三峽大學(xué)植被混凝土邊坡綠化技術(shù)

一、 應(yīng)用領(lǐng)域和技術(shù)原理

環(huán)境問題是21世紀(jì)人類面臨的最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)之一，人們在充分利用自已的聰明才智開發(fā)大自然的同時(shí)，也在無情地破壞人類賴以生存的環(huán)境。尤其在水利、電力、公路、鐵路、礦山等工程建設(shè)中，經(jīng)常要開挖大量的邊坡。邊坡的開發(fā)破壞了原有植被蓋層，導(dǎo)致了大量的裸露巖石和土地，造成了一系列生態(tài)環(huán)境問題。如水土流失、滑坡、泥石流、局部小氣候的惡化及生物鏈的破環(huán)等。這些工程所形成的邊坡靠自然界自身的力量恢復(fù)生態(tài)平衡往往需要較長時(shí)間。土質(zhì)邊坡通過人工防護(hù)和綠化可以在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)生態(tài)恢復(fù)，但巖石（混凝土）邊坡很難恢復(fù)原有生態(tài)平衡。植被混凝土生態(tài)防護(hù)技術(shù)可以有效地改變這一局面。

三峽大學(xué)具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的植被混凝土生態(tài)護(hù)坡綠化專利技術(shù)，由于它具有一定的強(qiáng)度和整體性能（能抵御110mm/h的強(qiáng)暴雨的沖刷，不產(chǎn)生更龜裂），又是良好的植物生長基材，能夠達(dá)到邊坡淺層防護(hù)、修復(fù)坡面營養(yǎng)基質(zhì)、營造植被生長環(huán)境、促進(jìn)植被良好生長的多重功效。此技術(shù)于2003年通過水利部科技鑒定，并分別于2003年、2006年獲得湖北省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、湖北省科技推廣二等獎(jiǎng)。應(yīng)用植被混凝土生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的植被恢復(fù)工程近年來共完成百萬余平方米，經(jīng)歷了較長時(shí)期和復(fù)雜環(huán)境的檢驗(yàn)，其效果令社會(huì)各界滿意，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的生態(tài)恢復(fù)與重建。

植被混凝土生態(tài)防護(hù)技術(shù)是采用特定混凝土配方和混合植綠種子配方對巖石（混凝土）邊坡進(jìn)行了防護(hù)和綠化的新技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)的核心是植被混凝土配方。它是集巖石工程力學(xué)、生物學(xué)、土壤學(xué)、肥科學(xué)、硅酸鹽化學(xué)、園藝學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)和水土保持工程學(xué)等學(xué)科于一體的綜合環(huán)保技術(shù)。植被混凝土是根據(jù)邊坡地理位置、邊坡角度、巖石性質(zhì)、綠化要求等來確定水泥、沙壤土、腐植質(zhì)、保水劑、長效肥、混凝土綠化添加劑、混合植綠種子和水組成比例。混合植綠種子是采用冷季型草種和暖季型草種根據(jù)生物生長特性混合優(yōu)選而成，植被能四季見綠、多年生長、自然繁殖。護(hù)坡綠化技術(shù)核心中最關(guān)鍵的技術(shù)是混凝土綠化添加劑。混凝土綠化添加劑的應(yīng)用不但增加護(hù)坡強(qiáng)度和抗沖刷能力，而且使植被混凝土層不產(chǎn)生龜裂，又可以改變植被混凝土化學(xué)特性，營造較好的植物生長環(huán)境。

二、主要性能指標(biāo)

1、植被混凝土物理性能：容重14—15KN/M3孔隙率30—45% 。性能穩(wěn)定，抗?jié)褡儭⒖构庹招阅芎谩?/span>

2、植被混凝土力學(xué)性能：實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)強(qiáng)度為：7天0.3Mpa, 28天0.45Mpa。

3、邊坡淺層防護(hù)功能:植邊坡淺層防護(hù)功能：植被混凝土為掛網(wǎng)加筋混凝土，加上生長的植被能有效地防御暴雨沖刷、太陽暴曬、溫度變化、不龜裂、實(shí)踐證明，且其抗沖刷能力能抵御110mm/h降雨。

4、植物生長指標(biāo)：植物發(fā)芽率90%；植物覆蓋率95%；土壤肥力合理；植物多年生情況良好。

5、施工設(shè)備與工藝：完全與噴射混凝土相同。

三、 與國內(nèi)外同類項(xiàng)目先進(jìn)水平的比較

1、環(huán)境綠化在發(fā)達(dá)國家比較重視，如美國、法國、加拿大、澳大利亞等到處綠色成茵。邊坡綠化常用的方法有鋼筋水泥框格法、植生卷鋪蓋法、客土噴植法、纖維綠化法、生態(tài)多孔混凝土綠化法、厚層基材噴射綠化法等。這些方法在土邊坡上實(shí)施效果還可以，由于它們的共同弱點(diǎn)是強(qiáng)度很低不能承擔(dān)邊坡防護(hù)作用，并且存在保水性能差、不耐旱等缺點(diǎn)，所以不適于巖石邊坡。目前，國內(nèi)邊坡綠化的公司有不少家，但多限于模仿和引進(jìn)國外的邊坡綠化方法；如客土噴植法、厚層基材噴射法、多孔混凝土綠法等，其弱點(diǎn)和缺點(diǎn)同上。

2、三峽大學(xué)開發(fā)的植被混凝土生態(tài)防護(hù)技術(shù)，主要是針對巖石（混凝土）邊坡防護(hù)和綠化而開發(fā)的。由于混凝土綠化添加劑的應(yīng)用不僅可以增植被混凝土中的水泥用量，增強(qiáng)護(hù)坡度和抗沖刷能力，而且使植被混凝土層不龜裂，又可以改變植被混凝土物理、化學(xué)特性，營造較好的植物生長環(huán)境，它完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)護(hù)坡技術(shù)解決巖石邊坡的淺層防護(hù)問題。植被混凝土生態(tài)防技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了邊坡防護(hù)和園林綠化兩大功能間的完美結(jié)合，創(chuàng)造出了工程綠化新概念。

3、簡單的說，國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)都是適用于緩?fù)吝吰碌木G化辦法；植被混凝土生態(tài)防護(hù)技術(shù)是適用于高陡巖石（混凝土）邊坡防護(hù)和綠化的辦法。

四、創(chuàng)造性成果

1、創(chuàng)造了真正意義上的工程綠化概念。植被混凝土生態(tài)防護(hù)技術(shù)，使噴植邊坡既有一定強(qiáng)度和抗暴雨沖刷能力達(dá)到防護(hù)作用，又能長期適應(yīng)植物生長達(dá)到綠化目的。

2、研制出了混凝土護(hù)坡綠化添加劑。它的應(yīng)用不僅可以增加植被混凝土中的水泥用量，增強(qiáng)護(hù)坡強(qiáng)度和抗沖刷能力，又可以改變植被混凝土化學(xué)特性，營造較好的植物生環(huán)境。

3、使植被混凝土層不產(chǎn)生龜裂的植被混凝土配方。

4、使植被四季見綠、自然生長，且具有抗旱性、抗逆性和互補(bǔ)性強(qiáng)的混合植綠種子配方。

5、創(chuàng)造了高陡巖石（混凝土）邊坡的護(hù)坡綠化方法。

6、創(chuàng)造了混凝土邊坡綠化方法，使石頭上、混凝土上長出青草。

五、施工工藝

       1、植被混凝土生態(tài)護(hù)坡施工工藝

       植被混凝土生態(tài)護(hù)坡包括以下工序：坡面整治、14號(hào)鍍鋅鐵絲網(wǎng)和錨釘?shù)匿佋O(shè)安裝、植被混凝土基材制備、植被混凝土噴植。

        2、坡面整治

       將坡面對施工有礙的一切障礙物清理干凈。包括：

清除植被結(jié)合部。清理坡面開口線以上原始邊坡的接觸面，清理寬度1.0～1.5m，以鏟除原始邊坡上植物枝干為準(zhǔn)，對地下根莖無必要進(jìn)行挖除，此部分作為工程與原坡面的過渡即植被結(jié)合部；

清除坡表面的雜草、落葉枯枝、浮土浮石等；

坡面修整處理。對于明顯存在危巖的凸出易脫落部位，進(jìn)行擊落，可先用電錘或風(fēng)鎬在凸出部位沿坡面鉆出孔洞，然后用錘擊落。對于明顯凹進(jìn)的地段，進(jìn)行填補(bǔ)，可用風(fēng)鎬將需填補(bǔ)處鑿出麻面，其深度不宜小于1cm，然后用高壓風(fēng)、水將其沖洗干凈，最后用M7.5砂漿將其填平。

        3、14號(hào)鍍鋅鐵絲網(wǎng)和錨釘?shù)匿佋O(shè)安裝

采用電錘垂直于坡面鉆孔，擊入錨釘。錨釘采用Φ14或Φ16螺紋鋼，長度30cm~60cm錨固，錨釘間距1m×1m。孔深20cm~50cm，錨桿外露10cm。坡體頂部為加強(qiáng)穩(wěn)定，可用長60cm進(jìn)行加密加長處理。錨釘稍上傾，與坡面夾角95～100°坡體部分巖石風(fēng)化嚴(yán)重處，視情況錨釘進(jìn)行加長，以錨釘擊入坡體后穩(wěn)定為準(zhǔn)。

按設(shè)計(jì)的錨釘規(guī)格、入巖深度、間距垂直于坡面配置好錨釘后，鋪設(shè)加14＃鍍鋅勾花鐵絲網(wǎng)（網(wǎng)目5×5cm）。網(wǎng)片從植被結(jié)合部頂由上至下鋪設(shè)，加筋網(wǎng)鋪設(shè)要張緊，網(wǎng)間上下需進(jìn)行不小于5㎝的搭接，網(wǎng)間左右不需進(jìn)行搭接，但所有網(wǎng)片之間應(yīng)用18#鐵絲綁扎牢固，在錨釘接觸處也一并用18#鐵絲與錨釘綁扎牢固。網(wǎng)片距坡面保持7cm的距離，否則用墊塊支撐。

        4、植被混凝土基材配制

植被混凝土基材由砂壤土、水泥、有機(jī)質(zhì)、植被混凝土綠化添加劑混合組成，各組分材料的選擇要求如下：

砂壤土：選擇工程所在地原有的地表土壤經(jīng)風(fēng)干粉碎過篩而成，要求土壤中砂粒含量不超過5％，最大粒徑應(yīng)小于8mm，含水量不超過20%。

水泥：采用P42.5普通硅酸鹽水泥。

腐殖質(zhì)：有機(jī)質(zhì)一般采用酒糟、醋渣或新鮮有機(jī)質(zhì)（稻殼、秸稈、樹枝）的粉碎物，其中新鮮有機(jī)質(zhì)的粉碎物在基材配置前應(yīng)進(jìn)行自然發(fā)酵處理。

植被混凝土綠化添加劑：添加劑能中和因水泥添加帶來的嚴(yán)重堿性，調(diào)節(jié)基材PH值，降低水化熱；增加基材空隙率，提高透氣性；改變基材變形特性，使其不產(chǎn)生龜裂；提供土壤微生物和有機(jī)菌，有利于加速基材的活化；含有緩釋肥和保水劑。植被混凝土綠化添加劑發(fā)明專利未公開，采用宜昌碧連天生態(tài)修復(fù)工程研究所專利產(chǎn)品，專利號(hào)：ZL201110380711.2。

植被混凝土基材的配制分基層和表層分別按不同配比配制，配比如下：

植被混凝土基材配比：

       按配合比制備各組分材料，利用攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢韬蟠谩１韺踊臄嚢钑r(shí)應(yīng)加入按設(shè)計(jì)要求的植物種子。

       5、植被混凝土噴植

完成坡面整治、網(wǎng)和錨釘鋪設(shè)，并做好植被混凝土基材組分備料并配制后，即可進(jìn)行植被混凝土基材噴植施工。噴植所用設(shè)備為一般混凝土噴射機(jī)，分基層和表層分別進(jìn)行。從坡面由上之下進(jìn)行噴護(hù)，先基層后表層，每次噴護(hù)單寬4～6米，高度3～5米。

噴播由大于12立方的空壓機(jī)送風(fēng)，采用干式噴漿法施工。

基層噴植。1）方法：在噴漿之前再次檢查坡面上的浮土、草皮、樹根及其它雜物是否清理干凈，確認(rèn)后用水進(jìn)行坡面噴淋，以促使噴射植被混凝土基材與基面連接緊密，然后進(jìn)行試噴試驗(yàn)，以調(diào)節(jié)水灰比，再進(jìn)行噴漿施工；基層的噴護(hù)厚度為8～9cm；噴射作業(yè)開始時(shí)，應(yīng)先送風(fēng)、后開機(jī)、再給料，噴射結(jié)束時(shí)應(yīng)待噴射料噴完后，再關(guān)風(fēng)。2）控制措施：基層噴射混凝土可一次噴至設(shè)計(jì)厚度，不需分層噴植；噴射過程中，噴嘴距坡面的距離控制在0.6m~1.0m之間，一般應(yīng)垂直于坡面，最大傾斜角度不能超過10°；噴漿中，噴射頭輸出壓力不能小于0.1MPa；噴射采用自上而下的方法進(jìn)行，先噴凹陷部分，再噴凸出部分；噴射移動(dòng)可采用“S”形或螺旋形移動(dòng)前進(jìn)。

表層噴植：基層施工結(jié)束8h以內(nèi)進(jìn)行表層噴護(hù)，一般控制在3～4h；表層的噴護(hù)厚度為1～2cm；表層噴護(hù)之前在坡面上噴一次透水，保證基層和表層的粘結(jié)；近距離實(shí)施噴播，以保證草籽播撒的均勻性；噴播采用自上而下的方式進(jìn)行，單塊寬度按4～6m進(jìn)行控制。

        6、強(qiáng)制性養(yǎng)護(hù)與管理

強(qiáng)制性養(yǎng)護(hù)指的是在噴播（栽植）結(jié)束后的頭兩個(gè)月日常進(jìn)行的給植物澆（灑）水工作。具體是在噴播施工結(jié)束后兩天內(nèi)，在基材表面加蓋無紡布。一是起到保墑、控溫的作用，提高植物種子出芽速度，二是防止植物種子被風(fēng)吹走和被飛禽啄食，提高植物種子出芽率和成活率。安裝噴（澆）灌系統(tǒng)，實(shí)行每天的均勻?yàn)⑺B(yǎng)護(hù)。噴（澆）灌系統(tǒng)由蓄水池（如果有現(xiàn)存的水池、水塘、自來水供水管道，可以不建新的蓄水池）、主供水管道、供水支管、搖臂噴頭、水龍頭和控制閥組成。

強(qiáng)制性養(yǎng)護(hù)期間還應(yīng)注意植物種子的出芽均勻度和出芽率，對局部出芽不齊和沒有出芽的坡面要進(jìn)行補(bǔ)植，當(dāng)然也包括對栽培植物的成活率監(jiān)測，及時(shí)更換或補(bǔ)種沒有成活的苗木。

強(qiáng)制性養(yǎng)護(hù)中需要防治苗木病蟲害的發(fā)生，對可能出現(xiàn)的病蟲害要進(jìn)行病理分析，有針對性地采取治理措施。

        7、常規(guī)養(yǎng)護(hù)與管理

在強(qiáng)制性養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，進(jìn)入為期十個(gè)月的常規(guī)管養(yǎng)。其目的是保證植物的正常生長，使先鋒植物接受一個(gè)生長周期的檢驗(yàn)，同時(shí)建立鄉(xiāng)土植物的生長環(huán)境，進(jìn)入生態(tài)修復(fù)的自然循環(huán)過程。其具體工作包括：

①監(jiān)測植物生長過程中對水分的需求，適時(shí)利用噴（澆）灌系統(tǒng)為植物生長補(bǔ)充必要的水分；

②監(jiān)測植物生長過程中的抗逆性能，在極端氣候（強(qiáng)暴雨、長時(shí)間干旱、高溫、低溫等）情況下植物生存態(tài)勢，采取對應(yīng)措施（補(bǔ)植、修剪、支護(hù)、間伐、補(bǔ)水、補(bǔ)肥等）保證植物成活；

③監(jiān)測植物生長過程中抗病蟲害的能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理病蟲害隱患，同時(shí)防止人為和其他動(dòng)物被破壞植物；

④采集植生鄉(xiāng)土物種，加速生態(tài)自然進(jìn)程。采集的鄉(xiāng)土物種主要是能在當(dāng)?shù)乜焖俅婊睢⑸L和繁衍的草、藤、灌、花；

⑤工程缺陷修補(bǔ)，對可能出現(xiàn)的邊坡植被基材垮塌、樹木死亡等進(jìn)行補(bǔ)噴和補(bǔ)栽，對損壞的噴（澆）灌系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)。

六、技術(shù)補(bǔ)充說明

       1、凡是開挖的巖石邊坡和建成的混凝土邊坡都可使用本技術(shù)。

       2、對氣候和自然條件沒有過高要求，施工設(shè)計(jì)和草種選擇應(yīng)努力適應(yīng)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件和氣候。

       3、對于坡面比較破碎，裂隙較多或土加石坡面，可以加種灌木種子；坡面較陡，巖石又完整，則不加種灌木。

       4、采石場坡面綠化應(yīng)是恢復(fù)生態(tài)而不應(yīng)按草坪的景觀美化來要求，該綠則綠，該黃則黃，施工養(yǎng)護(hù)完成的坡面綠化建立起自然生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，非特殊原因，不需過多養(yǎng)護(hù)。

       5、一勞永逸是相對國內(nèi)其它客土噴植講的，客土噴植無強(qiáng)度，不能抵抗雨水沖刷，最初效果不錯(cuò)，不到一年就會(huì)與巖石脫落，沒有長久性。

       6、植物的生長講究適者生存原理，施工噴播的草種并不一定完全不被淘汰，植被混凝土施工最根本的一點(diǎn)是為植被生長提供永久營養(yǎng)土。

七、植被混凝土微進(jìn)程示意圖（活著的基材層）

八、植被混凝土噴播常用設(shè)備機(jī)械圖例

九、施工所用材料圖例

十、證書

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