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，限制在冲蚀情况下引起的“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，受损面积加大）现象的扩展，最终限制边坡浅表层滑动和隆起的发生。

　　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10kg，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10kg，有机肥10kg，水泥90kg，糠100kg，水80kg。

其中草种及其质量配比分别为：

狗牙根50％，百喜草25％，野花生20%，灌木种子5%。

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，上部一层为非拉伸挤出网，厚度≥12mm，单位面积质量≥260g/m2；纵、横向拉伸强度≥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、猪屎豆、多花木兰、银合欢、木豆、山毛豆、紫穗槐、紫花苜蓿等。

每处边坡喷播（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/m