客土喷播技术在鹤大高速公路中的应用

发表时间:2019/5/8   来源:《防护工程》2019年第2期   作者:张强 张明日
[导读] 本文以吉林省鹤大高速公路为例,对客土喷播施工原理、施工操作要点进行阐述和总结,为类似工程提供参考。

中交一航局第三工程有限公司  辽宁大连  116001
        摘要:本工程在吸取吉林周边高速公路客土喷播施工经验的基础上,针对当地边坡及土质条件进行了详细的研究,并采取了较为科学的施工工艺方法。吉林地区的高速公路路域生态恢复工程和相关技术研究目前还处于起步阶段,虽然通过这几年积累了大量的经验但是如何更好的、更规范的应用这项技术仍是摆在我们面前的重大课题。本文以吉林省鹤大高速公路为例,对客土喷播施工原理、施工操作要点进行阐述和总结,为类似工程提供参考。
        关键词:鹤大高速公路;边坡植被恢复;客土喷播
       
       
        前言:经济的不断发展带动了交通事业的发展,山区高速公路的修建数量也逐渐增多,但是山区的特殊地形在进行高速公路修建时经常会加大路基的深度与高度,随着环境保护工作不断深入,在修建山区高速公路时也应将环境保护工作放在首位,尽可能的减少或不使用深填高挖路基。然而路基结构又是公路结构的主体,所以还应根据工程的实际情况做好边坡稳定与破坏后的生态修复问题。
        鹤大高速公路项目ZT07标段岩体边坡条件复杂,岩石硬度大,施工工期较长且反季节施工加大了施工难度,且植被的恢复与重建工作中还存在一定的困难,因此在鹤大高速公路中应将边坡绿化技术、生态环境修复技术作为重点工作内容。根据不同坡度、岩体状态、土质条件,分别配置合理的施工工艺方法,并加以工艺创新。
        本文通过对鹤大高速公路边坡的植被恢复施工后的一些问题进行总结,并探讨山区公路边坡绿化施工中应注意的问题。
        1工程概况
        鹤大高速小沟岭(黑吉界)至抚松段位于吉林省东部山区、长白山腹地,延边州、白山市境内,是国家高速公路网“7918”的东一纵,吉林省高速公路网规划的干线之一,也是吉林省投资最多、质量标准最高的高速路,此段高速是交通运输部确立的《长白山区鹤大高速公路资源节约循环利用科技示范工程》和吉林省交通厅的《绿色循环低碳公路主题性项目》,为吉林省首条、全国九条示范公路项目之一。
        鹤大高速公路小沟岭至抚松段ZT07标段,处于鹤大高速公路的中段,起点位于延边州敦化市大蒲柴河镇,终点为白山市沿江乡,起讫桩号K652+460~K673+000,线路全长20.54km。公路路堑边坡总面积约21.3万m2,其中客土喷播总面积10.3万m2。
        本标段所处区域属中温带大陆性季风气候区,四季变化明显,春季干燥多风,夏季炎热多雨,秋季凉爽昼夜温差大,冬季漫长而寒冷,项目区季节性冻土标准冻结厚度为1.6-1.8m,最大积雪厚度33cm,初霜为9月中旬,终霜至5月上旬,年平均无霜期120天。
        2植被恢复设计原则及施工中所用植物
        结合本项目环境和工程特点,确定了“安全、环保、协调、经济、示范”的原则,即使用功能安全化、环境治理有效化、景观建设协调化与经济建设合理化。在进行植被修复的过程中应始终遵循以乡土化植物为主,丰富植物的多元性,同时还应以抗逆性植物优先,实现修复后生态群落稳定的目的并符合经济建设的需要。同时与鹤大高速公路沿线植被种植情况以及周边地区植被情况进行有效的结合后,合理的选择变坡治理所需要的植物种类,主要以乔木、灌木、草本植物、藤本植物为主,其中乔木主要包括:杨树、五角枫、榆树、红皮云杉等为主;灌木主要以丁香、红端木、茶条槭、紫穗槐等为主;草本植物主要以波斯菊、月见草、白三叶、紫花苜蓿等为主。藤本植物主要以地锦为主。
        3客土喷播施工工艺
        在进行岩石坡面与地质结构相对稳定且无工程防护措施的路堑边坡植被恢复时可以以挂镀锌勾花铁丝网的客土喷播技术为主;在恢复地质结构相对不稳定的路堑边坡时应以简易客土喷播技术为主。影响客土厚度的因素主要包括破面岩石的硬度、岩石的风化程度以及岩石的密度等。在恢复风化砂与碎石边坡时多会使用薄层客土喷播技术;在恢复强风化边坡时多以中层客土喷播技术为主;对景观效果要求高、路段的微风化岩石、未被风化的岩石边坡进行植被修复时可以使用厚层客土喷播技术,在景观效果要求较低的路段可以直接将岩石裸露在外。
        在使用客土喷播机时可以先将混合好的基质直接喷播到岩石表面并掌控喷播的厚度,确保其均匀度。首先,在进行不含种子的基础材料混合物喷播时,薄层客土喷播可以根据厚度一次完成基础材料的喷播,中层客土与厚层客土喷播可以进行两次至三次,并确保其厚度可以满足最初的设计要求。在进行含种子基础材料混合物喷播时可将含种子层的厚度控制在两厘米,并确保其厚度可以满足设计要求。在完成喷播作业后应及时在表层用无纺布进行遮盖,在固定无纺布时可以使用U形钉,同时应确保其湿润度并做好防雨水冲刷工作,进而提升成活率与植被生长后的均匀度。
        4鹤大高速公路挖方边坡植被恢复施工经验及新技术、新方法
        4.1根据边坡立地条件及相关影响因子确定边坡施工技术方案
        众所周知,地理环境、气候条件、立地条件与植被生长关系密切,边坡绿化常采用客土喷播方式,所以客土资源的环境条件、土壤条件对植被生长影响较大;施工地点的立地条件、水资源亦对植被生长起决定性作用。所以针对施工地点所处的地域环境、气候特点以及护坡要求制定相应可行的技术措施是必要的。



        施工前期对背景资料的调查主要包括气候条件、本地植被种类、施工地点立地条件、客土资源、水分条件等内容。其中气候信息主要是施工期范围内的季节信息;植被种类包括实地调查草本、灌木种类等;立地条件调查包括坡度、坡向、坡位、岩石类型、凹凸系数等因子;客土资源调查包括土场地点、土壤容重、土壤养分、土壤水分、土壤ph值、土壤团粒结构等因子;水资源调查主要包括施工用水地点与施工现场距离、施工用水PH值、施工用水重金属含量等。通过对以上影响因素的调查,我们就可以准确的判断施工中会遇到的各种问题并很好的解决因各种客观因素造成的对施工的不利影响。
        4.2施工中根据不同边坡状况适当改进施工工艺
        鹤大高速公路建设中沿线经过了多种地质结构类型,其中既有土质边坡、风化砂边坡又有强风化岩边坡,在边坡施工中我们制定有针对性的技术方案。(1)针对不稳定的土质及风化砂边坡,因其土质松软,传统的锚杆打入后无法正常受力,为此我们采取在人字形骨架上钻孔打膨胀螺栓的方法固定镀锌勾花铁丝网,并取得了非常好的效果。(2)强风化岩边坡因此基质坚硬,采用便携式手钻钻孔,根据锚杆直径选择合适钻头,如坡面平整度较差应适当在坡面低洼处加大锚杆密度,,打入锚杆后对勾花网以铁丝绑扎加以固定使其与坡面紧密结合。
        4.3以灌木为主的植被建植效果显著
        我国山区地带植被具有一定的特点,因此被称为典型草原、森林草原,所以在进行山区高路公路边坡植被恢复工作时,可以使用植被结合方式,即在明确恢复目标后以草原型或草本型与灌木进行结合。在边坡恢复的过程中主要起到防护作用使植被根系起到对边坡土壤的加固作用以及植物枝叶所具有的防御功能,所以在进行植被搭配时应做到高低覆盖、深根系与浅根系结合的方式,主要的结合形式为草本植物与灌木的结合,这样不仅可以起到对边坡的防护作用还可以增加美观性。如果只以草本植物为主,其会在种植后的三至五年出现严重的退化情况,再加之草本植物的根系不发到无法延伸到岩体中,所以无法确保边坡的稳定性。此外,在进行边坡修复时还应避免出现草本植物覆盖灌木的情况,甚至覆盖整个边坡的情况,在进行边坡生态修复时应采用有效的方法控制草本植物的生长并提升灌木植物的生长竞争力,以此来实现边坡的稳定性与生态恢复效果,同时达到与周边植物环境相融的效果。所以可以看出,在进行半干旱边坡生态环境治理时可以将灌木为主草本植物为辅的形式。
        4.4与环境特点相结合,调整植被建植技术
        随着我国山区高速公路修建数量逐渐增多,在进行边坡生态修复时也引进了一部分新型路域植被建植技术,如液压喷播建植技术、客土喷播建植技术、植物生长带建植技术以及三维网建植技术等,我国各地区也根据所建设公路的特点将这些建植技术进行合理力的引用。众所周知,我国地域广袤且自然环境相对复杂,具有较强的区域特点,在引进技术是应根据公路边坡生态建设的具体情况对技术进行调整,在此基础上来满足地域要求,并在这个过程中不断的总结,充分理解技术性质,做好结合工作,避免出现盲目效仿、生搬硬套的情况。
        以客土喷播建植技术为例,从气候的角度来看,我国北方地区多以干旱、半干旱的气候条件为主、南方地主以潮湿天气条件为主,这样的情况下北方地区的气候条件很容易导致植物生长基层出现干裂、松动的情况,在受到风雨侵蚀后很容易出现流失现象。因此为了尽可能的避免出现植物生长基层出现水分流失快等不良情况,在进行本次工程建设时根据地区具体情况对客土喷播建植技术进行了调整,主要是对植物生长基层配比进行了调整并增加了基层所使用材料中无机物的含量以及来提升其保水性;增加基层所使用材料的纤维量来提升植物间的连接性,从而增强边坡的抗风雨侵蚀能力。
        4.5在适宜的施工季节组织施工
        鹤大高速公路ZT07标段挖方边坡植被恢复工程因工程工期紧,要求进度快,导致大面积坡面没有经过自然沉降及自然雨水侵蚀就开始了植被恢复施工,边坡隐患犹在。为此项目部在施工中针对不稳定坡面进行了变更,调整增加了部分硬质防护设计(如叠拱防护)。这样虽然解决了边坡稳定问题,但对于植被恢复工程却造成了延长施工周期、错过最佳施工季节等问题。在与鹤大高速公路工程实际情况相结合后,采用草木植物与灌木混合喷播的方式来完成边坡生态恢复工程,草本植物的发芽快且生长速度也快经常会在两至三个月内将灌木的幼苗全部覆盖,导致灌木幼苗无法得到良好的生长,或最终被淘汰,这样的施工案例以秋季施工(8月末至9月)的坡面尤为明显。
        在北方半干旱区施工季节选择也是草灌生长竞争的重要因素,因灌木木质化周期长,如不能在秋季之前木质化就失去了与草本竞争优势。为此在反季节施工中,我们加大了单位面积灌木品种的数量,减少了草本的数量。在第二年的养护管理中抓住季节时机及时进行补喷,保证灌木的生长周期。
        我国南方地区由于年平均降水量相对较大,所以多以湿润气候为主,而我国北方地区的降水期多集中到夏季,降雨形式多以短时暴雨为主。若使用客土喷播建植技术,南方地区在进行施工时可以将工期集中到春秋两季,避开雨季;北方地区由于降水量分布不均匀,通常集中在夏季,可以将工期集中到春季,在夏季雨水的滋润下植物可以得到好的生长,可将养护放在秋季进行,为植物的生长创建良好的环境,从而提升植物的成活率,达到对边坡进行生态修复的目的。
        5结语
        鹤大高速公路以吉林周边工程为施工参照,以当地地质情况及施工条件为依托,通过对边坡特性的研究及施工方法的不断改进及优化,形成适合山区的边坡防护客土喷播工艺,为类似工程提供参考。
        参考文献:
        [1]谢钢,客土喷播技术在高速公路边坡防护中的运用[J].公路与汽运,2005,(3).
        [2]黄滔,邵怀高速公路厚层基材喷射植被护坡技术研究[J].西北林学院学报,2009,(6).
        [3]张羽,高速公路边坡生态防护研究[J].科技创新导报,2009,(11).
        [4]沈小明,高速公路岩石边坡生态防护技术综述[J].公路工程,2007,(5).

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