新建向莆鐵路石質(zhì)邊坡綠色防護(hù)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

尚立漢

新建向莆鐵路石質(zhì)邊坡綠色防護(hù)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

尚立漢

針對(duì)新建向莆鐵路石質(zhì)路塹邊坡防護(hù)中采用的噴混植生防護(hù)技術(shù)進(jìn)行了介紹,分別闡述了噴混植生防護(hù)技術(shù)的基本原理、施工工藝、應(yīng)用效果及經(jīng)驗(yàn),并提出了有待進(jìn)一步改進(jìn)和探討的問題。

鐵路,石質(zhì)路塹,噴混植生,邊坡防護(hù),經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

近幾年,隨著環(huán)保意識(shí)的提高,我國(guó)鐵路建設(shè)部門對(duì)于綠色生態(tài)防護(hù)越來越重視,尤其是對(duì)石質(zhì)路塹邊坡,由于缺乏植物生長(zhǎng)的基礎(chǔ),以前往往采取漿砌片石、掛網(wǎng)噴錨等工程防護(hù)措施,不僅被破壞的植被得不到恢復(fù),而且也影響了鐵路的生態(tài)環(huán)境及景觀。因此,如何既保證石質(zhì)邊坡的穩(wěn)定又能實(shí)現(xiàn)邊坡長(zhǎng)久綠化,已成為建設(shè)綠色環(huán)保鐵路的焦點(diǎn)。

1 噴混植生防護(hù)技術(shù)的原理

噴混植生防護(hù)技術(shù)是以工程力學(xué)、土壤學(xué)和生物學(xué)理論為依據(jù),利用客土摻混粘結(jié)劑和錨桿加固鐵絲網(wǎng)技術(shù),運(yùn)用特制噴混機(jī)械將土壤、肥料、有機(jī)物質(zhì)、保水材料、粘結(jié)材料、植物種子等混合干料加水后噴射到錨固有鍍鋅鐵絲網(wǎng)的巖面上,形成一定厚度的具有連續(xù)空隙的硬化體,在巖石坡面上營(yíng)造一個(gè)既能讓植物生長(zhǎng)發(fā)育,而種植基質(zhì)又不被沖刷的永久性的多孔穩(wěn)定結(jié)構(gòu),種子可以在空隙中生根、發(fā)芽、生長(zhǎng)。該項(xiàng)技術(shù)前期以草本植物為主對(duì)巖石坡面實(shí)現(xiàn)快速綠化、恢復(fù)植被,后期以灌木、喬木和藤本植物為主逐漸交替生長(zhǎng),形成一個(gè)與當(dāng)?shù)丨h(huán)境、氣候相適應(yīng)的草、灌、喬、藤結(jié)合的目標(biāo)植物群落,從而達(dá)到恢復(fù)植被、改善景觀、保護(hù)環(huán)境的目的。

2 噴混植生技術(shù)在新建向莆鐵路邊坡防護(hù)中的應(yīng)用

2.1 工程概況

新建向莆鐵路是一條客貨共線一級(jí)鐵路,位于贛東南、閩西北和閩中地區(qū),西起江西省南昌市向塘鎮(zhèn),經(jīng)撫州市、福建三明,東至福建中部沿海地區(qū)的福州市和莆田市。線路西接杭長(zhǎng)和京九通道,中連鷹廈鐵路,東接沿海通道,是兩省聯(lián)系的重要通道,也是中國(guó)中西部地區(qū)通往福建省的快速鐵路通道,鐵路正線全長(zhǎng)約603.623 km。

2.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況、氣候特點(diǎn)

邊坡地層巖性主要是上伏沖洪積淤泥質(zhì)及粉質(zhì)黏土,下伏紅砂巖、砂礫巖、片麻巖、頁(yè)巖、花崗巖等風(fēng)化巖層;水文地質(zhì)條件為丘坡地表水不發(fā)育,谷地弱發(fā)育,為土壤孔隙潛水;氣候特點(diǎn)屬于中亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候,境內(nèi)氣候溫和、四季分明、雨量充沛、光照充足,年平均氣溫 17.8℃,年降水量約 1 650 mm,年光照時(shí)數(shù)約為 1 700 h,年平均無霜期 265 d,適宜多種作物生長(zhǎng)。

2.3 路塹邊坡地質(zhì)情況、設(shè)計(jì)坡率及主要防護(hù)形式

1)路塹邊坡地質(zhì)條件：大部分石質(zhì)邊坡屬軟質(zhì)巖邊坡,上伏含礫粉質(zhì)黏土,硬塑,下部為夾泥質(zhì)砂礫巖、紅砂巖、片麻巖、花崗巖,風(fēng)化程度不一,全風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化,節(jié)理裂隙發(fā)育,風(fēng)化界限起伏較大。2)石質(zhì)路塹邊坡設(shè)計(jì)防護(hù)形式：一般地段設(shè)計(jì)防護(hù)形式為掛網(wǎng)噴混植生;特殊段落,如巖層為順層,且?guī)r層破碎不穩(wěn)定段落,設(shè)計(jì)防護(hù)形式為錨桿及預(yù)應(yīng)力錨索加固框架梁內(nèi)噴混植生。邊坡坡率在 1∶0.75～1∶1之間時(shí),邊坡需布設(shè)掛網(wǎng)錨桿與機(jī)編鍍鋅鐵絲網(wǎng);邊坡坡率緩于 1∶1.0時(shí),可不掛網(wǎng)。

2.4 噴混植生施工工藝

2.4.1 原材料選擇

1)種植土壤選擇：選用當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)黃黏土作為噴混用種植土。2)有機(jī)質(zhì)的選擇：選用當(dāng)?shù)啬静募庸S自產(chǎn)的鋸木屑作為噴混基材有機(jī)質(zhì)。3)肥料選擇：選用適合草籽生長(zhǎng)的成品有機(jī)復(fù)合肥(成分為 N∶P∶K=14∶14∶14)。 4)保水劑選擇：采用吸水重復(fù)性好而使用壽命長(zhǎng)的丙烯酰胺—丙烯酸鹽共聚類的大顆粒的保水劑。5)粘合劑選擇：考慮到本地區(qū)的氣候特點(diǎn),年平均降水量較大,較集中,為避免風(fēng)雨等自然因素對(duì)種植基材造成的侵蝕、沖刷,決定采用進(jìn)口的PAM-A 30型粘結(jié)劑配合固結(jié)材料 P.O425普通硅酸鹽水泥作為噴混基材粘合劑。6)植物種子的選擇：結(jié)合本地區(qū)的氣候特點(diǎn)及路基邊坡地質(zhì)條件,決定選用能抵抗不良環(huán)境,不易退化、根系發(fā)達(dá)、生長(zhǎng)迅速,短期內(nèi)能覆蓋坡面,且與土壤固結(jié)能力強(qiáng),分蘗多,莖葉繁茂的多年生草本植物種子作為初期綠化防護(hù)物種,同時(shí)附以生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、根系發(fā)達(dá)、植株較高、冠幅大、根系深的灌木種子作為長(zhǎng)期綠化防護(hù)物種。根據(jù)上述要求,通過物種優(yōu)化比選,選擇白三葉、狗牙根作為草本植物,選擇馬棘、刺槐、多花木蘭作為灌木植物。7)養(yǎng)生覆蓋材料選擇：本標(biāo)段主要選擇了無紡布。

2.4.2 施工設(shè)備選擇

通過經(jīng)濟(jì)比選,決定采用以下噴混植生設(shè)備：

P2G-5型噴射機(jī)、HYP8噴播車、PDS375型空壓機(jī)、STC-30型發(fā)電機(jī) 2臺(tái)、SQR 7160SLX型灑水車 2臺(tái)、50m揚(yáng)程抽水泵 2臺(tái)。

2.4.3 基材配比選擇及植物種子配比選擇

1)基材配比：以 1m3種植土作為基準(zhǔn),其他材料摻量如下：a.鋸末：0.1m3/m3;b.保水劑：400 g/m3;c.425號(hào)普通硅酸鹽水泥：30 kg/m3;d.過磷酸鈣：30 kg/m3;e.有機(jī)復(fù)混肥：0.5 kg/m3。

2)植物種子配比：由于灌木相對(duì)草本植物發(fā)芽率低且生長(zhǎng)較慢,草本植物生長(zhǎng)迅速會(huì)對(duì)灌木的生長(zhǎng)形成競(jìng)爭(zhēng),一般草本植物生長(zhǎng)旺盛的地方灌木生長(zhǎng)稀少且矮小,灌草在相互依存的同時(shí)存在明顯的制約關(guān)系,所以對(duì)于不同地質(zhì)條件和不同邊坡狀況的巖石坡面,本標(biāo)段采用了不同的植物配方。1m2邊坡植物種子播種量(注：括號(hào)外為硬質(zhì)巖,括號(hào)內(nèi)為軟質(zhì)巖)：a.白三葉：8 g/m2(15 g/m2);b.狗牙根：8 g/m2(15 g/m2);c.馬棘：15g/m2(7 g/m2);d.刺槐：15 g/m2(7 g/m2);e.多花木蘭：15 g/m2(7 g/m2)。

2.4.4 噴混植生施工工藝流程

工序流程：邊坡復(fù)測(cè)檢驗(yàn)→坡面機(jī)械整修→坡面人工清理及嵌補(bǔ)→打設(shè)掛網(wǎng)錨桿及注漿→鋪設(shè)鍍鋅鐵絲網(wǎng)及連接加固→基材原料破碎及摻拌→原料機(jī)械攪拌混合→機(jī)械噴射客土造底基層(0.05m)→植物種子按配比摻拌入基材→機(jī)械攪拌混合→噴射客土造第二層植草層(0.05m)→覆蓋無紡布→前期灑水養(yǎng)護(hù)30 d～45 d→坡面綠化成坪→清理坡面無紡布→后期養(yǎng)護(hù)管理。

施工前的路塹坡面整修處理：1)坡面整修處理之前,先由主管技術(shù)人員對(duì)邊坡坡腳、平臺(tái)高度及寬度、邊坡坡率進(jìn)行測(cè)量復(fù)核,保證邊坡各部尺寸符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。2)清除坡面雜物,包括松散土石塊、凸出坡面的石頭等。3)對(duì)坡面上的凹陷較大處必須采用原狀風(fēng)化石漿砌補(bǔ)平,嵌補(bǔ)之前,先用風(fēng)鎬開鑿反坡傾斜基礎(chǔ),并清理干凈后補(bǔ)砌,以保證嵌補(bǔ)體與邊坡結(jié)合牢固。4)對(duì)坡面上的凹陷較小處采用覆土夯實(shí)或草包土回填。

錨桿設(shè)置及網(wǎng)片掛設(shè)加固：1)打設(shè)錨桿及錨桿注漿：按設(shè)計(jì)要求垂直于邊坡鉆孔,縱橫向間距 2.0m,孔徑 50mm,孔深 2m,鉆孔完成后清孔,然后把加工好的錨桿放入孔中,及時(shí)進(jìn)行孔內(nèi)注漿,錨桿采用 φ=20mm HRB 335鋼筋,孔內(nèi)注漿水泥砂漿標(biāo)號(hào)M 30。2)掛鍍鋅鐵絲網(wǎng)及網(wǎng)片加固：掛網(wǎng)施工時(shí)采用自上而下放卷,網(wǎng)片掛設(shè)在錨桿預(yù)彎的直角彎鉤上,掛網(wǎng)幅邊采用φ2.6 mm鐵絲綁扎連接,網(wǎng)與網(wǎng)之間采用平行對(duì)接,不重復(fù)搭接,網(wǎng)間采用φ2.2鐵絲捆扎連接。鍍鋅鐵絲網(wǎng)采用 φ2.2 mm機(jī)編鍍鋅鐵絲網(wǎng),幅寬 2m,網(wǎng)目尺寸 80mm×120mm,全坡面鋪設(shè)。

噴混基材加工：1)種植土運(yùn)至加工處理場(chǎng)后,采用粉碎機(jī)粉碎至粉細(xì)土狀,并進(jìn)行篩分以保證最大粒徑小于 10mm。2)根據(jù)試驗(yàn)選定的配比,在篩分后的種植土內(nèi)摻入鋸末、保水劑、P.O 425普通硅酸鹽水泥、過磷酸鈣、有機(jī)復(fù)合肥,然后加入拌合機(jī)中,攪拌均勻后備用。

噴混植生及養(yǎng)護(hù)管理：1)噴底基層：邊坡掛網(wǎng)完成后,開始噴底基層。噴射前,必須進(jìn)行調(diào)試,調(diào)節(jié)輸送泵壓力、出風(fēng)量、進(jìn)水量,使混合料均勻噴射至坡面,自上而下實(shí)施噴混,噴射厚度5 cm,噴混時(shí)在巖性破碎、巖質(zhì)堅(jiān)硬坡段噴層厚度可適當(dāng)增加,噴射時(shí)基材加水量保持適中。2)植草層混合料加工：按每平方米植物種子摻量,把準(zhǔn)備好的植物種子與基材充分?jǐn)嚢杈鶆?為種植層噴射做好準(zhǔn)備。3)噴種植層：底基層客土穩(wěn)定后,開始第二層種植層噴射施工,噴射施工應(yīng)自上而下、分塊分片實(shí)施,保證種植層基材含水量適中,同時(shí),在坡面上每 100m2用鋼筋設(shè)一噴植厚度指示樁,標(biāo)示噴射厚度,確保噴射種植基材的厚度和均勻性。4)種植層養(yǎng)護(hù)管理：噴混植生分段施工完成后,初期養(yǎng)護(hù)需加蓋無紡布,并澆水養(yǎng)護(hù),以利草灌木盡快成活,30 d～45 d后待草苗長(zhǎng)到一定高度時(shí)揭布;后期養(yǎng)護(hù)則轉(zhuǎn)入對(duì)植物的管養(yǎng)期,管養(yǎng)期間,及時(shí)對(duì)不能成活苗木進(jìn)行補(bǔ)植,以達(dá)到植物成活率要求,進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理的內(nèi)容包括：澆水、施肥、補(bǔ)種、除雜草、防治病蟲害等。

3 噴混植生效果

3.1 綠化效果

噴混植生施工完成后,通過對(duì)未成活的進(jìn)行補(bǔ)植后,邊坡綠色植被覆蓋率與可綠化面積之比能夠達(dá)到 80%以上,基本可以達(dá)到 1年中 8個(gè)月以上的常綠效果。

3.2 穩(wěn)固邊坡效果

通過對(duì)完成 1年后的噴混植生坡面進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)在邊坡植被與基材的共同作用下,坡面的抗侵蝕性有了進(jìn)一步增強(qiáng),邊坡植物的根系縱橫交錯(cuò)發(fā)展,已形成一個(gè)多孔穩(wěn)定結(jié)構(gòu),既能保證植物正常生長(zhǎng),又起到增加土體內(nèi)聚力,提高土體強(qiáng)度,穩(wěn)固邊坡體的作用。

4 施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

4.1 坡面未整平對(duì)噴混植生效果的影響

坡面超欠挖處的植被受雨水集中沖刷后,種植層逐漸變薄,植被慢慢脆弱枯死,導(dǎo)致網(wǎng)片出露,已形成的植被受到破壞,最后的處理措施只能是對(duì)超欠挖處進(jìn)行人工清理和欠補(bǔ)后重新掛網(wǎng)補(bǔ)噴,對(duì)已形成的灌草結(jié)合的混合植物護(hù)坡結(jié)構(gòu)造成一定影響。

4.2 掛網(wǎng)錨桿長(zhǎng)度不夠及網(wǎng)片連接不牢固對(duì)噴混植生效果的影響

在前期的施工中,對(duì)存在邊坡巖體破碎的段落,沒有引起足夠重視,對(duì)錨桿及掛網(wǎng)的加固邊坡作用認(rèn)識(shí)不夠,導(dǎo)致在連綿的雨季后,邊坡出現(xiàn)局部坍塌,已形成的植被受到不同程度的破壞,最后只能把已坍塌段落的植被及網(wǎng)片全部拆除后,對(duì)坍塌體進(jìn)行清理,清理完成后,嵌補(bǔ)邊坡,然后重新掛網(wǎng)噴混植生。

4.3 噴射厚度不夠?qū)娀熘采Ч挠绊?/h3>

在前期的施工中由于噴混植生作業(yè)人員經(jīng)驗(yàn)不足、技術(shù)人員監(jiān)控不到位,導(dǎo)致坡面噴射厚度不均勻,噴射厚度滿足要求的地方,植被長(zhǎng)勢(shì)良好,而厚度不夠的地方,雨季受沖刷影響較大,植被生長(zhǎng)緩慢,草木稀落,最后只能進(jìn)行補(bǔ)噴補(bǔ)植。

4.4 種植層基材拌合不均勻?qū)娀熘采Ч挠绊?/h3>

在前期的施工中,由于基材草籽混合料拌合時(shí)間不夠就開始施噴,導(dǎo)致植被生長(zhǎng)不均勻,局部地方草木稀少,灌草結(jié)構(gòu)不合理,最后只能采取人工補(bǔ)植,調(diào)整灌草結(jié)構(gòu)。

4.5 物種質(zhì)量對(duì)噴混植生效果的影響

在前期的施工中,由于物種質(zhì)量差,導(dǎo)致成活率低,抵抗力差,植被生長(zhǎng)緩慢,沒有形成合理的生態(tài)結(jié)構(gòu),最后只能更換優(yōu)良物種重新進(jìn)行補(bǔ)植,浪費(fèi)了大量的人力、財(cái)力。

4.6 后期養(yǎng)護(hù)管理不到位對(duì)噴混植生效果的影響

在前期的施工中,由于經(jīng)驗(yàn)不足,只重視噴混植生后的前期養(yǎng)護(hù)管理,草本植物長(zhǎng)成后,坡面植被覆蓋率很好,就認(rèn)為噴混植生效果已達(dá)到,沒有重視后期的管養(yǎng),導(dǎo)致成長(zhǎng)較慢的灌木因?yàn)楹笃陴B(yǎng)護(hù)不及時(shí)而部分枯死,同時(shí)草本植物由于缺乏灌木的生物錨桿固土作用,也部分枯死,沒有形成合理的灌草結(jié)合的混合植物護(hù)坡結(jié)構(gòu),難以持續(xù)發(fā)展,最后的處理措施只能是補(bǔ)植后重新養(yǎng)護(hù)管理。

5 有待進(jìn)一步改進(jìn)和探討的問題

5.1 噴混植生完成后的后期養(yǎng)護(hù)問題

如何使植物保持不退化,能夠抵御各種惡劣氣候,保證可持續(xù)發(fā)展,除選擇適宜的植物品種外,后期的管養(yǎng)也相當(dāng)關(guān)鍵。

在向莆線的工程實(shí)踐中,在后期養(yǎng)護(hù)方面主要存在兩大問題值得進(jìn)一步探討：1)后期管養(yǎng)的期限問題,管養(yǎng)到何時(shí),才能保證植物護(hù)坡持續(xù)發(fā)展;2)采取什么樣的技術(shù)才能縮短管養(yǎng)期,以加快綠化進(jìn)度、節(jié)約綠化成本。

5.2 植物的選擇和配比問題

由于施工單位的科研水平力量有限,對(duì)于當(dāng)?shù)匾吧莘N研究很少,目前邊坡綠化施工中主要采用外來引進(jìn)草種,然而外來草種在當(dāng)?shù)氐目鼓嫘?、適應(yīng)性和危害性有待進(jìn)一步探討,若能充分利用當(dāng)?shù)匾吧参锲贩N,并與引進(jìn)物種合理搭配,不僅解決了外來草種的不足之處,而且對(duì)邊坡的景觀及其穩(wěn)定性都有積極的效果。

6 結(jié)語(yǔ)

噴混植生技術(shù)在新建向莆鐵路路基邊坡防護(hù)上的應(yīng)用取得了一定的綠化及防護(hù)效果,但在植物成活率、植物生態(tài)群落的優(yōu)勢(shì)度、后期養(yǎng)護(hù)的期限、物種優(yōu)化選擇等方面有待進(jìn)一步的試驗(yàn)研究,噴混植生施工方法的適用條件有待進(jìn)一步的改進(jìn)。

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On summery of green protection technical experience in rocky slope along new ly-built Xiangtang-Putian railway

SHANG Li-han

The paper introduces thenewly-built Xiangtang-Putian railway,adopts them ixed seed spurting protection,indicates thebasic p rincip le,the construction craft,the app lication effectand experience of themixed seed spurting protection,and points out the p roblems are expected to be improved and explored.

railway,rocky cut slope,mixed seed spurting,side slope protection,experience summery

U 213.13

A

1009-6825(2011)03-0131-03

2010-10-14

尚立漢(1975-),男,工程師,中鐵三局集團(tuán)第五工程有限公司,山西晉中 030600