厚層基質(zhì)噴附技術(shù)在高速公路坡面生態(tài)修復(fù)工程中的應(yīng)用

杜華斌 詹俊華 馬小宇

摘要:山區(qū)高速公路難以避免的高填深挖不僅帶來(lái)了大量的邊坡安全問(wèn)題,同時(shí),隨著人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的認(rèn)識(shí)的不斷深入,坡面的生態(tài)修復(fù)問(wèn)題也變得越來(lái)越突出。本文結(jié)合某具體工程探討了厚層基質(zhì)噴附技術(shù)的應(yīng)用技術(shù),可以為同類(lèi)工程提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞:生態(tài)修復(fù);厚層基質(zhì)噴附技術(shù)

山區(qū)高速公路面臨著一系列的工程和環(huán)境技術(shù)難題,其中最有代表性的就是公路邊坡的安全和生態(tài)修復(fù)問(wèn)題,因其不僅涉及邊坡穩(wěn)定而帶來(lái)的交通環(huán)境的安全性問(wèn)題,同時(shí)裸露的邊坡也面臨著產(chǎn)生水土流失的環(huán)境問(wèn)題,同時(shí),大面積公路邊坡與周?chē)h(huán)境景觀所產(chǎn)生的強(qiáng)烈反差也嚴(yán)重影響了公路自身形象,這都將使公路服務(wù)水平大打折扣。因此,對(duì)于山區(qū)高速公路而言,如何采取科學(xué)合理的技術(shù)措施解決大量的邊坡生態(tài)防護(hù)及景觀問(wèn)題是工程設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。

1工程環(huán)境

某高速公路全長(zhǎng)276.5公里,全線位于陰山山脈南麓,工程的起止點(diǎn)的氣候差別不大,屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候,冬季受西伯利亞和蒙古高壓(即寒潮)的侵襲,氣候寒冷干燥;夏季受東南海洋高氣壓北移的影響,雨水較多。年平均氣溫一般在0℃至18℃之間,≥10℃ 積溫2000～3000℃,無(wú)霜期105～50天,大部分地區(qū)年日照時(shí)數(shù)在2800～3100小時(shí),日照百分率56%,是全國(guó)除青藏高原外的又一高值區(qū)。全市年平均降水量400毫米左右。6～8月份集中,占年降水量的63～66%。

該區(qū)域地處西北風(fēng)帶,春季西北風(fēng)頻繁發(fā)生,加之當(dāng)?shù)赝寥蓝酁樯迟|(zhì),有機(jī)質(zhì)含量較低,土壤保水保墑條件差,春季地表裸露,水土流失等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題十分嚴(yán)重。

因此在該地區(qū)進(jìn)行道路建設(shè),需要重點(diǎn)考慮環(huán)境的保護(hù)以及生態(tài)修復(fù)。

2設(shè)計(jì)思路

路塹邊坡表層土壤或巖石硬度高、養(yǎng)分低,不易修復(fù)植被。為此,擬采用由人工合成的路域?qū)Ｓ弥参锷L(zhǎng)基質(zhì)進(jìn)行植物根系生長(zhǎng)發(fā)育層的修復(fù)與重建。這種人工合成的植生基質(zhì)由有機(jī)質(zhì)、高效化肥、土壤改良劑、粘結(jié)劑、滲透劑等構(gòu)成,既可以保證有較高且持久的肥效,透氣透水粘性適中不脫落,又易于機(jī)械噴射和保護(hù)面。

植物群落設(shè)計(jì)需要考慮五方面因素:一是能在當(dāng)?shù)亓己玫厣L(zhǎng),有一定的耐貧瘠性和抗旱性;二是生長(zhǎng)迅速,易形成覆蓋層,且根系較為發(fā)達(dá);三是各物種之間有一定的相互營(yíng)養(yǎng)關(guān)系;四是形成的群落比較穩(wěn)定,養(yǎng)護(hù)工作量小;五是種子容易獲取,具有工程可操作性。根據(jù)這五方面因素,我們選擇了采用移栽適地灌木與修復(fù)地被植物結(jié)合的施工方式。

考慮到施工路塹邊坡植生層已經(jīng)完全破壞,擬采用厚層基質(zhì)噴附的現(xiàn)代植被建植技術(shù)構(gòu)建坡面基礎(chǔ)層,在厚層基質(zhì)噴附技術(shù)同時(shí)在坡面移栽抗性好的灌木。

3邊坡生態(tài)修復(fù)方案

厚層基質(zhì)掛網(wǎng)噴附技術(shù)需先在邊坡表面錨掛金屬網(wǎng),以防止坡面發(fā)生土體脫落,再將基質(zhì)與草種混合后使用噴射機(jī)噴在金屬網(wǎng)表面,高壓噴附的漿狀基質(zhì)與保護(hù)網(wǎng)澆筑在一起,在坡面形成具有一定厚度和強(qiáng)度的網(wǎng)材基質(zhì)保護(hù)層,該保護(hù)層設(shè)計(jì)接近于當(dāng)?shù)刈匀煌寥缹拥暮穸?養(yǎng)分充足、保水性強(qiáng),摻入基質(zhì)中的植物種子在溫度和水分條件適合時(shí)就會(huì)發(fā)芽生長(zhǎng),其根系與金屬網(wǎng)交接在一起,形成三維的防護(hù)體系,保護(hù)坡面不受雨水侵蝕,并起到修復(fù)生態(tài)、綠化、美化坡面的作用。

坡面基本要求:坡度小于50°的土質(zhì)或碎石坡面。

3.1坡腳防護(hù)方式

邊坡坡腳采取漿砌片石矮擋墻進(jìn)行硬質(zhì)防護(hù),路塹邊坡為一級(jí)坡面的,矮擋墻高50cm;路塹邊坡為一級(jí)以上坡面的,矮擋墻高100cm。

3.2坡面生態(tài)修復(fù)方式

3.2.1土質(zhì)及全風(fēng)化巖石邊坡

坡面采用厚層基質(zhì)噴附(7cm)方式進(jìn)行生態(tài)修復(fù),碎落臺(tái)面點(diǎn)綴移栽高抗性灌木,灌木穴分布密度為間隔1米分布1穴,每穴2株灌木。

3.1.2巖石邊坡

(1)邊坡巖石風(fēng)化破碎,坡面采用厚層基質(zhì)噴附(7cm)方式進(jìn)行生態(tài)修復(fù);碎落臺(tái)面點(diǎn)綴移栽高抗性灌木,灌木穴分布密度為間隔1米分布1穴,每穴2株灌木。

(2)整體性好的巖石挖方路段,采取光面爆破,避免大規(guī)模開(kāi)挖,以保持原有巖體的穩(wěn)定性。坡腳碎落臺(tái)處設(shè)置矮墻+防落網(wǎng)防護(hù),在碎落臺(tái)修建花壇,種植灌木植物綠化防護(hù)。

厚層基質(zhì)噴附的植物物種為:紫花苜蓿、蒙古冰草、沙打旺、披堿草 、賴(lài)草、胡枝子(苕條)、沙棗、檸條。

移栽高抗性灌木:山杏、榆樹(shù)、沙棘等。

4工程效果探討

本次工程修復(fù)與重建植物根系生長(zhǎng)發(fā)育層,修復(fù)后的植物根系生長(zhǎng)發(fā)育層的養(yǎng)分含量可以維持植被系統(tǒng)在數(shù)年之內(nèi)自我更新的需求。治理效果如圖3示。

4.1生態(tài)修復(fù)效果

隨著植物群落生長(zhǎng)發(fā)育,植物根系不斷深入邊坡土壤深層,植物根系和與其共生的各種土壤動(dòng)物、土壤微生物的共同作用,將原有堅(jiān)硬、貧瘠的邊坡土壤淀積層和母質(zhì)層不斷熟化,使其進(jìn)入良性發(fā)育過(guò)程,從而為植被系統(tǒng)的良性循環(huán)提供可持續(xù)的養(yǎng)分和水分保障。

同時(shí)修復(fù)與重建邊坡植被系統(tǒng),群落具有較好的植物多樣性和自我營(yíng)養(yǎng)性,第一年以草本群落為主,第二年草本與灌木混生,第三年以后轉(zhuǎn)為以灌木為主,伴生有若干草本,群落達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),植被覆蓋率達(dá)到或超過(guò)當(dāng)?shù)赝攘⒌貤l件下的自然植被覆蓋水平。

4.2邊坡防護(hù)效果

植被形成前,噴播基質(zhì)含有粘結(jié)劑和滲透劑,經(jīng)高壓噴附后的漿狀基質(zhì)與保護(hù)網(wǎng)澆筑在一起,在坡面形成具有一定厚度和強(qiáng)度的網(wǎng)材基質(zhì)保護(hù)層,可以抵御一般降雨的侵蝕。植被形成后,發(fā)達(dá)的根系與鑲嵌在坡面的網(wǎng)材基質(zhì)保護(hù)層結(jié)合,形成有機(jī)的立體防護(hù)結(jié)構(gòu),同時(shí),茂密的植物莖葉遮蓋在網(wǎng)材基質(zhì)保護(hù)層上,形成了對(duì)坡面的第二重防護(hù);可以抵御大雨乃至暴雨的沖刷,防止邊坡水土流失。

4.3改善道路景觀

蔥郁植被使裸露的挖方邊坡披上綠裝,形成的綠化景觀使本來(lái)生硬、單調(diào)的高速公路線形變得豐富多彩;使新建高速公路對(duì)周?chē)h(huán)境景觀的負(fù)面影響降低;使高速公路兩側(cè)的自然及人文景觀資源與環(huán)境景觀有機(jī)結(jié)合、協(xié)調(diào);使高速公路構(gòu)造物巧妙地融入到周?chē)h(huán)境之中,給高速公路的使用者提供優(yōu)美宜人、舒適和諧的行車(chē)環(huán)境。

4.4吸塵防噪、凈化空氣

綠色植物體可以通過(guò)光合作用過(guò)程吸收二氧化碳、放出氧氣,使高速公路沿線的空氣保持清鮮。同時(shí)植物的葉片還能吸收和阻滯在高速公路上行駛的車(chē)輛排放的尾氣中所含的各種有害氣體(如:CO、Nox等)、煙塵、飄塵以及產(chǎn)生的交通噪聲,減輕并防治污染、凈化和改善大氣的環(huán)境質(zhì)量。

4.5視線誘導(dǎo)

高速公路綠化是司機(jī)和游客視野范圍內(nèi)的主要視覺(jué)對(duì)象,規(guī)整亮麗的樹(shù)木花草,不僅可以給人以?xún)?yōu)美、舒適的享受。而且可以提示高速公路路線線形的變化,使行駛于高速公路上的車(chē)輛能更安全。

4.6降低路面溫度

夏季瀝青混凝土路面,溫度高達(dá)40～50°C多度,比草地和林蔭處高1～14°C,綠地氣溫較非綠地一般低3～5°C。通過(guò)景觀綠化美化,可以改善地溫和氣溫,改善小氣候,減輕路面老化,延長(zhǎng)高速公路使用壽命。

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