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    • 边坡生态修复之绿化喷播技术

    • 作者:zckj
    • 发布时间:2017/7/29 16:44:17
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        喷射护坡绿化方法是近年来传入我国的新技术,具有机械化程度高、生产能力大的优点。喷射护坡绿化方法种类繁多,适用范围广,短短几年时间里在我国大面积推广应用。如今,在各种边坡,如土质边坡、岩石边坡;公路边坡、铁路边坡、水利工程边坡、采石场、矿山边坡等的防护与绿化(或生态恢复)工程中,喷射护坡绿化方法已成为主要的工程技术手段。对名目繁多的喷射护坡绿化方法进行系统的回顾、归纳、总结、分类,对最常用技术进行介绍成为当务之急。

         、 喷射护坡绿化方法的发展历程 

        喷射护坡绿化技术最早产生于英国和美国,但大规模开发应用是在日本,因此,本文主要介绍日本的技术发展过程。英国人上世纪50年代初发明了喷射乳化沥青和植物种子喷播技术,1958年该技术传入日本,经多次实验,开发出了实用的喷射绿化技术---沥青乳剂覆盖膜养生绿化技术,并用于名古屋---神户的高速公路边坡绿化工程中。60年代初,日本从美国引进了喷播机(hydroseeder)和喷射专用纤维,把当时先进的液压喷播技术(日本称种子撒布法)广泛用于名古屋---神户高速公路边坡绿化工程中。   1973年,日本开发出纤维土绿化工法(fiber-soil greening method),该方法采用了沙质土和水泥,并呈台阶形喷射。该方法有较大缺陷,主要是初期PH值过高、易侵蚀,喷层保水、保肥性能不佳。 为克服纤维土绿化工法的缺点,日本于1983年开发出了所谓高次团粒SF绿化工法(soil flock greening method)。方法的主要特征是配方使用了壤土和乳化沥青,喷层PH值呈中性,抗侵蚀性更强。此方法至今已应用200万㎡。  1987年,日本从法国引进连续纤维加筋土工法,随后,把它与已有的绿化方法结合,开发出了连续纤维绿化工法(TG绿化工法)。该法使用了连续纤维和沙质土,喷层具备更高的抗侵蚀性;施工体系由绿化基材供给系统、团粒剂供给系统、连续纤维供给系统组成,机械化程度高。TG绿化法1988年开始实用化,已经推广应用多个国家。  在上述三种方法的基础上,喷射护坡绿化方法在过去的几十年时间里衍生出了种类繁多的方法系列。喷射护坡绿化方法的发展主要集中在喷射机械设备的发明、喷射配方的研发和施工工艺的革新上。

         二 、喷射护坡绿化方法分类 

        经过几十年的发展,喷射护坡绿化技术已繁衍出众多的方法,需要进行科学的分类。自从喷射护坡绿化方法传入我国以来,出现了的大量杂乱专业术语,也需要进行合理规范。  目前国内工程技术界和学术界出现的有关喷射护坡绿化技术的专业术语有:“液压喷播”;“水力喷播”;“客土喷播”;“混喷快速绿化”;“混喷绿化”;“混喷植生” ;“喷砼植草”;“植被砼”;“喷植”;“有机质混凝土”; “生态治理”;“三维植被网喷播植草”;“喷植混凝土”;“乳液喷播建植”;“边坡生态种植基”;“厚层基材喷射植被护坡” ;“边坡TBS植被护坡绿化”;“边坡植生基质生态防护”;“有机基材喷播绿化”;另外在工程界还有“客土吹附”的说法,翻译名词有“纤维土绿化工法”、“高次团粒SF绿化工法”、“连续纤维绿化工法”等。在短几年时间内在喷射护坡绿化领域出现这么多专业名词,说明两个问题:  1、喷射护坡绿化技术应用推广很快,目前在我国已大面积推广。 2、各单位或个人都想标新立异,以便在市场推广时占得先机。

      要规范这些专业术语,需要对喷射护坡绿化技术进行科学的分类。考察已经出现的喷射护坡绿化技术,笔者认为可以从以下三个方面对其进行分类:

        A、喷射方式,即机械设备、喷射混合料的干湿状态。

        B、喷射混合料的配方。

        C、与其他绿化方法和材料配合情况。

       二.1 按喷射方式分类  如按喷射方式(喷射混合料的干湿状态)对喷射护坡绿化技术进行分类,可以将其分为:液压喷播(水力喷播)、干式喷播、湿式喷播。  液压喷播(水力喷播)的定义是:将草种、(纤维)、粘合剂、肥料、保水剂、染色剂和水等制成有一定粘稠度的悬浊液,通过专用喷播机械设备喷射到需要绿化的表面上。国外如欧美、日本有多家公司生产专用液压喷播机。目前,国内已经引进了日本的喷播机械生产技术,有多家公司能够生产液压喷播机。显然,该技术的喷射混合料的状态是在搅拌桶中搅拌成粘性悬浊液,再经管道喷射到需要绿化的地表面上。干式喷播  此技术是在干式混凝土喷射护坡技术的基础上发展起来的,工艺和机械设备基本一样,不同的是喷射混合料不一样。国内基本上都是使用国产干式混凝土喷射机械设备。它的显著特征是喷射混合料是干的,在压风的作用下,经过混凝土喷射机和喷射管道,在喷枪口处才与水相遇。这种方法的优点喷射距离大,缺点是效率较低,喷射层不均匀,粉尘污染大。  湿式喷播  此技术也是在湿式混凝土喷射技术的基础上发展起来的,工艺基本上和湿式混凝土喷射技术一样。日本开发出了专门的机械设备。国内也有厂家能够生产专用设备。它的特点是喷射混合料在喷射机料斗中加水搅拌,制成泥状经喷射管道喷射到需要绿化的表面。它可以是压风输送,也可以螺旋挤出,或压风加螺旋挤出。它的优点是喷射无粉尘污染,喷射层均匀,效率高。缺点是搅拌困难,输送距离有限,一般不大于30米,且易堵塞管道。这大大限制了技术的适用面。  目前,在土质边坡上护坡绿化上,液压喷播(水力喷播)护坡绿化技术应用最广,它通常与土工网、土工布等配合使用。液压喷播(水力喷播)作为一种播种方式,常和其他的绿化方法一起使用。在岩石边坡绿化中,干式喷播法应用最为广泛。而湿式喷播法只是用一些低矮的边坡中。

        二.2 按喷射混合料的配方分类  喷射护坡绿化方法核心技术之一就是喷射混合料的配方,配方应达到4个要求:(1)、植物能快速生长。(2)、能永久绿化。(3)、有较大抗侵蚀能力。(4)、经济、环保。近几十年来,国内外开发了大量的配方。考察这些配方,可以归结为以下几部分组成:土壤、(纤维)、有机质、粘结剂、肥料、(保水剂)、植物种子、其他外加剂。

       土壤:已开发的技术可用沙土系列、壤土系列、粘土系列(按土壤学分类)。其作用是为植物生长创造基本条件。

       纤维:已开发的有机纤维有:秸杆纤维、纸浆纤维等;无机短纤维如玻纤;连续纤维,即不同长度的有机和无机纤维的混合物。其功能是增加喷射物整体性和抗侵蚀性。

       有机质:很多有机物用于喷射配方中,如:酒糟、稻壳、锯末、泥炭土、动物粪便、腐烂的作物秸杆、下水道污泥等。其作用在于增加土壤有机物含量,改善土壤结构。

       粘结剂:已开发众多系列,如硅酸盐系列、乳化沥青系列、植物或动物胶、高分子树脂系列。其作用在于增强喷射物的强度和抗侵蚀能力。

       肥料:一般用普通化肥和长效肥混合使用,有时也用菌肥。具体配方依据植物品种和土壤条件。

       保水剂:已有的保水剂种类众多:蛋粉系列、纤维素系列、合成聚合物系列、蛋白质系列、其他天然物及其衍生物系列、混合系列。作用在于提高喷射物的抗旱性能。

       植物种子:一般为已经工业化生产的草种和灌木种子。

       其他外加剂:如着色剂、团粒剂、消毒剂、酸碱缓冲剂等,它们一般用于特定场合,特定需要。

       可以看出,由于喷射混合料配方组分众多,且组分又很复杂,按配方分类是十分困难的。一个思路是以喷射混合料中的主要成分(如粘结剂、有机质、土壤等)来对其进行命名和分类。

       以水为主要介质,用草种、纤维、粘合剂、肥料、保水剂、染色剂制成液体混合料进行液喷射的技术命名为液压喷播(水力喷播)。相应地利用它绿化的技术命名为液压喷播(水力喷播)护坡绿化技术。 

        以水泥为粘结剂,且重量比大于5%,有机物(纤维+有机质或有机质)含量小于20%(体积比),并含有土壤、肥料、水等组成喷射混合料命名为植被砼。相应技术命名为植被砼护坡绿化技术。 

       粘结剂重量比小于5%,有机物(纤维+有机质或有机质)含量小于20%(体积比),并由土壤、肥料、水等组成喷射混合料命名为客土喷播,相应技术命名客土喷播护坡绿化技术。 

       有机质含量大于20%(体积比),且使用有机粘结剂或使用小于5%的水泥,并由土壤、肥料、水等组成的喷射混合料命名为有机基材,相应技术命名为有机基材护坡绿化技术。

       有机物含量大于20%(体积比),且用大于5%(重量比)水泥作为粘结剂,并由土壤、肥料、水等组成的喷射混合料命名为有机(质)混凝土,相应技术命名为有机(质)混凝土护坡绿化技术。 

        以乳化沥青为粘结剂,含量大于5%(重量比),有机物含量小于20%(体积比),并含有土壤、肥料、水等组成喷射混合料命名为沥青植被砼。相应技术命名为沥青植被砼护坡绿化技术。 

        按照上述分类标准,很容易把国内现有所有技术都可以归纳到上述6大类喷射护坡绿化技术中,如“厚层基材喷射植被护坡技术”因所含有机物远超过20%(体积比),属于有机基材护坡绿化技术;“混喷快速绿化”技术水泥用量大于5%,有机质用量小于20%(体积比),属于植被砼护坡绿化技术。

      按主要成分对喷射护坡绿化技术分类       特征名称  有机物含量(不包括有机粘结剂) 粘结剂      其他主要组分                                      

       ① 沥青植被砼:水泥 <20%   沥青 >5%  土、肥料等

       ② 植被砼:水泥 <20%   沥青 >5%   土、肥料等

       ③ 有机混凝土:水泥 >20%   沥青 >5%   土、肥料等

       ④ 液压喷播:水、纤维、肥料

       ⑤ 有机基材:水泥 >20%  土、肥料等

       ⑥ 客土喷播:水泥 <20%  沥青 <5%   土、肥料等 

     前述众多专业术语如:“混喷植生”、“生态治理”、“混喷快速绿化”、“混喷绿化”、“喷砼植草”、“喷植”、“喷植混凝土”、“乳液喷播建植”、“边坡生态种植基”、“边坡TBS植被护坡绿化”、“边坡植生基质生态防护”、“客土吹附”,等因其名称所包含内容过于笼统,不适合用作特指某种配方的喷射技术。用“厚层基材喷射植被护坡技术”一词来概括所有的除液压喷播以外的所有喷射护坡绿化技术,也是不恰当的。 

       上述6 大类喷射护坡绿化技术还可以按照喷射混合料中组分的其他特征进行进一步细分,比如当喷射混合料中的粘结剂用有机物(即乳化沥青或高分子树脂),有机质(不包括粘结剂)体积比大于20%时,喷射混合料应命名为有机基材,如果用了连续纤维,就可以进一步向下命名为连续纤维有机基材。再如:喷射混合料中没使用粘结剂,有机质含量小于20%,按上述分类标准应命名为客土喷播,如果使用的土壤是壤土系列,则可以继续向下命名为壤土系客土喷播。其他的命名规则同理。

        二.3  按与其他绿化方法和材料配合来分类 

       目前,液压喷播作为一种播种方式和表土防护技术,主要用于土质边坡,已与多种绿化方法和材料配合使用,如与整地工程配合,与土工网(布)和覆盖材料配合。因其作为播种方式与其他播种方式如人工播种无本质上的差别,应用范围也基本一样,本文不作详细论述。 

        其他5种喷射护坡绿化技术一般用于岩石边坡,且与锚杆(锚索)和铁丝网(土工网)配合使用。这主要为了增强喷射混合料初期的整体性能,防止垮落和侵蚀;同时可以对边坡进行浅层防护。一般可以有下列组合:

       沥青植被砼:铁丝网+锚杆

      植  被  砼:地梁+锚索+(土工网)

      有  机  混  凝  土:地梁+锚杆+(土工网)

      有    机    基    材:铁丝网+锚索

      客    土    喷    播:土工网+锚杆  

     习惯上,把与铁丝网+锚杆配合护坡绿化的喷射技术直接以喷射混合料来命名,如:植被砼+铁丝网+锚杆用于护坡绿化时,就叫植被砼护坡绿化技术。

        笔者认为,把与铁丝网+锚索配合护坡绿化的喷射技术可取名为:锚索+喷射护坡绿化技术。如:铁丝网+锚索+有机基材用于护坡绿化时,命名为:锚索+有机基材护坡绿化技术;与地梁+锚索(锚杆)配合护坡绿化的喷射技术可取名为:地梁+喷射护坡绿化技术。地梁+锚索+客土喷播用于护坡绿化时,可命名:地梁+客土喷播护坡绿化技术;与土工网+锚杆配合护坡绿化的喷射技术可取名为:土工网+喷射护坡绿化技术。如三维网+锚杆+有机混凝土用于护坡绿化时,可命名:三维网+有机混凝土护坡绿化技术。当然中间“+”号也可以省略。

       三 、植被砼护坡绿化技术 

    考察国内目前所用的喷射护坡绿化技术,分为植被砼护坡绿化技术和厚层基材护坡绿化技术。这两种技术的主要区别是配方不同,主要是有机质的用量和所用粘结剂不同。所形成的喷层在PH值、强度、抗侵蚀性、有效含水量等方面有一些差别。具体地讲,有以下差别:1、植被砼喷层呈碱性,厚层基材喷层呈中性;2、厚层基材有机物用量比植被砼大得多,厚层基材喷层初期孔隙率大,易干裂,湿涨垮落,且易生细菌性病害,植被砼初期孔隙率小,易板结;3、植被砼抗冲刷能力和护坡性能优异,厚层基材稍差。

       植被砼护坡绿化技术是主要针对岩石边坡的防护与绿化的技术。该技术自问世以来,已成功应用到湖北、湖南、四川、山东、江苏、贵州、云南等多个省份的公路、水电站、采石场等边坡的防护与生态恢复中,到目前为止,该技术已推广应用30多万平方米,取得了良好的经济和社会效益。

     
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