浅谈高速公路边坡绿化基质配比

浅谈高速公路边坡绿化基质配比

近年来，随着基础设施建设的快速发展，中国在云贵川山区修建了大量的道路和公路。在施工过程中，必须挖掘大量山地，这可能会造成生态破坏、水土流失和土砂化，并伴随着次灾难。为此，如何快速修复边坡并保证坡体绿化率，不仅是高速公路景观设计的难题，也是保护生态的重要举措。现阶段境内外高速公路边坡绿化常用方法有挂网喷播技术、植被毯技术、客土喷播技术、生态袋绿化技术、种植孔绿化技术、喷混植生技术、植槽绿化技术、锚喷结构边坡表面绿化、骨架植物防护等云南华坪～丽江高速公路边坡绿化生态防护技术包含挖方边坡挖穴点播喷播绿化、营养袋绿化、挂网喷射厚层有机基材绿化、液压喷播绿化、填方边坡点播绿化等。其中，液压喷播植草护坡是境外近10多年新开发的一项边坡植物防护技术。喷播绿化基质属于生态型土料，由保水剂、肥料、土壤、纤维等按比例混合而成，喷附于边坡，提供植被所需的水分养分，且具有一定的稳固性。其特点是施工容易、速度快、施工效果好，且草籽喷播发芽快、整齐，喷播一个月后坡面植物覆盖率可达70%以上，2个月后具备防护、绿化功效，适用性广，造价较低。1项目总结1.1边坡防护整地项目采用了厚层基材客土喷播、表层挂三维网客土喷播、不挂网客土喷播等绿化技术，适用于土建已作防护网或三维植被网的边坡。施工工艺流程主要为清理坡面→铺设三维植被网或柔性防护网→回填种植土→喷播植草→覆盖无纺布养护等。施工过程中，首先将含有纤维、种子、肥料、水、黏结剂、土壤改良剂的混合物喷洒在护坡上，再撒少许土粒，以覆盖种子，然后覆盖无纺布，待幼苗长到5～6cm或2～3片叶时揭掉无纺布进行日常养护。过程中需及时浇水和施肥，促进苗木生长，同时进行病虫害防治。待种子发芽后，对局部裸露区域，应及时喷补，确保绿化护坡效果。边坡防护剖面示意图如图1所示。坡体采用锚杆与铁丝网进行坡面防护，主次锚杆交替布置，并与铁丝网固定。喷播厚度为10cm，包括7cm厚基层喷播和3cm厚度的表层喷播。喷播基材中包括有机质、耕作土、保水剂、黏结剂，含量分别为3%、74.1%、2%、0.3%；同时含有一定量的泥炭土。试验段发现，综合生态防护边坡上整体草、灌生长覆盖率偏低，以致边坡绿化整体合格率偏低。经检查，影响生态边坡草、灌生长覆盖率偏低的主要原因是草、灌发芽率低、生长不良。对此，设计多组不同基材成分配比的正交试验，统计研究不同基质配比条件下狗牙根生长高度、发芽率及不同基材配比试验植物覆盖率，以获得最适宜本项目的基材配比。1.2植物植被ph值及基质配比目前常用的基质材料主要由有机质、黏结剂、保水剂、纤维、土壤、pH值调节剂等组成。其中，有机质能提高绿化基质的保水保肥性，为植物提供所需的营养成分；保水剂可控制释放植物生长所需的水分；纤维可提高土壤渗透系数，为植物根系生长提供所必需的水分和氧气，使得土壤不易板结、固定保存氮素；pH值是影响土壤肥力的重要要素之一，因此基质一般需掺入一定量的pH值调节剂。边坡绿化技术中的难点就是pH值的调整和植生基质的配比问题。pH值的大小能否适宜所栽培的植物，关系着植物前期发芽、生长问题。基质配比的合理性关系到客土的开裂与剥离、植坪的成与否，也就是说配比的合理与否关系着整个边坡绿化工程成败。本项目以泥炭、水泥、土壤改良剂、pH值调节剂、保水剂、纤维、土壤为基质原料，通过调整其中5种因素不同掺量，对绿化基材的最优配比进行研究。2试验设计2.1带加剂用量对比试验厚基材喷播技术作为边坡植被修复技术之一，其主要环节是绿化基材的配比。因边坡地质条件、岩体物理化学性质不同，所要求的基材成分也不完全一样，泥炭、水泥、土壤改良剂（PAM）、保水剂、纤维5种成分在基材中起着最重要的作用。本次试验选取以上5个因素，通过调整5个因素掺量，对不同比例的基材配比与施工使用的配比进行了发芽率的对比试验。具体试验基材配比如表1所示。2.2粗粒度与颗粒度首先在施工所在地采集土壤，粉碎后风干，用8mm的筛子过筛，除去粗颗粒。按表1正交试验设计用天平称取每一试验号中所需的水泥、土、腐殖质混合物等，并将每组试验各物质搅拌均匀，填充入10cm×10cm×10cm的方格中。室内配比试验过程如图2所示。2.3测量为了能较好地比对不同基材对植物发芽、生长、覆盖率等方面的影响，本试验采用了狗牙根植物作为试种对象。狗牙根的试种量为10g/m3不同基质配比对利用的虎林市形貌、生长高度和覆盖率的影响(1）不同基材出芽率的测定。自试种后起记录狗牙根的出芽情况，直到出现最大出芽率。从试验记录来看，狗牙根在试种的第3天开始发芽，在一周时达到最大发芽数。之后，狗牙根棵数几乎没有发生变化，仅有极少数出现幼苗死亡情况。为了更直观地反映不同基材出芽率的情况，统计了不同基材配比的最大发芽数，以基材编号为横坐标、最大出芽幼苗棵数为纵坐标，绘制不同配比条件狗牙根出芽数如图3所示。由图3可知，最大出芽基材是5号，出芽数为300棵；最小出芽基材是3号，出芽数为160棵；平均出芽数为231棵。其中高于平均出芽水平的有1号、4号、5号等3组；而原施工配比即7号基材出芽幼苗率数量为220颗，低于平均水平；3号、6号出芽数量最低，均低于200棵。试验结果显示不同基材配比对出芽率影响较大，最高出芽率与最低出芽率之比为1.88，最高出芽率与平均出芽率之比为1.36。(2）不同基材植物生长高度测定。在7种基材中，狗牙根发芽的快慢不完全一样，大都在播种3d后出芽。从出芽后起，根据时间要求，按时测量1号～7号基材中狗牙根的生长高度。为了比对基材中泥炭、纤维、水泥、土壤改良剂和保水剂等5个关键因素对植物的影响，以时间为横坐标，狗牙根高度为纵坐标，绘制7种基材中狗牙根的时间—生长高度曲线，如图4所示。从图4能够看出，在20d之前，7种基材的植物高度约2cm;20d之后，植物高度差别开始变大；到28d时，最高的植物高度达5.6cm(3号、5号基材），最矮的仅为2.6cm(4号、7号基材）。因此，通过对比可知，狗牙根生长高度最好的为3号和5号，生长情况居中的为1号、2号、6号，生长最差的为4号与7号。(3）不同基材植物覆盖率测定。覆盖率在一般情况下可反映植物对土壤环境，即土壤pH值、温度、养分以及土壤结构和通透性等的适应性。植株覆盖率高，说明土壤条件适合植物生长，反之则说明土壤条件不适合植物生长。因此，在植物出苗后，试验分析了不同基质配比对植物覆盖率的影响。图5为播种60d后，1号～7号基材狗牙根的覆盖率情况。由图5可知，除了3号与6号的覆盖率较低（分别为65%、70%）外，其余的覆盖率都大于70%，平均覆盖率达到81.4%。其中1号、4号与5号等3组配比基质的覆盖率达到90%以上。(4）最优极值配比分析。本文按综合权重评分法确定基质的最优配比。该方法综合考虑了不同基质配比条件对出芽苗数、植物生长高度及植物覆盖率等3项指标的影响。对狗牙根播种后最大出芽幼苗数、28d后茎的生长高度及60d后的覆盖率进行评分，结果分别见表2、表3和表4。然后，以3者的分值为基础，按40%、30%、30%的权重，计算出综合分值，结果见表5。按照试验结果，就不同基材对植物发芽数量、生长高度、覆盖率的综合分值进行比较。可知，针对本项目施工的生态边坡，宜采用5号基材配比，即泥炭∶水泥∶土壤改良剂∶pH值调节剂∶保水剂∶纤维∶土壤=225∶225∶0.75∶37.5∶2.25∶81.9∶991.51。所选定的基材配比相比原施工使用的基材配比，覆盖率将从75%提高到97%。为此，基于室内试验成果，本项目采用了5号基材配比，并应用于现场边坡绿化试验段工程。施工中，进一步加强了现场施工质量控制，包括修整突出部位、客土填补凹陷部位，以便进一步提高坡面平整度。同时，加强无纺布覆盖层绑扎牢固程度，并在风雨天气后及时检查无纺布覆盖情况。现场实际应用表明，通过采取以上技术和控制措施后，狗牙根植物生长高度、发芽率及覆盖率均较好，实际效果如图6所示。4不同材料配比的植物试验结果对于工程应用的指导意义本文通过设计室内正交试验，以狗牙根作为试验植物，将泥炭、水泥、土壤改良剂、pH值调节剂、保水剂、纤维、土壤物质等混合成不同配合比的基质土，然后对不同配比绿化基质土进行了研究，得到了以下研究成果。(1）快速修复边坡并保证坡体绿化率，不仅是公路景观设计的一大重点环节，同时也是生态保护的重要举措。为此，本文采用泥炭、水泥、土壤改良剂（PAM）、保水剂、纤维等原料混合配制成基质土，以狗牙根为试种植物设计正交试验，并观测不同配比基材试验的植物生长高度、发芽率及植物覆盖率，结果证明该试验方案科学合理，可以为现场应用提供很好的支撑。(2）按照试验结果，就不同基材对植物发芽数量、生长高度、覆盖率的综合分值进行比较。本项目施工的生态边坡采用5号配比基材，即泥炭∶水泥∶土