三维网喷播植草护坡.docx
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三维网喷播植草护坡
植被网施工示意图
在高速公路建设中,挖方路段形成裸露的路堑坡面,既破坏了植被,有损生态平衡,又极易受风雨等的侵蚀,导致水土流失,危及公路的安全。
过去常采用浆砌条石或水泥喷浆等构造物进行护坡处理,随着人们环保及审美意识的提高,需对裸露的坡面进行绿化处理,以防止坡面的侵蚀和风化,恢复自然植被,在绿化的同时起到美化的作用,以求达到“人在车中坐,车在画中行”的意境。
现土质坡面绿化方法已在多条高速公路应用并取得很好的效果,但岩质坡面绿化效果不太理想。
土壤和水分是植物生长的必要条件之一。
对于岩质坡面,其硬度大、土壤少甚至无,植物生根、发育非常困难。
因开挖后的岩质边坡大多较陡,在坡面上回填的种植基质往往难以固定,即使一时附着,还会因降雨、流水及大风等遭到流失,使种植基质连同生长的植物一起滑落、崩塌。
因此,岩质边坡绿化需具备两个基本条件:
一是坡面上必须有植物能赖以持续生长的种植基质,二是种植基质能永久固定在岩面上。
1.1传统的岩质坡面绿化方法
岩质坡面传统的绿化方法是在坡脚栽植攀缘植物、坡顶栽垂吊植物或在岩面上挖种植槽或鱼鳞坑栽植攀缘、垂吊植物及花灌木等实现绿化。
这些方法简单易行,但施工速度慢,养护困难,成活率低,重要的是岩面达到完全覆盖往往需要很长的时间。
1.2挖沟挂网喷播植草技术
挖沟挂网喷播植草技术是指在坡面上按一定的行距人工开挖楔形沟,在沟内回填适宜于草种生长的土壤、养料、土壤改良剂等种植基质材料,然后挂三维植被网,再覆盖基质材料喷播植草。
2设计原则
选择植物护坡方法时,要充分了解该施工区域内岩质边坡的结构,结合当地的地质、气候条件,选择经济性、观赏性好及施工方便的最佳方法。
一般来说,应遵循以下原则:
2.1硬岩边坡,如花岗岩、闪长岩、中生代砂岩,表面坚硬、不易风化、龟裂少且稳定性好时,除特殊要求外,一般不考虑采用挖沟植草护坡方法。
2.2软岩边坡,如岩浆、凝灰岩、页岩、第3纪泥岩、粉砂岩等,根据其是否易风化、是否会砂土化及龟裂的多少可采用挖沟挂网喷播植草技术。
2.3易风化硬岩如蛇纹岩、粘板岩等开挖后在短时间内风化为砂土或沿裂隙分解为细片的岩石,按软岩边坡处理。
三维植被网
三维植被网护坡技术综合土工网和植被护坡的优点,可有效地解决岩质边坡、高陡边坡防护问题。
应用实例表明,三维植被网护坡对边坡的稳定极为有利,防护效果非常好。
关键词:
三维植被网;
三维植被网
机理;喷草;施工工艺
近年来出现的三维植被网护坡技术不仅显著提高了边坡的整体和局部稳定性,而且还有利于边坡植被的生长,同时工程造价也较低,符合边坡工程的发展方向,在我国水土保持中有很大的应用价值。
一三维植被网护坡的基本原理
1.三维植被网护坡的概念
三维植被网护坡是指利用活性植物并结合土工合成材料等工程材料,在坡面构建一个具有自身生长能力的防护系统,通过植物的生长对边坡进行加固的一门新技术。
根据边坡地形地貌、土质和区域气候的特点,在边坡表面覆盖一层土工合成材料并按一定的组合与间距种植多种植物。
通过植物的生长活动达到根系加筋、茎叶防冲蚀的目的,经过生态护坡技术处理,可在坡面形成茂密的植被覆盖,在表土层形成盘根错节的根系,有效抑制暴雨径流对边坡的侵蚀,增加土体的抗剪强度,减小孔隙水压力和土体自重力,从而大幅度提高边坡的稳定性和抗冲刷能力。
三维植被网示意图
2.三维植被网的护坡机理
植被的抗侵蚀作用是通过它的三个主要构成部分来实现的:
一是植物的生长层(包括花被、叶鞘、叶片、茎),通过自身致密的覆盖防止边坡表层土壤直接遭受雨水的冲蚀,降低暴雨径流的冲刷能量和地表径流速度,从而减少土壤的流失;二是腐质层(包括落叶层与根茎交界面),为边坡表层土壤提供了一个保护层;三是根系层,这一部分对坡面的地表土壤加筋锚固,提供机械稳定作用。
一般情况下,在植物
生长初期,由于单株植物形成的根系只是松散地纠结在一起,没有长卧的根系,易与土层分离,起不到保护作用。
而三维网的应用正是从增强以上三方面的作用效果来实现更
彻底的浅层保护。
一是在一定的厚度范围内,增加其保护性能和机械稳定性能;二是由
于三维网的存在,植物的庞大根系与三维网的网筋连接在一起,形成一个板块结构(相
当于边坡表层土壤加筋),从而增加防护层的抗张强度和抗剪强度,限制在引起的“逐渐破坏”(侵蚀作用会对单株植物直接造成破坏,随时间推移,受现象的扩展,最终限制边坡浅表层滑动和隆起的发生。
冲蚀情况下损面积加大)
3.三维植被网护坡的作用
三维植被网护坡技术综合了土工网和植物护坡的优点,起到了复合护坡的作
用。
边坡的植被覆盖率达到30%以上时,能承受小雨的冲刷,覆盖率达80%以上时能
承受暴雨的冲刷。
待植物生长茂盛时,能抵抗冲刷的径流流速达6m/s,为一般草皮的
2倍多。
土工网的存在,对减少边坡土壤的水分蒸发,增加入渗量有良好的作用。
同时,
由于土工网材料为黑色的聚乙烯,具有吸热保温的作用,可促进种子发芽,有利于植
物生长。
4.快速防护措施
⑴当工期与植被培植期发生矛盾,在工程刚竣工即进入暴雨季节时,需采取“加筋草皮”对工程进行快速防护,以便竣工后即可得到全面覆盖的防冲刷植被。
“加筋草皮”采用三维植被网在草坪种植场或工地附近的空地上预先培植好草皮,成坪后即可整卷或分块卷起,然后铺设至需防护的边坡上。
⑵在难以治理的干旱地区,可使用土壤凝结剂,把选择好的适合的草籽,经过特殊处理后,与土壤凝结剂拌和喷洒(也可以先播草籽,而后再施用土壤凝结剂)。
经土壤凝结剂处理后的坡面,草籽和土壤不会因风吹雨淋而流失,同时凝结剂又降低了土壤中水分的蒸发,在一定程度上保证了草籽的水分供应,大大提高草籽的成活率。
1材料与方法
1.1试验方法
采用三维网喷播植草技术。
该技术形成的三维网边坡生态防护体系由锚杆、EM3型三
维网、网间营养料和网面草籽混合层组成。
其中锚杆起稳定边坡和悬挂三维网的作用;三
维网为土壤提供一个三维的储存空间,并与土壤层相互结合形成具有一定强度的护坡体系;
网间土壤层为草籽提供生长基质和养分。
该技术成功的关键在于草籽混合层和土壤层的配方。
1.2土壤层配方
造浆每立方米使用砂
质粘土800kg,水泥
60kg,糠60kg,磷肥
10kg,有机肥
10
kg,复合肥5kg,保水剂
0.2kg,土壤稳定剂
2kg,水90kg。
1.3草籽混合层配方
造浆每立方米使用砂质粘土720kg,草籽3kg,复合肥8kg,磷肥
kg,水泥90kg,糠100kg,水80kg。
其中草种及其质量配比分别为
喜草25%,野花生20%,灌木种子5%。
10kg,有机肥10
:
狗牙根50%,百
A:
三维植被网,亦称土工网垫,是以热塑
性树脂为原料制成的三维结构,其底层
为具
有高模量的基础层,
一般由1-2层平网组成,上覆起泡膨松网包,包内填种植
土和草籽,
具有防冲刷和有利于
植物生长的两大功能。
即在草皮未形成之
前,可保护坡面免受雨水侵
蚀;草皮长成后,草
根与网垫、泥土一起形成一个牢固的复合
力学嵌锁体系,还可起到坡
面表层加筋的作用,
有效防止坡面冲刷,达到加固边坡、美化
环境的目的。
挂三维网喷播植草绿
化一般适用于坡比不陡于1:
0.75,坡高小于10米的路堑边坡,岩
性为土质、强风化软
质基岩,要求边坡自身稳定。
此方法也作
为预制菱形砼框格内填土绿
化、框架内填土绿化
等方法表面工程。
本工程适应使用此方法
施工的地段有K0+950-
K1+300L、K1+400-K2+000L、K2+000-K2+600L一级边坡位臵。
B、挂三维网喷播植草绿化对材料的要求
(1)三维植被网
a、生产厂家具有ISO9001质量认证,具有大规模生产的实力,三维网必须符合国家环保要求。
b、EM3型三维网共三层,底部两层为双向拉伸网,上≥12mm,单位面积质量≥260g/m2;纵、横向拉伸强度≥
部一层为非拉伸挤出网,厚度
1.4kn/m,幅宽不窄于1m、
1.5m、2.0m要求焊点牢固,颜色为黑色或绿色。
(2)喷播材料
a、喷播绿化的喷浆混合物中需加入如下的材料:
草种、有机复合肥(N、P、K)、土壤改良剂、纤维(或纸浆)、着色剂、保水剂、粘合剂、水等。
粘合剂用量不宜过多,否则影响种子发芽,根据边坡缓、陡情况而定,一般缓边坡用量较少。
b、种子:
喷播应选用适应区域气候条件的、抗干旱、耐贫瘠草种。
鉴于重庆地区冷暖型草种混播效果不好,由于本工程正处于4-7月份施工播暖季型草种为主,9-10月份喷播冷暖季草种为主,一般用量30g/㎡。
草种中还要求加入适量的草花种子和灌木种籽。
草花种子和灌木种籽
按设计图提供的品种选用:
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草种:
冷季型选择高
羊茅、多年生黑麦草;暖季型选择狗牙根
、狼尾草、白三叶等;
草花:
野菊、二月兰
、虞美人、旱金莲、地被菊、常夏石竹、
紫花苜蓿等,也可人工培
育后移栽;
灌木种子:
选用马桑等。
每处边坡喷播(
、猪屎豆、多花木兰、银合欢、木豆、山毛豆、紫穗槐、紫花苜蓿或点播)1-2种灌木种籽,要求成活后每平方米3-4株。
(3)材料加入顺序:
先加入纤维、种子、肥料、水,待水加到2/3开始搅拌,边搅拌边缓慢加入粘合剂,充分搅拌,形成均匀的溶液后再喷播。
切忌先加入粘合剂和土壤改良剂再加水。
C、种植土
挂三维网网包回填种植土(泥):
细粒土土壤团粒小于三维网网孔,喷射或人工覆设泥浆由细粒土调制,其稠度由现场试验确定,以便于覆设为宜。
3材料的选择3.1基质材料
种植基质材料主要有土壤、有机质、化肥、保水剂、接合剂、pH缓冲剂、水及草种。
3.1.1土壤土壤可因地制宜,选择就近的
沙壤、壤土或黄土。
要保持干燥,过筛
,去
掉粗的颗粒物及杂物
。
3.1.2有机质常采用的有机质有泥炭土,
泥炭土有机物持水量很高,通气性良好
,其
独特的轻质、持水、
透气和富含有机质特点,可蓄水、保水,
防止板结,改善土壤物理结
构,并保持肥效的持
久力。
3.1.3化学肥料
加入一定量的缓释全价肥有利于植物生长后
期肥料的持续供应。
3.1.4保水剂岩体面基本上为不透水层面
,易反射辐射热。
因此,岩面上植物种
子的
发芽和生长对气候相
当敏感,稍一干旱植物凋败枯萎。
此时加
入保水剂是岩面上植物得以
正常生长发育的关键
。
保水剂可吸收自身数百倍至数千倍的水
分。
这些水分不易被一般物
理方法挤排出来,而
植物根系却能吸收贮存在保水剂中的水分
。
保水剂可将偶尔的降雨迅
速而膨胀成凝胶将水
分贮存起来,干旱时便慢慢地释放给根系
。
3.1.5接合剂与pH缓冲
剂为了避免雨、风、雪等因素对种植基质
造成侵蚀、冲刷,必须在种植基质中加
入适量的
接合剂,以促使基质
与岩面粘结和基质硬化。
常用的接合剂是
普通硅酸盐水泥。
水泥呈碱
性,一般来说对种子
的生根、发芽是有害的,因此其用量必须
控制得当。
掺入水泥的同时,
可加入一定量的碱性
中和因子,如磷酸作为缓冲剂以调节基质
pH值。
3.1.6用水就近利
用,用水量根据实际
情况而定。
3.1.7植物种子选择及配比岩体坡面上种植基质厚度薄,环境恶劣,植物除因地制宜
,
选择适应当地气候的
种类外,还要特别注意选择抗旱性、抗逆
性强的品种。
西南地区适合
喷混绿化的草种主要
有百喜草、狗牙根、画眉草、高羊茅、白
三叶等。
实际应用中多以一
种植物为主,多种草
籽混播,以便增强适应性。
为了丰富景观,可加入一定比例的草花
种子,如波斯菊、金
鸡菊等。
由于风化岩上常有灌木和乔木自
然侵人岩体,还可在喷播时
加入少量银合欢、丁
香、胡枝子等灌木种子。
3.2辅助材料
3.2.1三维植被网采用约15mm的三维三层植被网,底网为两层,网包一层或约
18mm的
三维四层植被网,其
底网为两层,网包两层,原材料为聚乙烯
,质控抗拉强度分别为
≥1.6±0.2KN/M,≥2.4±0.4KN/M,单位重量分别为300g/m2和350g/m2,幅度可选定。
3.2.2U型J型钢钉,起固定作用,用直径
6mm钢筋预制。
3.2.3无纺布:
无纺布作为植物养生网能防止种子和土壤受暴雨冲刷造成流失,也可适
当遮阴,防止土壤干燥,使种子更容易发芽,无纺布可选16-20g/m2热合或热粘型无纺布。
4施工工艺4.1坡面修整
高速公路路堑坡面因山势和征地等原因,一般都较陡急,修整前边坡因暴露风化,碎
落,形式凹凸不平。
在进行绿化前应按设计要求,对边坡不平整处进行人工修坡,清坡平
整度宜控制好,并把坡顶和可视断面一并修整,保持坡体线条明畅,
4.2在岩石坡面上人工开挖楔形沟,楔形沟竖向保持直立,横向设置5%的倒坡以保证填土的稳定,沟间距离为300-400mm。
4.3回填基质材料
沟内回填富含有机肥料的基质材料,土壤和基材必须事先混合均匀,并保持一定的湿度。
适当洒水以确保坡面潮湿,再挂三维网并用U形J形钉固定,网上撒细粒土经多次噴
水沉降以覆盖三维网网包。
也可采用灌浆法对三维网灌浆,还可通过喷混机,将表土均匀喷到三维网上,直到全面覆盖三维网。
4.4喷种
采用液压喷播机,将种子、保水剂、肥料、纤维混合料均匀喷播在坡面上,喷播完成后,视情况可撒少许细土覆盖表面。
4.5覆盖
南方雨水较多,可在喷种后覆盖无纺布以防止雨水冲刷。
并可在干热季节适度遮阴,利于种子萌发。
4.6养护
喷播后应浇水使土壤
保持湿润状态。
在春天
5-10
天左右发芽,一个月成坪
。
成坪后
进入正常养护。
D、.路堑边坡挂三维网喷播植草施工工艺
a.人工清除坡面至平整,并辅以喷药,以
抑制野草生长。
b.将稻草切成5-10cm长拌合在种植土中,人工将坡面补平顺;对于直接挂三维网的边
坡,要求覆3-5cm厚的土壤于平整好的坡面上,覆土厚度视土壤类型和坡面平整度而定,
根据坡面的干湿情况,用水将坡面浇湿,浇水量以土壤不出现浮土和粉尘土为宜(或喷播泥
浆)。
坡面覆土后要求起伏小于5cm/2㎡。
c.三维网垫沿坡面从上而下铺挂,整平,用木钉(或U形钉)固定网垫,木钉(或U形钉)交
错排列,坚向间距50cm,横向间距70cm,间距应根据坡比、坡高进行调整,以确保网垫紧
贴于坡面上,要求固定牢靠,不鼓包,不翘起,三维网平顺。
d.坡脚三维网埋于填土内,坡顶必须采用埋压沟固定三维网,并确保地表水不会顶浸入坡体填土内造成三维网和填土剥离、失稳。
沿坡
e.铺设第二幅三维网时,与已铺好的第一
幅三维网搭接
10-15cm,搭接处用木钉(或U
形钉)固定。
f.三维网处治范围周边应将三维网卷边5-15cm,搭接处用木钉(或U形钉)压边,使三
维网与周边构造物接
触密合。
g.网垫全部铺通、固定平整后,三维网上
必须覆泥,以覆盖网包并确保覆土和网
下填
土形成一整体,防止
表面形成空壳。
覆泥方式为:
采用泥浆泵
喷射(或人工倾倒)种填土添
加营养泥调制成的泥
浆,边喷射(倾倒)边人工擀压,使泥浆完全覆盖三维网。
施工
中应严
格控制营养泥的稠度
,过稀则喷后易流失,过干则不易擀入网
包内,且失水收缩开裂。
h.采用液压喷播机将混有种子,肥料、土
壤改良剂、种子粘结剂、保水剂和水的
混合
物均匀喷洒在坡面上
,喷播完后,可视情况撒少许土,以覆盖
网包为宜。
i.覆盖无纺布(要求单位面积质量≥14g/㎡)并及时洒水养护,直至植草。
j.养护分
前中后期养护,前期
养护60天,喷灌水为主,经常保持土
壤湿润,以促进种子发
芽和快速
生长覆盖;中期靠自
然雨水养护,遇旱,月喷
1-2次水;后期养护每月喷水2次,并追施
氮肥,促苗转青。
发
现病虫害时应及时喷药,防止蔓延。
二施工工艺
1.边坡处理
将边坡上杂石碎物清理干净,将低洼处回填夯实平整,确保坡面平顺。
2.铺设三维网
⑴铺设将三维植被网沿坡面由上至下铺于坡面上,网与坡面之间保持平顺结
合。
⑵预埋三维网铺于坡顶时需延伸40~80cm,埋于土中并压实。
⑶锚固将三维网自下而上用ф6mm以上的U型钢筋将三维网固定,U型钢筋长约15~30cm,宽约8mm,U型钢筋间距约1.5~2.5m,中间用8﹟U型铁钉或竹钉进行辅助固定。
⑷覆土三维植被网铺设完毕,将泥土均匀覆盖于三维植被网上,将网包覆盖住,直至不出现空包,确保三维植被网上泥土厚度不小于12mm。
然后将肥料、生长素、粘固剂按一定比例混合均匀,施洒于表层。
肥料为氮:
磷:
钾=15:
15:
15或氮:
磷:
钾=10:
8:
7的复合肥及含N有机质,肥量约为30~50g/㎡。
3.喷播
覆土回填完毕,进行液压喷播,即将草籽(按每平方25克左右喷播)和促使其生长的附着剂、木纤维、肥料、生长素、保湿剂及水按一定比例混合搅拌,形成均匀混合液,通过液压喷播机均匀喷洒于坡面上。
4.覆盖
喷播植草施工完成之后,在边坡表面覆盖无纺布,以保持坡面水分并减少降雨对种子的冲刷,促使种子生长。
若温度太高,则无需覆盖,以免病虫害的发生。
5.养护管理
喷草施工完成之后,必需定期进行养护,直到草坪成坪。
待草坪长至5cm左右时,即可揭开无纺布。
1.4施工工艺
(1)修整坡面使之达到设计坡比,并确保坡面平整;
(2)按设计要求钻孔并放置锚杆,然后注浆,在砂浆凝固前不得碰撞锚杆;
(3)从坡顶开始自上而下铺设三维网,前后两网之间的搭接长度大于10cm,对于个
别不平整的坡面用锚钉固定,使三维网紧贴坡面;
(4)将按配方调制后的粘土用喷浆机自上而下喷敷在坡面上,喷射厚度不小于8cm,并确保坡面平整,无网包外露、空包或压包现象;
(5)将草籽混合料用喷射机喷播,喷射厚
度不小于
7cm,喷播过程应连续,喷播完
成后将喷射机和输料管内的积料清除于净;
(6)喷播后,在坡面覆盖无纺布,以保持坡面水分,减少降雨对种子的冲刷,并籽生长期间适当浇水、补种、清除杂草和防治虫害等。
在草
1.5质量检查和验收标准
(1)质量检查标准;喷播后5~10d,草种陆续发芽,达85%以上,喷播区域呈现绿
色;30d后,草坪覆盖率在75%以上,平均高度10cm以上,可初步防止普通降雨对表土
的冲刷;
(2)验收标准:
施工完成后3个月进行验收,要求坡面平整,植草覆盖率在上,草生长均匀,颜色正常,平均高度达15cm以上。
90%以
2结果与分析
2.1试验结果
在喷播后
10d,草种发芽达
85%以上,喷播区域呈现绿色;
60d
后,草的平均高度达
10cm以上,覆盖率达
雨后检查,供试坡面
利用三维植被网不仅
75%以上,初显绿化效果。
在第67天经历了降雨量达300mm的暴雨,
仅有局部损坏,大部分完好,初步防止了降雨对表土的冲刷。
这说明
使石质边坡能够植草绿化,而且边坡综合防冲刷能力及对雨水径流的
分散能力较强,从而
达到绿化与固土护坡的效果。
试验采用的
配方也适宜当地的气候条件。
2.2经济技术特点
(1)该技术施工方便快捷,每套设备平均
可施工100m2/台班;
(2)通过在三维网中客土为植物提供土壤
生长层,使纯石质边坡也可以实现绿化
;
(3)通过锚杆和三维网的连接,能起到稳
定坡面的作用,尤其对于松散、破碎的
石质
坡面,防护效果较框格植草等形式好;
(4)由于植物生长层和草籽混合层中均有
肥料均匀分布,肥料能发挥最大效能,
在草
坪养护管理期间只需定期洒水即可;
(5)工程单价为
87元/m2,造价较护面墙、锚杆挂网喷砼等防护形式低,而防护
效果
不相上下,并且能达
到全坡面绿化的效果。
2.3存在问题及改进方法
(1)部分边坡在喷播12d后草种仍未发芽,这是草种未发育成
熟所至,可用浸种催
芽的方法处理,将草
种用30℃温水浸泡12h,一般喷播
7d后就能发芽;
(2)有些坡面草生长不均匀,这主要是草
籽分布不均匀所致,在喷播时应注意加
强喷
液的搅拌,使草籽分
布均匀;
(3)对后期养护管理过程中出现的干旱、
虫害现象,可按“少量多次”的原则浇
水与
喷洒农药,以保证草
籽的正常生长;
(4)土壤层配方用土过粘,或为了提高边
坡的抗冲刷和凝固能力而加入水泥,均
对草
籽生长不利,这时可
加入珍珠岩粉、煤渣、砂、谷壳、锯末等
提高土壤的透气、透水性;
(5)适合草籽生长的土壤最佳
pH值为5.0~6.5,而当地天然粘土的pH值大都过高
或过低,可用生石灰
、草木灰或硫磺、石膏调节。
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