廣西賀巴高速來都段石漠化邊坡植被恢復(fù)和生態(tài)防護技術(shù)的應(yīng)用分析

高山, 付濤, 周成*, 羅祺, 周澤昶, 陳曉明, 楊禮明

(1.廣西新發(fā)展交通集團有限公司, 南寧 530029; 2.四川大學(xué)水利水電學(xué)院, 成都 610065; 3.廣西交通設(shè)計集團有限公司, 南寧 530011; 4.廣西路橋工程集團有限公司, 南寧 530002)

目前中國西南喀斯特地區(qū)的巖溶發(fā)育程度強烈,導(dǎo)致喀斯特地區(qū)的邊坡呈現(xiàn)嚴重的石漠化。由于石漠化邊坡存在著地表和地下雙層地質(zhì)結(jié)構(gòu),會產(chǎn)生一系列特殊復(fù)雜的地表水土流失和地下漏失等問題[1-3],致使不連續(xù)風(fēng)化的巖石大面積裸露于坡面,生態(tài)環(huán)境退化。在公路的施工過程中,也會形成很多路塹邊坡創(chuàng)面,如果不及時進行生態(tài)修復(fù)[4-5],會造成嚴重的水土流失問題。

邊坡的植被恢復(fù)和生態(tài)防護已經(jīng)成為目前綠色公路建設(shè)的熱點問題[6],以植物的水文效應(yīng)和力學(xué)效應(yīng)[7]為重點研究對象的植被護坡技術(shù),也成為眾多學(xué)者的研究課題。水土保持領(lǐng)域公認植物是天然的工程師,認為植物除了可恢復(fù)裸露邊坡的綠色生態(tài),還可以在一定程度上防治水土流失和淺層滑坡,兼顧邊坡的穩(wěn)定性和生態(tài)性。目前熱議的“工程邊坡”與“生態(tài)邊坡”之間的矛盾逐漸凸顯,中國也已經(jīng)開始重點關(guān)注生態(tài)環(huán)境的保護,因此亟須在道路工程中研發(fā)和推廣應(yīng)用行之有效的植被恢復(fù)和生態(tài)防護技術(shù)。

在邊坡創(chuàng)面的植被恢復(fù)工程中,邊坡坡度是決定植被恢復(fù)方式的重要制約因素。當邊坡創(chuàng)面坡度較緩時,目前主要通過撒草種、鋪草皮、客土液壓噴播植草、三維網(wǎng)植草、格構(gòu)梁骨架(框格)內(nèi)填土植草等方法對邊坡進行生態(tài)防護[8-9],如張志剛等[10]采用框格種草的方法,提高公路邊坡防護效果,同時美化了生態(tài)環(huán)境。當邊坡創(chuàng)面坡度較陡時,多采用先植筋掛網(wǎng),然后再液壓噴播的“外掛式”方法,進行掛網(wǎng)基材和掛網(wǎng)植被混凝土噴播,以實現(xiàn)邊坡創(chuàng)面的植被恢復(fù)[11-12]。在一些干旱、強風(fēng)化的泥巖、頁巖邊坡或黃土邊坡上,還可以采用人工機械成孔后“內(nèi)嵌式”種植的邊坡創(chuàng)面植被恢復(fù)方式。

對于較陡的石漠化邊坡或公路路塹邊坡創(chuàng)面,植物生境條件通常較差,且由于坡度原因,坡面噴射物基材往往較薄,植被恢復(fù)時存在持水保土難度大、耐久性差、養(yǎng)護模式難以持久、不能生長灌木等問題,導(dǎo)致此類邊坡的生態(tài)修復(fù)難度較大,生態(tài)修復(fù)技術(shù)尚不成熟。在2016年12月,國家能源局發(fā)布了《水電工程陡坡植被混凝土生態(tài)修復(fù)技術(shù)規(guī)范》(NB/T 35082—2016)[13],為陡坡的生態(tài)修復(fù)提供了技術(shù)指導(dǎo),但仍不能夠全面滿足陡坡植被恢復(fù)的要求。為了滿足邊坡創(chuàng)面上植被生長土層厚度的要求,技術(shù)人員一般愿意采用格構(gòu)梁骨架(框格)內(nèi)填土植草等方法,在坡面上先開挖溝槽,澆筑混凝土形成格構(gòu)梁或拱梁,再在混凝土框格內(nèi)填土種植植被。然而,在邊坡創(chuàng)面植被恢復(fù)中,人們經(jīng)常會看到植被“雨季生長,旱季荒蕪,最后枯死”的現(xiàn)象。另外,由于喀斯特坡地基巖裸露且分布不均,在石漠化邊坡上開挖和澆筑混凝土形成格構(gòu)梁或拱梁,也存在很大的施工難度。

由于石漠化邊坡缺土或者土壤結(jié)構(gòu)極為疏松且土層淺薄,會發(fā)生嚴重的地表水土流失和地下水土滲漏,在雨后暴曬下也常出現(xiàn)蒸發(fā)量大于降水量的干燥期,造成土壤季節(jié)性干旱,這些因素在很大程度上制約著石漠化邊坡的植被恢復(fù)[2,8]。因此,有必要針對石漠化邊坡植被恢復(fù)和生態(tài)防護技術(shù)的應(yīng)用開展分析和研究,減少水土流失,提高石漠化邊坡的保水功能及其適應(yīng)植物生長的能力,特別是增強其水土共蓄能力,增大持水容量。有了適合植被快速穩(wěn)定生長的土壤和水分,植被才能在短期內(nèi)恢復(fù),并長期保證植被恢復(fù)的良性循環(huán)。

現(xiàn)針對石漠化公路邊坡治理,由水土流失發(fā)展到水土保持,及至水土共蓄的植被恢復(fù)和生態(tài)防護技術(shù),漸進地開展3個層次分析。首先分析目前邊坡防護中最常用的只考慮水土流失防治和邊坡綠化要求的框格植被恢復(fù)技術(shù);然后結(jié)合在本團隊負責的廣西賀巴高速來都段石漠化邊坡框格植被恢復(fù)技術(shù)應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)的問題,分析石漠化邊坡框格植被恢復(fù)和水土保持失敗的主要原因,提出框格內(nèi)填土局部穩(wěn)定技術(shù)的新型解決方案;在此基礎(chǔ)上,認識到石漠化邊坡植被恢復(fù)的首要難題是如何實現(xiàn)水土共蓄,因此在廣西賀巴高速來都段石漠化邊坡上,進一步推廣應(yīng)用采用水土共蓄的新型板槽進行植被恢復(fù)和生態(tài)防護的最新發(fā)明技術(shù),以期對類似工程的石漠化邊坡的植被恢復(fù)提供更好的技術(shù)措施,促進石漠化地區(qū)綠色公路建設(shè)的發(fā)展。

1 非石漠化邊坡創(chuàng)面框格植被恢復(fù)和生態(tài)防護技術(shù)應(yīng)用分析

對于非石漠化的常規(guī)邊坡創(chuàng)面的防護,一般只考慮水土流失防治和邊坡綠化要求,可參照《水利水電工程邊坡設(shè)計規(guī)范》(NB/T 10512—2021)[14]以及《滑坡防治設(shè)計規(guī)范》(GB/T 38509—2020)[15]的規(guī)定,選用干砌石、漿砌石、砂漿、混凝土、鋼纖維混凝土、合成纖維混凝土、石籠網(wǎng)墊、鋼筋石籠墊層、預(yù)制現(xiàn)澆混凝土、鋼筋混凝土板、鋼筋混凝土格構(gòu),以及土工網(wǎng)、主動柔性防護網(wǎng)、草皮和其他新型生態(tài)環(huán)保材料等防護邊坡。

其中,設(shè)計部門常采用漿砌石格構(gòu)梁或鋼筋混凝土格構(gòu)梁形成坡面骨架,然后再在框格內(nèi)填土植草的方法,既防護邊坡表層巖土體,又美化環(huán)境。為了保證坡面骨架的穩(wěn)定性,一般需要先進行邊坡的穩(wěn)定性計算分析。依據(jù)淺層滑坡體自重、靜水壓力、滲透壓力、孔隙水壓力、地震力等設(shè)計荷載,計算出邊坡的穩(wěn)定系數(shù)作為設(shè)計依據(jù)。對于整體穩(wěn)定性好,并滿足設(shè)計安全系數(shù)要求的邊坡,可采用漿砌石格構(gòu)梁進行坡面防護,坡度不宜大于1∶1.5,當邊坡高度超過30 m時,應(yīng)設(shè)置馬道并放坡,馬道寬2.0～3.0 m。對于整體穩(wěn)定性好,但前緣出現(xiàn)溜滑或坍滑,或坡度大于35°的邊坡,可采用現(xiàn)澆鋼筋砼的格構(gòu)梁進行護坡,并用錨桿進行固定,錨桿應(yīng)穿過潛在淺層滑面1.5～2.0 m,采用全黏結(jié)灌漿。對于整體穩(wěn)定性差、滑坡推力過大,且前沿坡面應(yīng)防護的邊坡,可采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋砼格構(gòu)梁與預(yù)張拉錨索進行聯(lián)合防護。

漿砌石和鋼筋混凝土格構(gòu)梁,可選擇方形、菱形、人字形、門洞形或弧形等形式。格構(gòu)梁框架之間應(yīng)設(shè)變形縫,縫間距不宜大于20 m。漿砌石格構(gòu)梁的間距不宜大于3 m,現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(gòu)梁的間距不宜大于5 m,若格構(gòu)梁同時作為錨桿外的錨頭時,應(yīng)采用鋼筋混凝土格構(gòu)梁,其形式和尺寸應(yīng)按錨桿布置形式和間距確定。初步選定格構(gòu)梁的斷面尺寸時,漿砌石格構(gòu)梁的斷面高度為400～500 mm,寬度為300～450 mm?，F(xiàn)澆混凝土和鋼筋混凝土格構(gòu)梁的斷面高度為300～400 mm,寬度為200～300 mm,如圖1所示。鋼筋砼格構(gòu)梁可嵌置于邊坡中或上覆在邊坡上,鋼筋砼格構(gòu)梁護坡坡面應(yīng)平整、夯實,無溜滑體、蠕滑體和松動巖塊,開挖的棄渣應(yīng)按設(shè)計或建設(shè)單位的要求在棄渣場堆放,盡量開展棄渣料的資源化利用,不應(yīng)造成次生災(zāi)害。

圖1 現(xiàn)澆砼拱形骨架及框格內(nèi)填土植草方案圖

在邊坡創(chuàng)面上采用框格內(nèi)填土植草的植被恢復(fù)和生態(tài)防護技術(shù)時,應(yīng)查閱當?shù)貧v史上最大降雨強度和典型的降雨歷時等數(shù)據(jù),按照整個坡面的匯流面積和框格數(shù)量,進行地表排水工程的水力計算,并據(jù)此設(shè)計用于坡面(或馬道平臺上)排水的截水溝和排水溝。在進行坡面徑流量和格構(gòu)梁框格內(nèi)填土的孔隙蓄水量計算時,還應(yīng)考慮縱橫向格構(gòu)梁的導(dǎo)流排水和水土攔截作用(圖1)。

由圖1可以看出,一般設(shè)計方案中只考慮在框格內(nèi)回填10 cm左右厚的土壤作為植被生長層,縱橫向的格構(gòu)梁本身,可作為坡面排水結(jié)構(gòu)和擋土結(jié)構(gòu),但設(shè)計方案未考慮雨水的收集和利用,這意味著框格內(nèi)的草本植被將可能會在旱季因為缺水而荒蕪直至死亡。

2 石漠化邊坡框格植被恢復(fù)和生態(tài)防護技術(shù)應(yīng)用分析

相較于非石漠化的邊坡創(chuàng)面,石漠化邊坡特殊的雙層地質(zhì)結(jié)構(gòu)所引致的水土流失和生態(tài)退化將更加嚴重。在石漠化邊坡上利用上述的坡面框格內(nèi)填土的工程措施,可以在一定程度上減緩雨水對邊坡表層的沖刷破壞,加快石漠化邊坡坡面的植被恢復(fù)。但是在廣西賀巴高速來都段石漠化邊坡框格植被恢復(fù)和生態(tài)防護技術(shù)應(yīng)用的工程實踐中,也發(fā)現(xiàn)了一些問題,代表性路段如圖2所示,因此亟須分析該石漠化邊坡框格植被恢復(fù)失敗的主要原因。

圖2 邊坡植被恢復(fù)代表性的失敗區(qū)(左側(cè))與成功區(qū)(右側(cè))的現(xiàn)場照片對比

在圖2的右側(cè)坡段,框格內(nèi)的植被在雨季到來前就已經(jīng)發(fā)育好,因此植被恢復(fù)的效果較好。而在圖2的左側(cè)坡段,由于在施工期間沒有做好雨季施工,人工撒播在框格內(nèi)填土中的草籽因干旱未能及時發(fā)芽長成草皮,加上雨季到來后雨水沖刷、水土流失嚴重,致使格構(gòu)梁的框格內(nèi)植被恢復(fù)失敗,在該情況下,需要進行二次施工,又恰逢夏季,增加了植被恢復(fù)非季節(jié)性施工所帶來的難度。對應(yīng)圖2右側(cè)一些框格植草的植被恢復(fù)情況,具體分析該石漠化邊坡框格植被恢復(fù)存在的問題,如圖3所示。

圖3 邊坡植被恢復(fù)失敗的現(xiàn)場代表性照片

如圖3所示,圖3(a)表現(xiàn)為框格內(nèi)填土流失導(dǎo)致植被恢復(fù)失敗;圖3(b)表現(xiàn)為框格內(nèi)填土滑落導(dǎo)致植被恢復(fù)失敗;圖3(c)表現(xiàn)為框格內(nèi)填土坍塌導(dǎo)致植被恢復(fù)失敗,裸巖幾乎全露;圖3(d)表現(xiàn)為填土塌落,分布不勻,導(dǎo)致植被恢復(fù)失敗;圖3(e)表現(xiàn)為填土坍塌導(dǎo)致植被荒蕪,只有一些爬藤種子發(fā)揮了植被恢復(fù)的作用;圖3(f)表現(xiàn)為填土坍落,框格中部無土,植被荒蕪,而底部雍土,植被恢復(fù)較好。

總體而言,石漠化邊坡土層太薄、坡面框格內(nèi)填土不勻或填土局部失穩(wěn),是導(dǎo)致框格內(nèi)植被恢復(fù)失敗的主要原因;再者,撒播草籽的時機和養(yǎng)護條件(如是否雨季播撒、是否在雨季及時出苗、出苗是否能抵抗暴雨沖刷等)也是植被恢復(fù)的重要影響因素。這些因素均會造成諸多不便,例如難以在石漠化邊坡上挖孔種植小灌木、現(xiàn)場人工撒播草籽均勻性差、日曬出芽慢、發(fā)芽率低、易死苗、成坪慢以及陡坡灑水養(yǎng)護難等問題,不能快速有效地成功實施石漠化邊坡上灌草結(jié)合的植被恢復(fù)技術(shù)。

從圖2和圖3可以看出制約植被恢復(fù)的一個關(guān)鍵的技術(shù)性問題,即1∶1.75坡比以上的邊坡,坡面框格內(nèi)填土?xí)鏊禄?植被土層不能保持平整。因此,為了穩(wěn)定框格內(nèi)填土,進一步提出了應(yīng)用框格內(nèi)局部穩(wěn)定的新技術(shù)方案,例如在框格內(nèi)逐層往上填筑裝土的生態(tài)袋,或者加入土工格室后逐個往上填土植草,以便保證框格內(nèi)填土不致下滑到底部,如圖4和圖5所示。

圖4 框格內(nèi)用生態(tài)袋裝土植草保證填土的局部穩(wěn)定性

圖5 框格內(nèi)用土工格室裝土植草保證填土的局部穩(wěn)定性

在應(yīng)用上述框格內(nèi)局部穩(wěn)定的技術(shù)時,應(yīng)先清理框格內(nèi)的殘渣及坡面碎石、松散層等。由于部分框格內(nèi)凹陷處深度較大,不僅影響植被的生長,而且影響美觀,所以應(yīng)預(yù)先在這部分框格內(nèi)回填土找平,盡量使邊坡上各個框格內(nèi)的深度基本達到一致。再將種植土、有機肥、復(fù)合肥、保水劑、水等按一定的比例拌合,配制成有機土裝進生態(tài)袋,或者填入框格內(nèi)鋪設(shè)的土工格室內(nèi)。注意不能將土壤過于壓實,以便為植物提供良好的土壤生長環(huán)境。

也可以采用發(fā)明專利技術(shù)[16],在框格內(nèi)填入植被水泥土,在滿堂的預(yù)留孔中種植預(yù)先培植好的灌草容器苗,如圖6所示。使用該技術(shù)進行現(xiàn)場植被恢復(fù)前,農(nóng)戶可以幫助解決植株養(yǎng)護的難題?，F(xiàn)場施工后,人工澆水或降雨不會沖刷破壞坡面水泥土,雨水徑流會匯聚到植株孔。還可參照李露等[17]的土體微生物礦化做法,利用微生物礦化框格內(nèi)填土,改善坡面土體的強度特性。

1為填筑的水泥土;2為格構(gòu)梁;3為小錨桿;4為潛在滑面;5為滿堂預(yù)留植株孔;6為植株

在石漠化邊坡植被恢復(fù)中,邊坡表土、坡面工程施工所產(chǎn)生的棄渣棄土的合理利用,也逐漸成為學(xué)者們研究的課題,如陶雙成等[18]利用表土進行臨時用地植被恢復(fù)。

對于少土的石漠化地區(qū),珍貴的表土利用顯得非常重要。因此進一步創(chuàng)新性提出,對于鋼筋砼格構(gòu)梁的坑槽施工開挖的棄渣料,應(yīng)盡量開展資源化利用。在路塹邊坡開挖施工時,可以把石漠化邊坡上裸露的石渣收集起來,填筑在坡面石籠里形成石籠網(wǎng)梁或鋼筋石籠梁,并作為坡面格構(gòu)梁使用,這樣可以充分利用路塹開挖的廢棄石渣,節(jié)約混凝土梁的材料和施工費用。同時,應(yīng)盡量增加框格內(nèi)填土厚度、合理攔蓄和疏導(dǎo)雨水,實現(xiàn)石漠化邊坡雨水的收集利用。

3 石漠化邊坡新型板槽植被恢復(fù)和生態(tài)防護技術(shù)應(yīng)用分析

從框格植被恢復(fù)的工程實例分析中可以看出,混凝土框格梁本身只作為擋土結(jié)構(gòu)和坡面排水結(jié)構(gòu),不能實現(xiàn)石漠化邊坡植被恢復(fù)的雨水收集和利用。每段框格一般4～5 m長或?qū)?其內(nèi)填土不勻或填土在降雨和自重作用下局部失穩(wěn),也會導(dǎo)致框格內(nèi)植被恢復(fù)失敗。

因此,石漠化邊坡植被恢復(fù)需要解決水土共蓄和持水養(yǎng)護兩大關(guān)鍵問題,首要任務(wù)便是雨水收集和蓄積。在石漠化邊坡的集雨與積雨中,最重要的難題就是集雨面與積雨段的建造。

在坡面集雨面的選擇上,目前國內(nèi)外常見的一些集雨面材料有混凝土、水泥土、三七灰土、塑料薄膜、油氈等[19],也有一些成本較高的如石蠟、瀝青、橡膠等化工材料,也有使用地衣[20-21]、苔蘚以及高分子聚合物[22]如土壤固化劑、有機硅[19]、樹脂等作為集雨面材料的。

在積雨段的建造上,由于巖溶裂隙通道會隨著水作用的時間不斷發(fā)展,很難找到巖溶通道的分布規(guī)律,所以進行灌漿堵漏也很難奏效。

針對上述問題,研發(fā)了水土共蓄生態(tài)護坡和組合蓄水持水養(yǎng)護的板槽新技術(shù)[8,23],并在廣西賀巴高速來都段同一路段的石漠化邊坡上推廣應(yīng)用。在坡面鋪設(shè)“兩布一膜”形成人工集雨面,并建造蓄水板槽作為積雨段,以此進行石漠化邊坡的植被恢復(fù)和生態(tài)防護。

石漠化坡面的植被恢復(fù)措施主要是在梯級板槽的土壤中種植草本植物和開花灌木,形成梯級景觀帶,并分別在梯級板槽中種植爬山虎或葛藤,待爬藤植物爬滿石漠化坡面,同時遮蓋了坡面集雨的“兩布一膜”后,防止紫外線造成老化破壞,便完成了該段工程的植被恢復(fù)。板槽施工代表性照片如圖7所示,板槽設(shè)計圖如圖8所示。

圖7 賀巴高速來都段石漠化邊坡植被板槽施工階段圖

圖8 賀巴高速來都段石漠化邊坡植被板槽設(shè)計圖

石漠化坡面的降雨集蓄措施包括:石漠化坡面上“兩布一膜”的人工集雨面加爬藤植被毯、坡面各級板槽及板槽內(nèi)的土體孔隙、板槽底部的蓄水腔;坡面上的梯級板槽底部的蓄水腔會從板槽兩端的堵頭,類似一個“溢流壩”,可以排出多余的積雨,防止?jié)碁?zāi)。坡面固土技術(shù)措施主要是在坡面梯級分布的板槽中存蓄種植土,而不是在滲漏嚴重的石漠化坡面上噴播一層較薄的土壤后再播撒草籽。石漠化邊坡的截排水措施包括:坡面上的各級板槽包括平臺上的板槽(或平臺截水溝),以及坡腳的排水溝。

關(guān)于“蓄水植被板槽+兩布一膜集水面+爬藤植被毯”的石漠化邊坡植被恢復(fù)和生態(tài)防護新型方案,其設(shè)計和施工技術(shù)的實施步驟如下。

(1)在石漠化坡面上,按照一定的梯級間距例如每隔3 m,設(shè)置一道板槽。在每一級板槽處,先設(shè)置一排長100 cm、水平間距為150 cm的防銹小錨桿,其嵌巖錨固段長度至少為50 cm。然后按照一塊混凝土板與2根小錨桿的位置相對應(yīng)的原則,貼緊小錨桿,架立5 cm厚、300 cm長、50 cm寬的鋼筋混凝土擋土板。混凝土板的重量宜適合用滑竿機或吊機起吊運輸?shù)狡旅嫘″^桿處。若3 m長的混凝土板過重,可以在預(yù)制時縮短板長為2 m,相應(yīng)地,小錨桿水平間距變成1 m。在順坡方向,各級板槽的間距不宜大于3 m,可保證爬山虎或葛藤在較短時間內(nèi)能爬滿坡面。

(2)在石漠化坡面上,每一道板槽的結(jié)構(gòu)組成包括:貼緊依靠在坡面小錨桿上的混凝土擋土板、兩布一膜止水層、兩側(cè)分別斜撐在坡面和擋土板上的刷漆鋼筋和竹排、穿過竹排縫隙的尼龍編織的吸水帶、板槽兩端的“溢流壩”式堵頭等。竹排上方為回填的種植土,竹排下方為平均15 cm深的蓄水腔。板槽內(nèi)所蓄水量加上邊坡底部蓄排水溝中所存水量,再扣除蒸騰蒸發(fā)量后,剩余水量應(yīng)滿足植物在旱季長期存活和生長的需水量要求。

(3)在設(shè)置竹排把板槽分成上下兩層,即蓄土層和蓄水層時,應(yīng)該注意的是,由于市場上腳手架工程常用的竹排都是定型的寬度,為了保證板槽底部的蓄水腔不小于平均15 cm的蓄水深度,可以將間距1 m、長約50 cm的刷漆鋼筋,傾斜抵住坡面和混凝土板壁上劃定的水平線處,然后把竹排鋪設(shè)在鋼筋斜撐上。也可以在板槽底部每隔1.5 m的間距,堆放15 cm高的石塊支墩,作為竹排的支撐點,把竹排架立在穩(wěn)定的石堆支墩上,由于石堆強透水,不影響板槽的排水功能。

(4)每束豎向穿過竹排縫隙的吸水帶,長約50 cm、寬2～4 cm,水平間距設(shè)置為20 cm。吸水帶的底端要觸及板槽最底部,以便最大限度地通過吸力把蓄水腔內(nèi)的水慢慢輸送到竹排上面的種植土中。裁剪好的每根吸水帶的頂端穿過竹排縫隙后須拉直再填土,以便保持吸水帶的吸力水頭差。也可以在板槽內(nèi)采用整條未經(jīng)裁剪的吸水帶,按水平間距20 cm正弦波式穿過竹排縫隙,吸水帶在竹排下方的垂直長度為20 cm,為保證竹排上方的吸水帶在填土施工時立起,可在板槽兩端固定一繃緊的吊繩,拉起正弦波式的吸水帶,再開始填土。

(5)在板槽施工完成后,由3人分別沿著斜坡上板槽的水平方向,先滾動約3 m幅寬的“兩布一膜”卷,形成板槽間“兩布一膜”集雨面?？梢圆捎猛ㄩL的“兩布一膜”集雨面,如果需要搭接,搭接寬度應(yīng)不少于20 cm。如果石漠化坡面完全用等長的兩布一膜封閉,意味著所有降雨都會形成坡面徑流,而板槽的蓄水能力有限,且暴雨發(fā)生時雨水可能會對板槽中的種植土產(chǎn)生溢流沖刷侵蝕。因此,應(yīng)允許緊靠板槽下方幾十厘米長度的坡面可以發(fā)生降雨滲漏,一方面把降雨引流到板槽的土體中以及下滲到蓄水腔中,另一方面使板槽表土免受坡面暴雨徑流的激流沖刷。板槽內(nèi)的爬山虎或葛藤通過攀爬到坡面兩布一膜的粗糙表面上,形成植被毯,構(gòu)成人工集水面,爬山虎和葛藤覆植還可以減緩紫外線對兩布一膜造成的老化損傷。

(6)基于經(jīng)驗,方案中采用的兩布一膜應(yīng)具有一定的抗拉、抗撕裂和抗刺破的強度,吸水帶一定是尼龍材質(zhì)而且編織致密。要優(yōu)選品種較好、生長速度較快的爬山虎或葛藤種苗,爬山虎或葛藤種植后要把其枝莖牽引到上坡面的無紡布上。在板槽中回填種植土后,可以按照0.6 m左右的水平間距,種植耐旱性較好的三角梅等開花灌木,形成梯級景觀。

(7)在邊坡坡腳的截排水溝槽的內(nèi)側(cè)表面和底面,為預(yù)制或現(xiàn)澆混凝土護面,并用水泥砂漿勾縫。截排水溝的降雨積水不應(yīng)排光,應(yīng)導(dǎo)流到蓄水池中,以備旱季抽提水給板槽中的蓄水腔。在板槽施工完成后,應(yīng)該要求施工單位利用灑水車往各級板槽預(yù)先蓄水,一則給植物供水,二則驗證板槽蓄水性能。如果出現(xiàn)滲漏,應(yīng)及時在相應(yīng)位置作防漏措施處理,否則雨季時板槽的蓄水效率將大打折扣。養(yǎng)護單位應(yīng)在長期干旱的情況下做好應(yīng)急預(yù)案,用灑水車向各級板槽的蓄水腔內(nèi)注水。

(8)在板槽內(nèi)宜填筑種植土,若填筑棄渣土,其碎石含量不應(yīng)超過10%,碎石最大粒徑不應(yīng)超過2 cm。板槽內(nèi)填土的孔隙比、含水量、疏松度和通透性,應(yīng)滿足植物生長對土壤的要求,并適當采取措施增加土壤肥力。另外,可以采用抗旱新型高分子材料添加劑,幫助填土在雨季吸收和保持水分,并在旱季釋放出來。在板槽中的種植土表面,應(yīng)覆蓋一層草皮或碎石,防止降雨擊濺沖刷造成板槽的水土流失。

(9)在石漠化坡面上施工梯級板槽時,應(yīng)注意對小錨桿、鋼筋斜撐和竹排等材料進行防銹蝕、防腐爛處理,預(yù)先刷涂保護漆。鉆孔打進巖石的鋼筋可直接灌砂漿,不用刷防銹漆,但裸露在巖石外面和碎石層內(nèi)的錨桿鋼筋,都必須先刷一道防銹漆,再涂一層瀝青。小錨桿鉆孔直徑不小于5 cm,鉆巖深度不應(yīng)少于50 cm,小錨桿鋼筋的直徑宜為28 mm以上,砂漿宜MU10以上。

4 結(jié)論

通過跟蹤調(diào)研本團隊負責的廣西賀巴高速來都段一石漠化邊坡植被恢復(fù)工程技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用情況,揭示了石漠化邊坡的框格植被恢復(fù)和生態(tài)防護技術(shù)在應(yīng)用中出現(xiàn)的一些技術(shù)問題,提出了框格內(nèi)填土局部穩(wěn)定技術(shù)的新型解決方案,進一步推廣應(yīng)用了水土共蓄的新型板槽進行植被恢復(fù)和生態(tài)防護的最新發(fā)明技術(shù),并給出了一些針對這些新技術(shù)應(yīng)用的建議,歸納總結(jié)如下。

(1)雖然坡面格構(gòu)工程措施可以減緩邊坡雨水沖刷破壞,加快坡面的植被形成,但是結(jié)合廣西賀巴高速來都段石漠化邊坡植被恢復(fù)項目的應(yīng)用情況發(fā)現(xiàn),如果在框格內(nèi)填土后播種沒有做好雨季施工,草籽將不能及時發(fā)育長成草皮,加上雨季到來后雨水沖刷、水土流失嚴重,都會致使框格內(nèi)植被恢復(fù)失敗。

(2)框格內(nèi)填土層不穩(wěn)定,例如填土流失、滑落、坍塌,都會使裸巖幾乎全露和植被荒蕪,導(dǎo)致植被恢復(fù)失敗。在石漠化邊坡上還存在著不便于挖孔種植小灌木、現(xiàn)場養(yǎng)護難等問題,不能快速有效地形成石漠化邊坡上灌草結(jié)合的植被恢復(fù)技術(shù)。

(3)雖然可以在混凝土梁框格內(nèi)采用填筑裝土的生態(tài)袋,或鋪設(shè)土工格室后填土的局部穩(wěn)定新型技術(shù),以保證框格內(nèi)填土不會下滑到底部,但是相對于技術(shù)的經(jīng)濟性而言,建議在框格內(nèi)填入植被水泥土,在滿堂的預(yù)留孔中種植預(yù)先培植好的灌草容器苗,可以降低現(xiàn)場植被恢復(fù)的難度。

(4)建議在土壤貧瘠的石漠化地區(qū)開展棄渣料的資源化利用,例如利用石漠化邊坡上裸露的石渣制作坡面石籠網(wǎng)梁或鋼筋石籠梁格構(gòu),代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼筋混凝土梁格構(gòu),以節(jié)約材料和施工費用,同時盡量增加框格內(nèi)填土的厚度,合理攔蓄和疏導(dǎo)雨水,實現(xiàn)石漠化邊坡雨水的收集利用。

(5)與石漠化坡面框格植被恢復(fù)技術(shù)相比,“新型蓄水植被板槽+兩布一膜集水面+爬藤植被毯”的石漠化邊坡植被恢復(fù)和生態(tài)防護最新發(fā)明技術(shù),可以實現(xiàn)水土共蓄生態(tài)護坡和組合蓄水持水養(yǎng)護,形成石漠化坡面上的梯級景觀帶,可以快速有效地形成石漠化邊坡上灌草結(jié)合的植被恢復(fù)技術(shù)。