邊坡綠化客土噴播技術是將植物生長所需的植壤土(過篩)、營養基質、高分子粘結劑、保水材料、植物混合種子、纖維材料、穩定劑、團粒劑、肥料、生物菌劑,土壤改良劑等材料經專用的機械設備加水攪拌成泥漿狀,并將其噴附在需要綠化的坡面上,形成一定厚度適宜植物生長的基礎營養層,再將混合的植物種子和部分營養基質同樣用專用機械設備噴噴附在營養層面,待通過養護,植物種生長發芽從而實現邊坡綠化、水土保持、美化環境的目的。
邊坡綠化客土噴播技術的發展對于客土噴播綠化技術期初是經交通領域的科研單位、專家學者及相關技術部門從日本、美國、韓國等國外借鑒引進,并對其進行研究,結合我國國情和交通工程建設中形成的各種邊坡具體情況, 不斷地創新改進和實踐論證,逐步完善,經過幾十年的應用發展,已逐步延伸到礦山、市政、水電等工程領域,并形成了一系列的理論和技術體系。那么,邊坡綠化客土噴播技術有哪些要點?
一、施工設備
噴播機、干噴機(錨噴機)、液壓噴播機、車載客土噴播機、團粒噴播機、濕噴機等;
二、輔助設備
鏟車、篩土機、破碎機、粉碎機、裝載機、水車、傳輸機、攪拌機、空壓機、發電機、抽水泵、普通卡車等。
根據設計要求及現場具體情況(場地空間、坡面高度等)選擇合理的設備配置,選擇合理可行的操作性強的噴播機械,有效的利用噴播機具備的性能提高噴作業效率。
三、施工工藝
1、修整邊坡
修整邊坡主要任務是清除邊坡上不穩定的石塊、危巖、浮石、雜物等,把凹凸不平的地方大致整平(填充編織袋等方法),以便讓種植材厚薄均勻,保證作業面的凹凸度平均為±10cm,最大不超過±15cm,若巖石邊坡本身不穩定,應該進行結構加固處理(工程防護措施)。
2、截、排水溝
作為現階段客土噴播技術應用過程中非常重要的組成部分, 其主要通過對修建過程中沒有設置截、排水溝的石質邊坡進行二次處理, 具體來說, 就是對整個坡面可能產生的一系列流水現象進行引流,、倒排,將水引至坡底進而排除。坡面設計必須根據項目區域降雨及邊坡現狀條件(匯水面積和區域),在邊坡的坡頂、坡腳、坡面以及平臺均需要設置坡面截、排水系統,截排水措施是否恰當和合理直接關系到坡面植被的生長。
3、微地形處理
針對高陡邊坡項目(板巖、光滑坡面)通過在掛網錨固時采用植生板、草把子、草簾子、生態棒等進行微地形處理。針對土質平坦的邊坡,可采取在坡面上按照一定間距每隔開一橫向槽(深度5公分左右),以增加坡面的粗糙度,使噴播基材有效的附著坡面。
4、錨桿、掛網(針對特殊類型邊坡需要注意腐蝕性)
按照設計要求,在坡面上布局錨桿位置,并通過相應的設備打孔,錨桿固定,錨桿的規格參數是依據邊坡地勘作為依據設計,必要時結合主副錨桿配置加固處理。然后鋪鍍鋅鐵絲網或高強塑料土工網的種類、規格參數符合項目設計要求,應特別注意網與坡面之間的距離約為種植基材厚度的一半。掛網的目的是讓種植基材在巖石表石形成一個持久的整體板塊。在其掛網和打錨的過程中, 一般采用設計主副錨桿配合加固,主要取決于邊坡地勘巖質結構的判斷,主錨桿錨長度和直徑,副錨桿的長度和直徑相對主錨桿來說有一定程度的減少, 具體情況還需要根據實際施工情況來進一步確定。
5、種植基材噴播
種植基材按比例混合利用專用的噴播設備,與水攪拌均勻,將種植基材根據設計要求厚度噴附在邊坡坡面,常規的噴播設計厚度為8±2cm。由于選用的噴播設備不同,不一定一遍成型,所以嚴格按照設計厚度重復種植基材的噴播,以達到有效的設計厚度,噴射種植基材厚度是后期植物生長的關鍵所在,確保施工質量。
6、噴播植物種子
施工前應充分做好種子發芽試驗,將預先配好的混合種子(喬、灌木種子用80℃熱水浸種1天,草本植物種子在噴播前浸種1-2小時使種子吸水濕潤即可)和泥炭、紙漿肥料等混合材料利用噴播設備直接噴射在種植基材表面上,一般設計要求厚度1-2cm。
7、噴播材料
客土噴播材料的關鍵就是營養基材配方,要根據項目區域地的地質土壤條件、氣候環境因素、項目進度要求、規劃設計布局、合理價格范圍、工程質量保證等確定配置適合植物生長的配方。植壤土:植壤土是噴播綠化中基材的主要材料,為了降低造價,一般取自工程所在地的自然土壤,盡量使用當地的肥土或熟土(壤土、沙壤土)。配置時先將土壤中的石塊、碎石、雜草、雜根等異物剔除,再經過篩(1cm篩網),使其適于噴播機械的作業條件和要求。
8、有機質
有機質是為植物提供養分和根系生長空間的基本材料。對于農田土壤,其中有機質的含量一般占耕層(厚度50 cm左右)土壤總量的0.4%~7%,它是土壤的核心成分和土壤肥力的物質基礎。但是對坡面配置營養基材而言,其厚度一般只在10 cm左右,若要使如此之薄的基材為植物長期維持養分供應,有機質含量就必須大大高于農田土壤的有機質含量。有機質的使用主要是增加土的肥力和保證土壤的通氣性,目前常用的有機質材料有草炭、腐葉土、植物堆肥、餅肥、糠殼等。其中東北泥碳性能最好,它持水量高,通氣良好,其輕質,持水,透氣和含有機質的特點可蓄水保水,防止土壤板結,改善土壤的物理結構,并保持長久的肥效。常用的或有待進一步利用的也有:酒糟、甘蔗渣、蘆葦末、農林廢棄物(發酵處理)。
9、肥料
肥料主要用來供應植物生長所需的速效養分及長效(緩釋)養分,并兼有一定改善土壤性質的作用。根據肥料提供植物養分的特性和營養成分,一般分為無機肥料(化學肥料)、有機肥料和微生物肥料。邊坡客土噴播綠化中一般有機肥,而化學肥料多采用緩釋型復合肥,有機肥主要有牛羊糞、雞糞、家畜肥料,但都必須經過充分的消毒發酵,以免植物生長發育過程產生過多的病害。
考慮到不同植物的生長對營養元素的需求有所差異,而不同肥料對植物生長的營養促進作用也不盡相同,肥料在植被建植中的施用需把握這幾點:在使用無機肥料時宜選用復合肥,如磷酸二銨、尿磷鉀肥等;如果植被建植以木本植物為主,為了在初期抑制草本植物的生長,則此時應選用含氮較少、含磷較多的復合肥;如果需要盡快形成坡面草被,則在初期要促進草本植物的生長,復合肥的養分配比宜含氮較多、含磷較少;若配置的營養基材抗侵蝕能力較差,因易發肥分流失,此時則多用速效肥;若營養基材抗侵蝕能力較強,其中又摻入了較多的有機肥料,此時則應使用緩釋肥或控釋肥,以減少化肥使用量、提高肥分利用率。
10、土壤改良劑
主要功效是通過對土壤性狀、質地和結構的改善,使土壤的理化性質和生物活性得到改良,從而提高肥料的利用率,促進植物的生長發育。根據其材料性質可分為高分子類(如多糖類衍生物、木質素衍生物、聚丙烯酰胺等),有機類(秸稈、殼質粗粉、泥炭、竹炭、鋸木屑等),礦物類(如沸石、石灰、石膏、珍珠巖、蛭石、磷石膏、凹凸棒等)和其他類型(如城市經過處理的污泥、爐灰渣等)。土壤改良劑主要用于對性狀較差的細密和中等質地土壤的物理改良,例如,為了增加細質地土壤的滲透性和持水能力可加入泥炭;為了使土壤疏松、便于根系穿透可加入珍珠巖、爐灰渣等。土壤改良劑還有其他不同的用途,例如,加入沸石、石灰和竹炭等改善酸性土壤;加入石膏、磷石膏等改善堿性土壤。另外,生物土壤改良劑使用也較為普遍。
11、保水劑
保水劑用來貯存并緩慢釋放植物生長所需的大量水分。目前主要有丙烯酰胺—丙烯酸鹽共聚交聯物、淀粉接枝丙烯酸鹽共聚交聯物兩大類,其分子結構有網狀分子鏈,屬具保水涵水作用的樹脂。保水劑自身雖不溶于水,但能夠在土壤中反復進行水分的“吸收—蓄存—釋放”過程,遇水時迅速吸收而膨脹成凝膠將水分貯存起來(吸水量可為自身重量的100倍以上),干旱時緩慢釋放水分供給植物的根系。不僅如此,因有蓄水作用,可減少可溶性養分的淋溶損失,達到節水節肥、提高水肥利用率的效果;因能發生吸水膨脹和失水收縮現象,土壤可在緊實與疏松狀態之間變化,故土壤的物理結構和活性可得到一定的改善。由于保水劑種類繁多,客土噴播綠化時建議選擇吸水重復性好而使用壽命長的丙烯酰胺-丙烯酸鹽共聚交聯物類的較大顆粒產品。
12、粘合劑
粘合劑用于增強配置的營養基材顆粒之間的聚合能力,防止其在坡面上受到水蝕和風化作用而出現流失現象,以增強植物生長基材的穩定性。粘合劑分為有機類和無機類兩種,前者主要有高分子聚合物或者瀝青乳劑,后者包括普通硅酸鹽水泥和離子型無機粘合劑等。高分子聚合物是指由聚丙烯酰胺制劑、聚乙烯醇等構成的非離子均聚物,它遇水后可形成溶膠體,通過較強的膠結作用把分散的土壤粒子黏結成穩固的團粒;瀝青乳液是本身加入特殊的添加劑混合后而形成的一種乳劑,具有強烈的黏附作用,能將土粒聯結起來,形成較理想的團聚體;普通硅酸鹽水泥是指以硅酸鈣為主要成分的水泥加入適量的石膏粉制成的水硬性膠凝材料,遇水后發生結晶作用將土壤粒子粘連;離子型無機粘合劑由石灰、石膏、明礬等構成,它們與土壤混合后,在水的作用下會發生灰化反應生成鈣礬石,其與二氧化碳接觸又發生氧化反應,使結晶效應進一步增強,故可粘連土、沙、礫石的混合物。
13、團粒劑
是一種特殊的粘合劑,但它改善了常規有機類黏結材料收縮性大、易龜裂,而無機類黏合材料堿性大、易產生板結的缺點,是一種增大土壤粘性、促進團粒結構形成的水溶性高分子長鏈聚合物,近年來得到大量應用。其具有很強的絮凝性,當遇水中懸浮的土壤顆粒時,一個分子可以吸附多個土壤顆粒,而一個土壤顆粒又可以與多個分子吸附,可使土壤形成大體積的絮團,增加土壤中的團聚體,從而使土壤顆粒在徑流中不易被剝離和懸浮,故侵蝕作用大大減小。不僅如此,因土壤單粒間形成小孔隙、團聚體間形成大孔隙,所以與單粒結構相比總孔隙度較大,而小孔隙能保水保肥,大孔隙則通氣透水。團粒結構的土壤形成促進植物生長的微環境,特別有利于幼苗根系的生長及土壤中水肥的吸收、利用。
穩定劑:團粒劑使用時還可以配比摻入穩定劑,其為水融性聚合物,也屬于一種特殊的土壤改良劑,主要用來增強土壤團粒密度,穩定固化土壤結構,保持土壤團粒特性等。穩定劑與團粒劑結合后,可以有效提高土壤的黏滯力和水分的滲透力,改善土壤的親水性,從而使蜂窩狀的土壤團粒結構更加穩定,不會因為土壤的松散、通透而造成土壤及養分流失,并有利于種子萌發和根系生長。
14、纖維材料
植物纖維是廣泛分布在種子植物中的一種厚壁組織,在植物體中主要起機械支持作用。它雖然也是有機質,在其緩慢分解過程中可提供植物生長所需養分,但在配置的營養基材中還起到增加土壤粒子摩擦力、提高基質的連接性能和抗侵蝕作用。常用植物纖維包括農作物秸稈(稻草、麥秸、玉米秸等),果殼(花生殼),木屑,紙屑等,它們因獲取容易、成本低,已成為工程上最常用的纖維材料。此外,也可用經粉碎處理的草炭、麻纖維、椰纖維等,其中椰纖維比一般植物纖維的木質素含量更高,抗腐蝕性、抗拉伸性更強,自然分解時間為5~10年,是配置營養基材的最佳選擇。在使用植物纖維用前應對其進行殺菌消毒發酵處理,以消除對植物生長的影響并降低硬度。此外,這些纖維還需經機械切割加工,纖維長度通常在2~3cm之間,以便于噴播機械作業。
植物種子:根據根據工程項目所在地的水文、地質、氣候等條件(光照、氣溫、濕度、降雨、風等)結合配置的基質材料(成分、肥力、結構、酸堿性、厚度等泥土因素,選擇適應當地生長條件的種類,特別要注意植物種的抗旱性、抗寒性、耐澇性、抗逆性、根系、擴展性、耐瘠薄、耐粗放等特性。一般采用
15、覆蓋物
為保證多雨季節,植物種子生根前免受雨水沖刷;寒冷季節,植物種子和幼苗免受凍傷害;以及正常施工季節的保溫保濕。可用無紡布覆蓋,也可以草簾或者遮陽網等覆蓋,其目的一是預防成型后的作業面被雨沖刷;二是可保溫保濕,促進植物的生長。目前也可以選擇新型材料(推薦植物纖維毯、液態地膜等)。
四、安全措施
施工現場附近,禁止行人、車輛通過,設定安全防護區,根據施工安全操作規范要求,在施工場地兩頭設施工標志,選擇安全防護措施。搭設腳手架、清理坡面、打錨桿、掛網固定、噴播等作業時,有工人在坡面施工則必須結合山頂下懸安全繩索、系安全帶戴安全帽及防護措施施工。
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