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噴播植草在三峽庫區地質災害治理工程中的應用
論文關鍵詞:水庫庫區 地質災害 災害治理 噴播植草 防護技術 三峽水利樞紐
論文摘要:針對三峽庫區地質災害治理的特點,結合實例對噴播植草防護技術的特點、主要功能、方案選擇、施工工序進行介紹,并對其效果及經濟、社會效益進行評價。
1 概 述
巖土邊坡工程改變了自然邊坡現狀,會對當地的生態環境造成不利影響,在環境保護要求嚴格的今天,邊坡工程增加生態環境保護的內容是非常重要甚至是強制性的。其中邊坡植被防護作為巖土工程生態環境保護的重要部分,在國內得到了廣泛的應用,并取得了良好的效果,且開始逐漸取代傳統的圬工護坡。邊坡植被防護工程主要有以下幾類技術:①階梯植被;②框格植被;③穴播或溝播;④噴播植草;⑤植生帶;⑥綠化網;⑦土工網墊等。
本文將結合三峽庫區地質災害治理工程的經驗,重點論述噴播植草防護技術在庫區地質災害治理工程中的應用。
2 噴播植草防護技術的特點
噴播植草是利用液態播種原理,將草籽、肥料、粘著劑、紙漿、土壤改良劑和色素等按一定比例配水混合攪勻,通過機械加壓后噴射到邊坡坡面的防護技術。由于其施工簡單、速度快,造價低且草籽成活率高,在國內外獲得了廣泛的應用。
3 噴播植草防護邊坡的主要功能
噴播植草作為邊坡防護措施,將極大地改善工程建設的生態環境,創造良好的經濟、社會和環境效益。主要功能是對巖土邊坡淺表層進行防護,通過對淺表層邊坡的加固從而達到防止雨水沖刷、控制水土流失、保持邊坡穩定的作用。
3.1 邊坡加固作用
(1)深根的錨固作用。植物的垂直根系穿過坡體填土,錨固到深處較穩定的土層上,能起到錨桿的作用。喬本科、豆科植物在地下0.75~1.50 m深處有明顯的土壤加強作用。
(2)淺根的加筋作用。植物根系在土中錯綜盤結,使邊坡土體在其延伸范圍內成為土與草根的復合材料,穩定邊坡表層土體,起到護坡的作用。
3.2 植被的水文效應
(1)降低坡體孔隙水壓力。植物通過吸收和蒸發邊坡土體內的水分,降低土體內的孔隙水壓力,從而提高了土體的抗剪強度,有利于邊坡土體穩定。
(2)控制土壤侵蝕、保持水土。降雨是坡面沖刷的重要原因,降雨時植草對邊坡有明顯的保護作用,能有效降低地表徑流的流速,從而抑制面蝕及溝蝕,減小邊坡土體的流失。
3.3 改善和美化環境
植草可使被破壞的環境逐步恢復,并能促進有機物的降解,凈化空氣;植草形成的綠化帶,與周邊環境更協調,與自然更接近,起到改善和美化環境的作用。
4 三峽庫區地質災害治理工程特點及要求
(1)三峽庫區在蓄水及運行過程中水位變化頻繁,水位變幅大;
(2)受當地地形地質條件限制,沿江地質災害治理區域大多土質貧瘠,有機質含量低;
(3)采用噴播植草防護的邊坡坡比為1∶2~1∶
3.5,坡度能滿足噴播植草的要求,無需采用網墊等其他額外加固措施;
(4)施工工期短,時間要求嚴格;
(5)要求邊坡盡快形成抗沖刷能力;
(6)工程位于城鎮,對景觀、綠化要求高;
(7)成坪后不需要專門的養護,形成穩定生物群落并自然生長;
(8)邊坡面積較大,應盡量降低成本,節約投資。
5 符合庫區災害治理工程特點的噴播方案針對庫區災害治理工程特點及要求,采用了以下的噴播方案。
(1)選用在三峽庫區能廣泛生長的草種。采用豆科和喬本科草種混播,提高耐貧瘠能力。根據庫區地質災害治理工程的特點及當地的氣候條件,采用以小冠花為主,以中華結縷草、兩耳草、紫花苜蓿等為輔的4種草種混播。
草種以小冠花為主是因為小冠花具有以下特點:①生長年限長,其壽命可達50 a以上;②根系發達,持久性強;③覆蓋速度快,覆蓋度大,每株當年覆蓋面積平均0.7~0.9 m2;④綠色期長,枯草期短,在南方為四季常綠草種;⑤耐貧瘠、耐寒、耐高溫、高抗病蟲害;⑥水土保持效果顯著;⑦對不同氣候及土壤的適應性強。
由于小冠花耐水性較差,在水位變幅區降低小冠花草種的比例,相應增加其他輔助草種比例,以提高植草的耐水性。
(2)增加黏合劑、木質纖維素、保水劑、復合肥等噴播材料用量,并覆蓋無紡布,使草籽在噴播后立即在土壤表面形成較強的抗沖刷能力。三峽庫區地質災害治理工程較多采用土石方回填,邊坡為碎石土質邊坡,為確保草籽在初期能順利成活并生長,增加了黏合劑、木質纖維素的用量以確保草籽在邊坡上可穩定附著;增加保水劑、復合肥的用量以確保草籽在生長初期的養分及水分的充足供應。
(3)采用多草種混播,提高耐水性、增強抗病、抗蟲害能力,有利于形成穩定的生物群落。
(4)在滿足要求的前提下,優化配方,降低成本。
(5)在邊坡滿足噴播植草要求后立即施工,邊坡清理與噴播植草同時進行,清理一塊噴一塊,力求在最短時間內完成,滿足工期的要求。
6 噴播施工
6.1 施工所需設備、材料及人員組成
(1)噴播機:容器容量為50加侖;
(2)草籽:為中華結縷草、兩耳草、紫花苜蓿、小冠花4種混播;
(3)添加劑:黏合劑、飽水劑、木質纖維素、復合肥;
(4)無紡布;
(5)便攜式汽油泵及連接汽油泵與噴播機容器的水管;
(6)施工人員組成:清理邊坡2人,噴播技工4人。
6.2 噴播工序及技術要求
噴播工序為:清理并平整邊坡→混合草籽并噴播→鋪蓋無紡布→養護。其中清理并平整邊坡、混合草籽并噴播、鋪蓋無紡布3道工序可同時交叉進行,以縮短工期。
各工序技術要求如下。
(1)清理并平整邊坡。在防護范圍內要清除雜物,并對邊坡進行平整,使邊坡達到噴播的要求。根據噴播機噴播面積對坡面進行劃分并做好標記,防止混噴及漏噴。
(2)混合草籽并噴播。將草籽及添加劑按一定比例配置好,依次加入并混合攪拌30 min,然后均勻噴至坡面,為保證噴播均勻,在坡面上先噴2/3的混合液,余下部分重新加滿水后復噴一次至附著均勻即可。
(3)鋪蓋無紡布。覆蓋無紡布是對噴播植草的初期養護,在草籽未萌發前可起到防沖刷、保水、保溫的作用。無紡布應采用鐵絲或竹釘固定,四邊用土壓好,防止風吹開。
(4)養護。在草籽萌發前期,應根據土壤濕度的變化多澆水,保證種子萌發所需水分,在種子發芽后,根據發芽情況適當澆水至其自然生長,形成穩定的生物群落。至此,養護工作基本完成,只需定期清除雜草即可。
7 工程效果及經濟、社會效益
(1)由于施工機械化程度高,邊坡的噴播植草可迅速完成,從而大大降低成本,僅為圬工護坡的10%~20%。
(2)噴播植草所用附加材料大多數為易分解材料,對環境無污染;且植草邊坡與周圍環境相融合,能美化城鎮景觀。這是傳統圬工護坡所不及的。
(3)噴播植草在坡面平整后即可進行,且多種工序可混合一次完成,施工簡便、速度快、勞動強度低,所需施工人員較傳統的圬工護坡大大降低。
(4)噴播植草在施工后3~5 d即可陸續發芽,在良好的保濕條件下,兩周植被覆蓋率可達90%以上,植株高可達5~15 cm,在極短的時間內形成較穩定的生物群落,大大提高了邊坡的穩定性,確保施工工期,且后期維護工作量小。
綜上所述,噴播植草是一種經濟有效的邊坡防護方法,在堤防工程、塌岸防護工程、滑坡治理工程等的淺表層邊坡防護中都有廣闊的應用前景。
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