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    巖石邊坡生態修復中噴混植生技術應用效果

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    瀏覽:- 發布日期:2018-11-23 13:52:41【
    對石質邊坡的防護,以前通常采用單純的工程技術,如漿砌塊石、干切片石、噴射砼等,由于施工復雜、造價昂貴而且影響公路兩側的環境和生態景觀已逐漸地被淘汰。在發達國家和地區,已普遍采用生物防護及生物與工程措施相結合的生態防護技術。在處理石質邊坡的各生物防護技術中,植被恢復效果最為明顯,并且近兩年發展最快的是噴混植生技術。 

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    一、噴混植生技術的發展 
    噴混植生技術是以工程力學和生物學理論為依據,利用客土摻混粘結劑和錨桿加固鐵絲網技術,運用特制噴混機械將土壤、肥料、有機質、保水材料、粘結材料、植物種子等混合干料加水后噴射到巖面上,形成近10㎝厚度的具有連續空隙的硬化體,種子可以在空隙中生根、發芽、生長,而一定程度的硬化又可防止雨水沖刷,從而達到恢復植被、改善景觀、保護環境的目的。它是集巖石工程力學、生物學、土壤學、肥料學、園藝學、環境生態學等學科于一體的綜合環保技術,其核心是通過成孔物質的合理配置,在巖石坡面上營造一個既能讓植物生長發育,而種植基質又不被沖刷的多孔穩定結構,使建植層固、液、氣三相物質基于平衡。噴混植生技術實現了邊坡防護和景觀綠化兩大功能的完美結合,是環境保護和國土綠化工程的一大突破。 

    噴混材料是噴混植生技術的關鍵,是國內外研究的核心。 噴混材料的選擇包括土壤、有機質、肥料、保水材料、粘結劑、pH緩沖劑等選擇和配比,喬、灌、草種的選擇與配比以及掛網和錨桿材料的選配?,F簡述如下: 
    (1) 土壤是營造植物長期生長提供養分儲存養分的基礎材料,常因地制宜,選擇就近的壤土和砂壤土,但因其肥力不夠,所以往往與園土或肥土以適當比例配合使用。土壤要保持干燥,過篩,去除粗的顆粒和雜質后用于噴播。 
    (2) 有機質是為植物提供養分和根系生長空間的基礎材料,有泥炭、鋸末、秸稈、糠殼等。其中,泥炭以其獨特的輕質、持水、透氣和富含有機質而成為最佳選擇,它可以蓄水保水,防止板結,改善土壤物理性質,保持肥效的持久。 
    (3) 肥料旨在為植物生長提供充足營養,通常采用化學復合肥、尿素、長效氮肥和生物肥。 
    (4) 保水材料(保水劑)是為了在水分豐裕時吸收水分,在植被層中形成“儲水庫”,待天氣干燥時為植物提供水分的高分子材料。因為噴混植生建植層厚度通常較薄,且巖體面為不透水層面,使得植物種子的發芽和生長對氣候相當敏感,稍一干旱植物便凋萎死亡,所以加入保水材料是巖面上植物得以正常生長發育的關鍵。 
    (5) 粘結劑在于其膠結作用使噴混基質與巖面粘結和噴混基質硬化,從而避免雨水等對種植基質造成侵蝕、沖刷,防止水土流失。在巖石邊坡生態防護中最常用的粘結劑是運用高分子材料。除此之外,還有425#硅酸鹽水泥,也有人使用有機粘結材料。 
    (6) pH緩沖劑是為了營造植物良好生長的適宜pH,因為硅酸鹽水泥呈強堿性,不利于種子生根、發芽和生長,所以常加入一定量的酸性中和因子,作為緩沖劑調節噴混基質的pH值。一般磷酸、過磷酸鈣等可作為這類pH緩沖劑。 
    (7) 植物種子的選擇及配置應考慮氣候適應性、土壤適應性、抗旱抗逆性、抗侵蝕沖刷、抗污吸污、易粗放管理等各種因素和要求。在滿足護坡的同時還需考慮園林景觀綠化,這既要植物快速生長覆蓋,又要兼顧植物多樣性、立體化。在具體操作中,應該以地帶性植被、鄉土植物為基調,適當引進適于本地生長條件的野生植物和外地植物,構建喬、灌、草自然群落的主體生態模式。 
    (8) 掛網及錨桿材料的選配旨在加固噴混基材,減少雨水對噴混基材的沖刷,防止噴混基底垮塌,在低緩巖石邊坡可不用錨桿掛網。所用的網一般是鍍鋅鐵絲網網幅規格2.0×20m=40㎡,網眼Φ4~5㎝,網平行對接不搭接。而所使用的錨桿通常為羅紋鋼,埋入錨孔,沙漿灌注固定。 

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    二、噴混植生技術應用效果 

    噴混植生技術是當前工程創傷的石質邊坡生態修復技術的最新模式,保水與黏結材料能使植物快速生長覆蓋,從而在短時間內達到綠化美化整體景觀,保持水土、恢復植被的目的。但是,作為一項嶄新技術,還認識不多,在我國巖石邊坡生態防護和綠化工程中,將逐漸被接受和應用。

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    三、有關巖石邊坡生態修復技術的幾點建議 

    1、大力推行資源利用與節約工程 
    水資源是一切生物賴以生存的必然物質。北京市政府在2005年提出“留駐天水”的宏偉計劃和構建和諧社會的政策方針;(毫無疑問,保水劑將扮演重要角色;目前我國政府正策巨資研究開發保水劑。)內蒙古、山西以及華北、西北地區、西南山區遇到了前所未有的施工難題:在降雨量不足100㎜、蒸發量達4000㎜以上的條件下恢復邊坡生態植被無疑是一個巨大的考驗,買水澆灌杯水車薪。 一些施工單位為了節省成本,往往在資材優劣、多寡上做文章,殊不知給工程質量和后期養護帶來憂患和不便。據我們多年來的實踐和調查顯示,巖石邊坡的生態恢復工程中,6-40g/m2施用的保水材料和黏結劑,成本0.2-1.2元,較沒有施用的出苗率高14%-60%,無垮塌,植物生長發育良好,第一年養護最多澆水3遍(如內蒙、貴州等環境惡劣地區),第二年基本不用管理,養護成本較對照節省19%-43%。相反,在調查的17家在施工時沒有添加保水和粘結材料的單位了解到,因為水土流失造成坍塌返工的9家,占53%;因為干旱澆灌不及時出苗不勻修補的13家,占76%。 

    2、大力推廣噴混植生技術 
    噴混植生技術具有快速恢復巖石邊坡生態植被、保持水土、美化環境等特點,是當前生物防護與工程防護完美結合的新模式。在高速公路等石質邊坡上的成功應用范例說明這項技術已成為石質邊坡生態治理的最佳選擇。 
    噴混植生技術市場前景廣闊,單就貴州而言,因高速公路開挖,每年有100萬㎡以上的石質邊坡急待生態治理。僅貴陽周邊的水土保持工程,就有300多個采石場急待治理。目前很多業主和建設單位急需尋找巖石邊坡直接噴播、快速綠化的“短平快”有效新技術。噴混植生生產成本低于噴錨防護或漿砌片石護坡等工程防護,不掛網直接噴混植草成本僅為工程防護的1/2。
    另外,噴混植生使巖石坡面形成一層致密的護坡灌草植被,比工程防護更具有美化生態環境的意義,最終形成自然生態群落,達到生態防護的中長期效果。所以,應引起有關部門的重視,加大該項技術的應用推廣力度。 

    3、加強對噴混植生技術的研究 
    噴混植生技術在當前巖石邊坡生態治理中起著無以替代的作用,但是現在國內所掌握的噴混植生技術還不完善,有許多技術難題需要攻關。主要是: 
    (1)加強噴混材料的選配研究。噴混材料的選擇配置是噴混植生技術的核心。研發的主體是粘結劑、有機物質、保水材料、pH緩沖劑等的篩選;喬、灌、草種的選擇和配置;不同生態型(例如以灌木為主的灌草生態植被型,以草為主的草灌生態植被型等)的種子噴播技術。 
    (2)加強施工工藝改造技術的研究。噴混植生是工程與生物措施緊密結合的施工技術,工藝過程復雜并影響著工程質量。主要研究不同母巖、不同坡度巖石坡面的最佳施工工藝,錨桿與掛網工藝的改進、建植層噴混工藝的優化等,達到既降低生產成本,又能快速生態治理、長期護坡的目的。 
    (3)加強建植層基本性質的研究。深入研究不同灌草模式下的噴混基底穩定性,建植層結構力學性質,建植層保水供水功能,酸堿度調節與養分動態等物理化學過程的變化,植物生物量和根系生長布局,水土保持效果等,以確定最適宜的生態治理模式。 
    (4)加強噴混植生施工成本控制體系的研究。當前噴混植生施工成本偏高,在市場競爭激烈的條件下,不利于該項技術的普及推廣,應著力研究:施工材料購置成本的控制,施工工藝的降耗途徑,低養護成本的管理體系,噴混植生整體技術效益的監控。通過上述研究和開發,促使噴混植生形成成熟的成套技術,為我國資源與環境保護科學的發展作出創新貢獻。

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     4、噴混植生技術的規范化和標準化 

    噴混植生是快速生態治理巖石邊坡的一個新技術,為了更好地運用推廣噴混植生技術,必須對該項技術的材料、工藝、方法及設備等編制地方或國家技術標準和技術規程,使這項技術走上規范化、標準化和法制化管理軌道,從而保證施工技術質量和整體工程的安全性。對施工材料、工藝、方法以及設備納入規范化和標準化管理,最終使噴混植生技術成為石質邊坡環境生態修復的一項標準化技術,從而能更好地服務于我國現代化建設。



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