保水劑、黏合劑在噴混植生技術(shù)上的應(yīng)用
我國的道路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，發(fā)展十分迅速，尤其是最近幾年的高速公路建設(shè)和采石場(chǎng)的生態(tài)修復(fù)，更是成績(jī)斐然。然而，高速公路建設(shè)與礦（石）開采是以破壞生態(tài)環(huán)境為代價(jià)的一項(xiàng)現(xiàn)代化工程，其開挖路塹、填筑路堤，都導(dǎo)致原生植被破壞、動(dòng)物棲息地破壞、水土侵蝕、出現(xiàn)了大量石質(zhì)邊坡和*露山體等一系列生態(tài)環(huán)境問題，因此恢復(fù)和重建高速公路邊坡及路側(cè)兩旁的自然生態(tài)植被勢(shì)在必行。隨著人們環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，要求對(duì)大量*露的巖石邊坡給以植被恢復(fù)。但巖石邊坡通常不具備植被賴以生長(zhǎng)的土壤條件和養(yǎng)分條件，并且坡度一般都較大，雨水極易沖刷坡面，故巖石邊坡的生態(tài)防護(hù)成為高速公路建設(shè)中的研究熱點(diǎn)和施工難點(diǎn)。
對(duì)石質(zhì)邊坡的防護(hù)，以前通常采用單純的工程技術(shù)，如漿砌塊石、干切片石、噴射砼等，由于施工復(fù)雜、造價(jià)昂貴而且影響公路兩側(cè)的環(huán)境和生態(tài)景觀已逐漸地被淘汰。目前，在發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，已普遍采用生物防護(hù)及生物與工程措施相結(jié)合的生態(tài)防護(hù)技術(shù)。在處理石質(zhì)邊坡的各生物防護(hù)技術(shù)中，植被恢復(fù)效果最為明顯，并且近兩年發(fā)展最快的是噴混植生技術(shù)。
一、噴混植生技術(shù)的發(fā)展
1、基本概念
噴混植生技術(shù)是以工程力學(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)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巖面上，形成近10㎝厚度的具有連續(xù)空隙的硬化體，種子可以在空隙中生根、發(fā)芽、生長(zhǎng)，而一定程度的硬化又可防止雨水沖刷，從而達(dá)到恢復(fù)植被、改善景觀、保護(hù)環(huán)境的目的。它是集巖石工程力學(xué)、生物學(xué)、土壤學(xué)、肥料學(xué)、園藝學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)等學(xué)科于一體的綜合環(huán)保技術(shù)，其核心是通過成孔物質(zhì)的合理配置，在巖石坡面上營造一個(gè)既能讓植物生長(zhǎng)發(fā)育，而種植基質(zhì)又不被沖刷的多孔穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使建植層固、液、氣三相物質(zhì)基于平衡。噴混植生技術(shù)實(shí)現(xiàn)了邊坡防護(hù)和景觀綠化兩大功能的完美結(jié)合，是環(huán)境保護(hù)和國土綠化工程的一大突破。
2、噴混材料的選擇
噴混材料是噴混植生技術(shù)的關(guān)鍵，是國內(nèi)外研究的核心。北京金元易生態(tài)工程技術(shù)中心組織專家并聯(lián)合深圳萬信達(dá)、貴州高速、浙大草原所、北京路域等友好單位經(jīng)過多年研究與開發(fā)，在噴混基材的選擇與配比有較成熟技術(shù)。
噴混材料的選擇包括土壤、有機(jī)質(zhì)、肥料、保水材料、粘結(jié)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(wǎng)和錨桿材料的選配?，F(xiàn)簡(jiǎn)述如下：
（1）土壤是營造植物長(zhǎng)期生長(zhǎng)提供養(yǎng)分儲(chǔ)存養(yǎng)分的基礎(chǔ)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(dāng)比例配合使用。土壤要保持干燥，過篩，去除粗的顆粒和雜質(zhì)后用于噴播。
（2）有機(jī)質(zhì)是為植物提供養(yǎng)分和根系生長(zhǎng)空間的基礎(chǔ)材料，有泥炭、鋸末、秸稈、糠殼等。其中，泥炭以其獨(dú)特的輕質(zhì)、持水、透氣和富含有機(jī)質(zhì)而成為選擇，它可以蓄水保水，防止板結(jié)，改善土壤物理性質(zhì)，保持肥效的持久。
（3）肥料旨在為植物生長(zhǎng)提供充足營養(yǎng)，通常采用化學(xué)復(fù)合肥、尿素、長(zhǎng)效氮肥和生物肥。
（4）保水材料（保水劑）是為了在水分豐裕時(shí)吸收水分，在植被層中形成“儲(chǔ)水庫”，待天氣干燥時(shí)為植物提供水分的高分子材料。因?yàn)閲娀熘采ㄖ矊雍穸韧ǔ］^薄，且?guī)r體面為不透水層面，使得植物種子的發(fā)芽和生長(zhǎng)對(duì)氣候相當(dāng)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(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵。
（5）粘結(jié)劑在于其膠結(jié)作用使噴混基質(zhì)與巖面粘結(jié)和噴混基質(zhì)硬化，從而避免雨水等對(duì)種植基質(zhì)造成侵蝕、沖刷，防止水土流失。在巖石邊坡生態(tài)防護(hù)中最常用的粘結(jié)劑是運(yùn)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(jī)粘結(jié)材料。
（6）pH緩沖劑是為了營造植物良好生長(zhǎng)的適宜pH，因?yàn)楣杷猁}水泥呈強(qiáng)堿性，不利于種子生根、發(fā)芽和生長(zhǎng)，所以常加入一定量的酸性中和因子，作為緩沖劑調(diào)節(jié)噴混基質(zhì)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(yīng)考慮氣候適應(yīng)性、土壤適應(yīng)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(hù)坡的同時(shí)還需考慮園林景觀綠化，這既要植物快速生長(zhǎng)覆蓋，又要兼顧植物多樣性、立體化。在具體操作中，應(yīng)該以地帶性植被、鄉(xiāng)土植物為基調(diào)，適當(dāng)引進(jìn)適于本地生長(zhǎng)條件的野生植物和外地植物，構(gòu)建喬、灌、草自然群落的主體生態(tài)模式。
（8）掛網(wǎng)及錨桿材料的選配旨在加固噴混基材，減少雨水對(duì)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(wǎng)。所用的網(wǎng)一般是鍍鋅鐵絲網(wǎng)網(wǎng)幅規(guī)格2.0×20m=40㎡，網(wǎng)眼Φ4～5㎝，網(wǎng)平行對(duì)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
我國的道路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，發(fā)展十分迅速，尤其是最近幾年的高速公路建設(shè)和采石場(chǎng)的生態(tài)修復(fù)，更是成績(jī)斐然。然而，高速公路建設(shè)與礦（石）開采是以破壞生態(tài)環(huán)境為代價(jià)的一項(xiàng)現(xiàn)代化工程，其開挖路塹、填筑路堤，都導(dǎo)致原生植被破壞、動(dòng)物棲息地破壞、水土侵蝕、出現(xiàn)了大量石質(zhì)邊坡和*露山體等一系列生態(tài)環(huán)境問題，因此恢復(fù)和重建高速公路邊坡及路側(cè)兩旁的自然生態(tài)植被勢(shì)在必行。隨著人們環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，要求對(duì)大量*露的巖石邊坡給以植被恢復(fù)。但巖石邊坡通常不具備植被賴以生長(zhǎng)的土壤條件和養(yǎng)分條件，并且坡度一般都較大，雨水極易沖刷坡面，故巖石邊坡的生態(tài)防護(hù)成為高速公路建設(shè)中的研究熱點(diǎn)和施工難點(diǎn)。
對(duì)石質(zhì)邊坡的防護(hù)，以前通常采用單純的工程技術(shù)，如漿砌塊石、干切片石、噴射砼等，由于施工復(fù)雜、造價(jià)昂貴而且影響公路兩側(cè)的環(huán)境和生態(tài)景觀已逐漸地被淘汰。目前，在發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，已普遍采用生物防護(hù)及生物與工程措施相結(jié)合的生態(tài)防護(hù)技術(shù)。在處理石質(zhì)邊坡的各生物防護(hù)技術(shù)中，植被恢復(fù)效果最為明顯，并且近兩年發(fā)展最快的是噴混植生技術(shù)。
一、噴混植生技術(shù)的發(fā)展
1、基本概念
噴混植生技術(shù)是以工程力學(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)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巖面上，形成近10㎝厚度的具有連續(xù)空隙的硬化體，種子可以在空隙中生根、發(fā)芽、生長(zhǎng)，而一定程度的硬化又可防止雨水沖刷，從而達(dá)到恢復(fù)植被、改善景觀、保護(hù)環(huán)境的目的。它是集巖石工程力學(xué)、生物學(xué)、土壤學(xué)、肥料學(xué)、園藝學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)等學(xué)科于一體的綜合環(huán)保技術(shù)，其核心是通過成孔物質(zhì)的合理配置，在巖石坡面上營造一個(gè)既能讓植物生長(zhǎng)發(fā)育，而種植基質(zhì)又不被沖刷的多孔穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使建植層固、液、氣三相物質(zhì)基于平衡。噴混植生技術(shù)實(shí)現(xiàn)了邊坡防護(hù)和景觀綠化兩大功能的完美結(jié)合，是環(huán)境保護(hù)和國土綠化工程的一大突破。
2、噴混材料的選擇
噴混材料是噴混植生技術(shù)的關(guān)鍵，是國內(nèi)外研究的核心。北京金元易生態(tài)工程技術(shù)中心組織專家并聯(lián)合深圳萬信達(dá)、貴州高速、浙大草原所、北京路域等友好單位經(jīng)過多年研究與開發(fā)，在噴混基材的選擇與配比有較成熟技術(shù)。
噴混材料的選擇包括土壤、有機(jī)質(zhì)、肥料、保水材料、粘結(jié)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(wǎng)和錨桿材料的選配?，F(xiàn)簡(jiǎn)述如下：
（1）土壤是營造植物長(zhǎng)期生長(zhǎng)提供養(yǎng)分儲(chǔ)存養(yǎng)分的基礎(chǔ)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(dāng)比例配合使用。土壤要保持干燥，過篩，去除粗的顆粒和雜質(zhì)后用于噴播。
（2）有機(jī)質(zhì)是為植物提供養(yǎng)分和根系生長(zhǎng)空間的基礎(chǔ)材料，有泥炭、鋸末、秸稈、糠殼等。其中，泥炭以其獨(dú)特的輕質(zhì)、持水、透氣和富含有機(jī)質(zhì)而成為選擇，它可以蓄水保水，防止板結(jié)，改善土壤物理性質(zhì)，保持肥效的持久。
（3）肥料旨在為植物生長(zhǎng)提供充足營養(yǎng)，通常采用化學(xué)復(fù)合肥、尿素、長(zhǎng)效氮肥和生物肥。
（4）保水材料（保水劑）是為了在水分豐裕時(shí)吸收水分，在植被層中形成“儲(chǔ)水庫”，待天氣干燥時(shí)為植物提供水分的高分子材料。因?yàn)閲娀熘采ㄖ矊雍穸韧ǔ］^薄，且?guī)r體面為不透水層面，使得植物種子的發(fā)芽和生長(zhǎng)對(duì)氣候相當(dāng)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(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵。
（5）粘結(jié)劑在于其膠結(jié)作用使噴混基質(zhì)與巖面粘結(jié)和噴混基質(zhì)硬化，從而避免雨水等對(duì)種植基質(zhì)造成侵蝕、沖刷，防止水土流失。在巖石邊坡生態(tài)防護(hù)中最常用的粘結(jié)劑是運(yùn)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(jī)粘結(jié)材料。
（6）pH緩沖劑是為了營造植物良好生長(zhǎng)的適宜pH，因?yàn)楣杷猁}水泥呈強(qiáng)堿性，不利于種子生根、發(fā)芽和生長(zhǎng)，所以常加入一定量的酸性中和因子，作為緩沖劑調(diào)節(jié)噴混基質(zhì)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(yīng)考慮氣候適應(yīng)性、土壤適應(yīng)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(hù)坡的同時(shí)還需考慮園林景觀綠化，這既要植物快速生長(zhǎng)覆蓋，又要兼顧植物多樣性、立體化。在具體操作中，應(yīng)該以地帶性植被、鄉(xiāng)土植物為基調(diào)，適當(dāng)引進(jìn)適于本地生長(zhǎng)條件的野生植物和外地植物，構(gòu)建喬、灌、草自然群落的主體生態(tài)模式。
（8）掛網(wǎng)及錨桿材料的選配旨在加固噴混基材，減少雨水對(duì)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(wǎng)。所用的網(wǎng)一般是鍍鋅鐵絲網(wǎng)網(wǎng)幅規(guī)格2.0×20m=40㎡，網(wǎng)眼Φ4～5㎝，網(wǎng)平行對(duì)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