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        公路邊坡植草防護工程設計施工新技術研究與應用

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            時間:2016-03-14     網址:http://www.adnetcn.com/   分享:

        摘 要:公路路基邊坡防護主要分為軟防護和硬防護2大類。軟防護主要是植草,在各種不同土質的邊坡上植草,且要使其生長茂盛,壽命延長,這其中很有講究,如在土質邊坡上植草易,在巖石邊坡上植草就難;春天植草易,秋天植草就難;普通植草易,植出景觀就難。筆者借助京福高速公路溫沙段的工程建設,與其他工程技術人員一道,就公路邊坡植草的設計與施工作了一番探究,探索出各種植草方法的基本內容和施工工藝,并形成本小結材料,供同仁們參考。


        關鍵詞:道路工程;邊坡植草防護;設計施工;新技術研究應用


        前 言

        《公路工程技術標準》(JTJ 001-97)指出“高速公路應采取工程防護和植物防護相結合的防護措施,確保穩定,協調景觀。”

        工程防護和植物防護相結合,就是工程建設與生態環保相結合。公路工程建設上的生態環保工程主要體現為綠化覆蓋率,而邊坡綠化的基礎是植草。植草可以固土,使邊坡土壤不會隨水而流失造成邊坡不穩定;植草可以掩土,綠油油的草葉將裸露的土石掩蓋,給人們良好的視覺享受;植草可以協調環境,將受施工擾動的地帶與周圍的環境和諧地聯接起來。

        京福高速公路江西省溫家圳至沙塘隘項目的建設者們,依靠集體的力量,采取走出去,請進來的方式,通過眾多專家學者的指導,對三維土工網墊、土工格網、掛網噴播、CF技術等植草新技術進行了認真的研究和探討,通過1.5年時間的艱苦實踐,使178km的高速公路不管是土質邊坡還是石質邊坡都進行了全面的植草綠化,使它獲得了“京福高速公路上最美的一段”的贊譽。

        1  公路邊坡植草防護的研究與應用

        1.1土質邊坡

        土質邊坡主要對挖溝植草綠化、三維植被網噴播植草綠化、土工格室噴播植草綠化等幾種型式進行了探究。

        1.1.1型式Ⅰ挖溝植草綠化

        1.1.1.1適用邊坡類型 

        挖溝植草綠化是指在坡面上沿等高線按一定的行距人工挖楔形溝,在溝內回填適宜于草籽生長的土壤、養料、土壤改良劑等有機肥土,然后掛三維植被網,噴播植草。

        挖溝植草綠化適用范圍為:邊坡自身穩定,坡比不陡于1:0.75,基巖為泥、頁巖或砂、泥巖互層的土質邊坡,每級邊坡高度一般低于15m。坡率緩于1:1的土質邊坡,挖溝植草綠化方案效果較好。

        1.1.1.2施工工藝

        整平、清理坡面;沿坡面橫向開挖楔形溝;溝內回填富含有機肥料的土壤,在坡面上覆蓋潮濕土1cm-3cm,再掛三維土工網墊并用U形釘固定,網上撒細粒土以覆蓋三維土工網墊網包;采用液壓噴播機將保水劑、土壤改良劑、穩定劑、肥料和草籽的混合料均勻噴灑在坡面上;覆蓋無紡布,并定期灑水,養護邊坡直至植草成坪。對于砂、泥巖互層邊坡,在泥巖邊坡上按上述要求開挖楔形溝,回填種植土與砂巖坡面齊平,再在坡面上噴射有機基材,噴射厚度3cm-5cm,然后鋪設三維土工網墊,用U形釘、坡面錨桿或鋼釘將網墊固定,以網墊平整、緊貼坡面為度,最后再噴射2.0cm厚的有機基材植草綠化。

        挖溝植草綠化技術簡單,造價較低,一年4季都可進行。

        邊坡種植的草籽:春季選用彎葉畫眉草、狗牙根、百喜草等草籽,按一定的比例配合混播,秋播可同時摻入高羊茅,以使冬季能有綠化效果。

        從路線的起點以南約60km,沿線地表土質一般為橙黃色、淺紅色、磚紅色粘土、亞粘土,結構較松散。此段的上下邊坡大多采用挖溝植草綠化方法。從目前的情況來看,草坪生長茂盛,發達的根系已緊緊扎于泥土中,對邊坡已能起到固土防護的作用。

        1.1.2型式Ⅱ三維植被網噴播植草綠化

        1.1.2.1適用邊坡類型

        原料,采用科學配方,經擠出、拉伸、焊接、收縮等一系列工藝而制成的2層或多層表層呈凹凸不平網包的層狀結構孔網。材質疏松柔韌,耐酸堿,抗腐蝕,具有一定的彈性和強度,網孔有較大的容土空間,植草覆蓋率高,抗風、抗水沖蝕能力強,并能加強較陡邊坡的防護,抵抗大雨、暴雨的襲擊。即在草皮未形成之前,可保護坡面免受風雨侵蝕;草皮長成后,草根與網墊、泥土一起形成一個牢固的復合力學嵌鎖體系,還可起到坡面表層加筋的作用,有效防止坡面沖刷,達到加固邊坡、美化環境的目的。

        適用于坡率緩于1:1的路堤邊坡和路塹邊坡,在土質邊坡、強風化的基巖邊坡上效果較好。

        1.1.2.2施工工藝

        修整邊坡,清除坡面上的細石塊、雜草及小灌木等,在條件允許的情況下,輔以噴藥,抵制野草生長。對于被沖刷成溝的坡面要用編織袋裝土填溝,保持坡的表面基本平整;覆耕植土于平整好的坡面上;采用液壓噴播進行第一次噴播植草;將三維土工網墊沿坡面從上而下鋪設、整平,用U形釘和網釘固定,使網墊緊貼坡面;網墊全部鋪通、固定后,將細粒土及肥料采用人工方式自坡頂向坡下坦鋪,以將網包覆蓋為宜;用液壓噴播機將混有種籽、肥料、土壤改良劑、種子粘結劑、保水劑和水的混合物均勻噴灑在坡面上;覆蓋無紡布并及時灑水養護,直至植草成坪。

        三維土工網墊材料防護具有工期短、效率高、工藝簡單、造價低、效果好等優點。有著比傳統圬工砌體防護無法相比的優勢。

        利用風化石填筑的路堤(如K16+000~K19+800),由于土少而破碎風化石多,普通方法種植草籽發芽率很低。因此,對這樣的路堤邊坡,我們一般都采用三維植被網噴播技術進行播種,不僅較好地解決了發芽率低的問題,且由于三維土工網墊的覆蓋,在施工階段還能有效地防止雨水對路基的沖刷。

        1.1.3型式Ⅲ土工格室噴播植草綠化

        1.1.3.1適用邊坡類型

        土工格室噴播植草綠化,指在展開并固定在坡面上的土工格室內填充種植土,然后在其上掛三維植被網,均勻噴播草種。本方法能使不毛之地的邊坡充分綠化,而且施工方便,可調節性較好,綠化效果好。

        土工格室是以高分子聚合物為主要原料,以精良的工序加工擠出形成工程所需的三維土工網墊格結構的立體格室。在應用時,通過單元間的連接,可組成工程中需要的規格。

        適用于坡比不陡于1:0.75的穩定路塹邊坡或路堤邊坡。

        1.1.3.2施工工藝

        清理、平整坡面;采用插件式連接法連接土工格室單元,根據不同坡比的邊坡可采用不同單元組合形式;在坡面上按設計的錨桿位置放樣、鉆孔,插錨桿;鋪設土工格室應預系土工繩,以備與三維土工網墊綁扎;工格室固定好后,即可向格室內填充種植土、土壤改良劑、肥料等填料,填充時要使用振動板使之密實,靠近表面部分用潮濕的粘土回填;自上而下鋪掛三維植被網,并與土工格室上的土工繩綁扎牢固,貼緊坡面;采用液壓噴播植草,并覆蓋土工膜,定期澆水養護,直至植草成坪。

        1.2石質邊坡

        對砂礫邊坡、風化石邊坡、巖石邊坡,主要采用了土工(網)格柵植草綠化、骨架內填土反包植草綠化、骨架內加土工格室植草綠化,有機基材噴播植草綠化和CF技術邊坡綠化等幾種型式。

        1.2.1型式Ⅳ 土工(網)格柵植草綠化

        1.2.1.1適用邊坡類型

        土工網或土工隔柵植草綠化是指在坡面上掛土工網或土工格柵,然后采用液壓噴播植草進行邊坡綠化的方法。

        土工(網)格柵植草綠化,適用于邊坡自身深層穩定,坡比不陡于1:0.75的土質或易于風化的泥、頁巖邊坡,特別適用于第四系礫石土邊坡。

        1.2.1.2施工工藝

        清理坡面浮石和松土;在凹陷處填充粘土保持坡面平整,然后在整個坡面回填耕植土并經人工輕輕夯實,使土將網覆蓋為宜;將土工(網)格柵沿坡面由上而下鋪掛,用U型錨釘固定,確保網、土工格柵平整并緊貼坡面;土工格柵鋪設完畢后,采用液壓噴播將混有土壤改良劑、肥料和草籽的混合料均勻噴灑在坡面上;覆蓋無紡布,并定期灑水,養護邊坡直至植草成坪。

        K16+000~K19+800段的上邊坡地質土壤主要是千枚巖的風化巖,挖方路塹邊坡圍巖破碎,基本無泥土。通過修坡、回填耕植土、掛網、噴播、蓋無紡布等一系列工藝,雖然是石渣邊坡,可綠油油的青草還是滿鋪在整個坡面上。

        1.2.2型式Ⅴ骨架內填土反包植草綠化

        1.2.2.1適用邊坡類型

        骨架內填土反包植草綠化是指在邊坡上砌筑片石或澆筑混凝土,在框架內填土后用土工格柵由坡底向坡頂反包抵制填土滑動,然后掛三維土工網墊噴播植草,并用U形釘或鋼釘固定格柵與草皮。此方法既能加固邊坡,又能達到綠化的目的。

        骨架內填土反包植草綠化適用于各類邊坡,特別適用于邊坡較陡、綠化困難的巖質邊坡或需進行土質改良的邊坡。當坡面沖刷嚴重時,此方法要慎用。

        1.2.2.2施工工藝

        清除、整平巖面;砌筑框架錨梁,視邊坡具體情況選擇錨梁的固定方式;預埋反包土工格柵,相鄰格柵的搭接長度以15cm為宜;沿原坡面在框架內填厚度30cm的營養土,邊填邊用人工進行夯實、整平;將土工格柵由坡底上鋪至坡頂,且壓于格子梁及平臺之下,用U形釘或鋼釘固定牢固,緊貼坡面;掛三維植被網,將三維土工網墊壓于坡頂掩埋溝下,從上至下平鋪至坡底,且壓于平臺之下,用U形釘和鋼釘固定。要求網與坡面緊貼,不能懸空或摺皺;用人工或泥漿噴播機覆泥至三維植被網上,覆泥應填滿空隙,且坡面平整;用液壓噴播機將混有肥料和草籽的混合料均勻噴灑在坡面上;覆蓋無紡布灑水養護邊坡直至植草成坪。

        此法對修整得較為規則的邊坡效果更好。如在K168+251~K175+000,由于此段地處武夷山脈,山巒陡峭,填挖深度大。為了確保邊坡穩定,設計中工程防護采用錨索錨固的方法,將山頭鎖住。綠化時我們把錨固防護中的錨梁當作鋼筋混凝土骨架,在骨架內砌筑片石框架,再進行鋪格柵,填營養土、播種等一連串工序后,其成坪的效果與土質邊坡不相上下,甚至比土質邊坡上單一的草坪更漂亮。

        1.2.3型式Ⅵ骨架內加工土格室植草綠化

        1.2.3.1適用邊坡類型

        骨架內加土工格室植草綠化是在路塹邊坡坡面上砌筑片石或澆筑混凝土錨梁形成骨架,骨架內設土工格室,并在格室內填土20cm-50cm,然后掛三維土工網墊噴播植草綠化。錨梁通過普通錨桿固定在較陡的坡面上。

        此方法適用于自身穩定的邊坡,邊坡坡率1:0.3-1:1,邊坡坡面應處理平整,易于錨梁施工和土工格室鋪設。

        1.2.3.2施工工藝

        清除坡面危巖,整平坡面,整平后的坡面無大的石塊和沖溝存在;錨桿放樣,進行錨桿鉆孔施工,土工格室上預系土工繩;在坡面上現場編制錨梁鋼筋,將橫向錨梁上部分鋼筋伸出錨梁20cm,以便掛設土工格室,最后立模現澆錨梁;在混凝土骨架內填土20cm,展開土工格室并用固定釘固定,然后在格室內填土(10cm厚),填土時應人工輕拍、夯實,防止格室和填土產生脹肚現象;在坡面噴播1cm-2cm營養土覆蓋土格室,由上而下掛鋪三維植被網,并與土工格室上預系土工格繩綁扎牢固,三維土工網墊縱向搭接處用U形錨釘固定;采用液壓噴播機將混有種子、肥料、土壤改良劑、種子粘結劑、保水劑的混合料均勻噴灑在坡面上,噴播完后,視情況覆蓋一層薄土,以覆蓋網包為宜;覆蓋無紡布并及時灑水養護邊坡,直至植草成坪。

        此方法雖然在1:0.3~1:1的邊坡上都能用,但對緩于1:0.75的石質邊坡更為適應。骨架主要起修飾邊坡、穩定邊坡的作用,由于其內填充了足夠厚度的耕植土,噴播時與種子一起被噴出去的混合料中又含有豐富的營料,所以能形成良好的草坪。

        1.2.4型式Ⅶ有機基材噴播植草綠化

        1.2.4.1適用邊坡類型

        有機基材噴播植草綠化技術是將由有機質土、長效肥、速效肥、粘結劑、保水劑及凝固劑和草籽等按一定比例組成并攪拌均勻的有機基材,通過專門噴播機噴播在掛有底網的坡面上,然后再在其表面噴播草種。

        主要適用于高陡(坡比1:0.3-1:0.5)的穩定巖石路塹邊坡,若與工程措施相結合,該方法也可用于不穩定巖質邊坡。視邊坡情況可在坡面上掛底網,當邊坡陡于1:1時,一般在坡面上打設錨桿并掛底網,底網分為鐵絲網和土工網,網徑一般大于5cm。

        1.2.4.2施工工藝

        清除坡面的浮石、浮土等;將鐵絲網沿坡面順勢鋪下,鋪平整順,用長錨桿及短錨桿將網從上至下固定,根據需要在錨桿中采用不同厚度的混凝土墊圈,以使鐵絲網與坡面的距離保持在5cm-7cm。在坡頂處,鐵絲網應伸出坡頂20cm,若坡頂截水溝未修,最好使其置于坡頂截水溝的漿砌石之下,在坡底,也應有20cm的鐵絲網埋置于平臺填土中;利用噴射機將混合均勻的有機基材噴于坡面,噴射應盡可能從正面進行,凹凸部分及死角部分要噴射充分,噴射的平均厚度一般為10cm,其中鐵絲網之上要保證有2cm-3cm的基材;基材噴射完成后,用噴播機將含有草種的營養泥均勻地噴播于有機基材上;覆蓋無紡布,并定期養護直至植草成坪。

        K94+500~K104+000中的幾個山頭都是紅砂巖。有機基材噴播植草法的最大優點就是能在凹凸不平的巖石面上,通過掛網、噴漿,使巖面上覆蓋一層適宜植物生長的營養層,草籽在這經過改造的山崖上不到半個月,就露出鮮嫩的綠芽,再過十幾天,已與周圍荒山連成一片,混為一體了。

        1.2.5型式ⅧCF技術(椰棕網)邊坡綠化

        CF技術也有能使無規則的巖面變成芳草坪的特點。

        CF技術的工藝流程為:清理平整坡面并補洞→布設錨桿施工→鋪設并固定鐵絲網→噴射基材→掛椰棕網→噴播草種→覆蓋無紡布→養護管理,即敲除掉凸出的巖石,清理邊坡上的雜物,用紅粘土對一些孔洞進行補洞;采用風鉆鉆孔,孔深0.8m-1.5m交錯,孔口直徑為40mm-50mm,錨桿用12mm螺紋鋼,埋入錨孔內,露出孔口20cm-30cm,然后用水泥砂漿灌注穴孔,固定錨桿;采用12#-14#鍍鋅鐵絲網,網孔為7cm,2網邊緊挨但不必重疊,用鐵絲扎牢固,網眼掛入錨桿,用鐵絲扎緊;噴播原料主要由粘性紅土及椰粉營養土等組成,配制后的基質以手抓成團,手松落地散開為宜,厚度為5cm-10cm;從坡頂往下鋪設掛椰棕網,鋪設時盡量緊貼土層,用U型釘以50cm間距固定;用噴射機將含有草種、粘合劑、肥料、保水劑、綠化顏料、纖維素的營養土均勻的噴播于基材混合物上;加蓋一層無紡布,用U型釘固定。無紡布可以起到保溫、保濕及防止草種被沖刷的作用;前期養護30天-60天,以澆灌為主。中期靠自然雨水養護,每月噴水2次,并追肥。在6個月養護中,應注意病蟲害的防治。

        1.3骨架內植草護坡

        骨架護坡是硬防護的一種,由圬工砌體與植草組成。其工藝流程為:

        修坡。將土或土石混合質的坡面按設計邊坡坡率進行整修。

        挖槽砌筑。根據骨架的設計尺寸,在坡面上挖出相應的溝槽后,在溝槽上砌石,形成骨架。

        填充。在骨架內回填耕植土,整平,拍緊。

        種植、覆蓋、養護。其工藝如同前面“土質邊坡”所講述的幾種方法。


        骨架邊坡防護工藝簡單,防護穩定,適應性強,特別是其內空砌面積率高,可大量栽種綠色植物,對生態環保極為有利。所以, 溫沙高速公路的邊坡防護工程中,實施得最多的就是骨架內植草防護。1.4植物造景

        植物造景的主要內容有選坡、修坡、放樣、植樹種草。即:選擇較為適合于植物生長的土質邊坡,坡高8m左右,坡長100m上下,坡率緩于1:1者;沿路線走向按設計坡率整修整齊,削去鼓包,填平凹處;根據設計好的圖案按比例放到邊坡上;根據圖案的色彩,將不同種類的小灌木栽植于圖案樣板版面上。將草籽撒播于坡面上,覆蓋、灑水、養護、修剪。

        在土質比較好的低矮邊坡上(高度不超過10m),我們采用草灌結合、綠美相融的手法,利用色彩各異的小灌木和花草進行景觀布設,勾勒出二龍戲珠、孔雀開屏、飛鳥歸林、母象憐子、熊貓弄竹等一系列憨態可掬、栩栩如生的圖案。這些圖案因設計巧妙,養護精細,過往的人們無不交口稱贊,有些還成為精典之作,被多家媒體登載。這些圖案與原地形地貌吻合貼切,達到了自然美觀的效果。

        2  結 語 

        由于下面一些因素的影響和需求,公路植草防護的研究探索工作將越來越迫切:

        國家在生態、環保方面的政策法規越來越具體和明確;人們在滿足公路使用要求的同時,對領略公路本身和公路周圍的自然風光的要求會隨時間的推移而越來越高;公路投資和規模越來越大,所占而被閑置的土地也越來越多,如互通區動輒百畝上千畝,如果其內能種于優質牧草,由此將帶來較大的經濟效益;對在公路兩旁“植上草”、“長好草”的真正了解和規律性的認識還沒有入門,如邊坡植草易退化的問題、4季常綠植物種子配比的問題、抗干旱的問題等等,雖然問題簡單,但真正解決卻十分困難;在《公路路基設計規范》和《公路路基施工技術規范》中,對各種工程防護均有相應的條文,而對植物防護只提出了原則,無具體條款可查,編制概(預)算無據可依,這體現了人們對它的規律性的認識還遠遠不夠。

        面對社會的需要,公路自身可持續發展的需要,認真研究和探索植草養草的問題任務還相當艱巨,而意義也是相當重大的。

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