zhǎng)階段始終保持坡面濕潤(rùn)。噴水養(yǎng)護(hù)時(shí)應(yīng)用噴濕機(jī)進(jìn)行霧化灑水，嚴(yán)禁用水龍頭直接噴灑，防止水量過(guò)大造成客土和草種地沖刷。②補(bǔ)種。本工程結(jié)束于春夏交接之際，在噴播結(jié)束后一個(gè)月，應(yīng)檢查植被生長(zhǎng)情況。對(duì)生長(zhǎng)不理想或死亡、損壞嚴(yán)重的部位，應(yīng)在養(yǎng)護(hù)期適時(shí)補(bǔ)種和補(bǔ)噴同規(guī)格同品種的植物，確保植被覆蓋率大于90%。此外，若因病蟲害導(dǎo)致植被生長(zhǎng)不理想，則應(yīng)在補(bǔ)種時(shí)噴適量的甲基托布津或多菌靈。③追肥。在幼苗長(zhǎng)出一段時(shí)間后，應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行追肥作業(yè)。追肥一般采用速效氮肥，或緩釋復(fù)混肥、緩釋氮肥。追肥一般選在春秋時(shí)節(jié)，追肥的數(shù)量應(yīng)取決于草種類型、土壤的質(zhì)地、季節(jié)和植被的長(zhǎng)勢(shì)。追肥時(shí)主要采用葉面噴施或撒施，在噴肥時(shí)應(yīng)注意液體濃度。施肥后應(yīng)立即澆水，以防止燒苗。

4 治理效果

青海省S102西寧繞城環(huán)線平安經(jīng)互助至大通段公路某合同段，路塹邊坡面積約8萬(wàn)平方米。利用客土噴播技術(shù)，僅四個(gè)月就完成該工程路塹邊坡的綠化施工。在工程竣工后第一年，邊坡綠化率就達(dá)到70%，沒(méi)有出現(xiàn)水土流失現(xiàn)象，邊坡穩(wěn)定性較好。在工程竣工后第三年，邊坡坡面整體覆蓋植被，達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)效果（圖2）。通過(guò)客土噴播植草有效保護(hù)邊坡表面免受雨水沖刷，延緩?fù)馏w表面的進(jìn)一步破碎和滑塌，進(jìn)而保護(hù)了路塹邊坡的整體穩(wěn)定性。通過(guò)植被恢復(fù)，消除了邊坡水土流失問(wèn)題，營(yíng)造路域內(nèi)優(yōu)美的自然環(huán)境，人工構(gòu)造物與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，踐行了生態(tài)文明建設(shè)方針。

圖2 植被成坪后的邊坡實(shí)景

為了明確客土噴播三維網(wǎng)植草技術(shù)的成本優(yōu)勢(shì)，選取常用的坡面支護(hù)方式（窗孔式護(hù)面墻護(hù)坡+窗孔內(nèi)客土噴播綠化）進(jìn)行對(duì)比。根據(jù)工藝的單價(jià)以及本項(xiàng)目涉及面積，計(jì)算了綠化恢復(fù)施工總造價(jià)，具體比較結(jié)果見表2。

表2 不同施工方案造價(jià)對(duì)比

從表2中不難看出，客土噴播三維網(wǎng)植草綠化施工造價(jià)約為窗孔式護(hù)面墻護(hù)坡+窗孔內(nèi)客土噴播綠化造價(jià)的一半，按照試驗(yàn)段路塹邊坡面積約8萬(wàn)平方米計(jì)算，可節(jié)約近700萬(wàn)的施工成本。不僅如此，客土噴播三維網(wǎng)植草綠化技術(shù)具有施工速度快，施工機(jī)具簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)，而且減少了混凝土使用量，在一定程度上減少了碳排放量，屬于綠色生態(tài)恢復(fù)模式。因此，客土噴播三維植草技術(shù)給凍土區(qū)邊坡綠化恢復(fù)提供了一條新的路徑。

5 結(jié)論

①客土噴播技術(shù)可以用于凍土區(qū)公路邊坡植被恢復(fù)。實(shí)踐表明客土噴播技術(shù)是一種可以兼顧邊坡穩(wěn)定和植被恢復(fù)功能于一體的生態(tài)防護(hù)措施。利用該技術(shù)使裸露邊坡重披綠裝，并融入周邊自然環(huán)境。

②客土噴播技術(shù)具有施工工藝簡(jiǎn)單、操作方便、機(jī)械化程度高等特點(diǎn)，若能控制好施工中的關(guān)鍵點(diǎn)，則能大幅降低施工成本，且能達(dá)到植被恢復(fù)的效果，切實(shí)踐行了習(xí)近平生態(tài)文明思想。