三峽大學植被混凝土邊坡綠化技術

一、 應用領域和技術原理

環境問題是21世紀人類面臨的最嚴峻的挑戰之一，人們在充分利用自已的聰明才智開發大自然的同時，也在無情地破壞人類賴以生存的環境。尤其在水利、電力、公路、鐵路、礦山等工程建設中，經常要開挖大量的邊坡。邊坡的開發破壞了原有植被蓋層，導致了大量的裸露巖石和土地，造成了一系列生態環境問題。如水土流失、滑坡、泥石流、局部小氣候的惡化及生物鏈的破環等。這些工程所形成的邊坡靠自然界自身的力量恢復生態平衡往往需要較長時間。土質邊坡通過人工防護和綠化可以在較短時間內實現生態恢復，但巖石（混凝土）邊坡很難恢復原有生態平衡。植被混凝土生態防護技術可以有效地改變這一局面。

三峽大學具有知識產權的植被混凝土生態護坡綠化專利技術，由于它具有一定的強度和整體性能（能抵御110mm/h的強暴雨的沖刷，不產生更龜裂），又是良好的植物生長基材，能夠達到邊坡淺層防護、修復坡面營養基質、營造植被生長環境、促進植被良好生長的多重功效。此技術于2003年通過水利部科技鑒定，并分別于2003年、2006年獲得湖北省科技進步二等獎、湖北省科技推廣二等獎。應用植被混凝土生態護坡技術的植被恢復工程近年來共完成百萬余平方米，經歷了較長時期和復雜環境的檢驗，其效果令社會各界滿意，實現了真正意義上的生態恢復與重建。

植被混凝土生態防護技術是采用特定混凝土配方和混合植綠種子配方對巖石（混凝土）邊坡進行了防護和綠化的新技術。此項技術的核心是植被混凝土配方。它是集巖石工程力學、生物學、土壤學、肥科學、硅酸鹽化學、園藝學、環境生態學和水土保持工程學等學科于一體的綜合環保技術。植被混凝土是根據邊坡地理位置、邊坡角度、巖石性質、綠化要求等來確定水泥、沙壤土、腐植質、保水劑、長效肥、混凝土綠化添加劑、混合植綠種子和水組成比例。混合植綠種子是采用冷季型草種和暖季型草種根據生物生長特性混合優選而成，植被能四季見綠、多年生長、自然繁殖。護坡綠化技術核心中最關鍵的技術是混凝土綠化添加劑。混凝土綠化添加劑的應用不但增加護坡強度和抗沖刷能力，而且使植被混凝土層不產生龜裂，又可以改變植被混凝土化學特性，營造較好的植物生長環境。

二、主要性能指標

1、植被混凝土物理性能：容重14—15KN/M3孔隙率30—45% 。性能穩定，抗濕變、抗光照性能好。

2、植被混凝土力學性能：實驗室試驗強度為：7天0.3Mpa, 28天0.45Mpa。

3、邊坡淺層防護功能:植邊坡淺層防護功能：植被混凝土為掛網加筋混凝土，加上生長的植被能有效地防御暴雨沖刷、太陽暴曬、溫度變化、不龜裂、實踐證明，且其抗沖刷能力能抵御110mm/h降雨。

4、植物生長指標：植物發芽率90%；植物覆蓋率95%；土壤肥力合理；植物多年生情況良好。

5、施工設備與工藝：完全與噴射混凝土相同。

三、 與國內外同類項目先進水平的比較

1、環境綠化在發達國家比較重視，如美國、法國、加拿大、澳大利亞等到處綠色成茵。邊坡綠化常用的方法有鋼筋水泥框格法、植生卷鋪蓋法、客土噴植法、纖維綠化法、生態多孔混凝土綠化法、厚層基材噴射綠化法等。這些方法在土邊坡上實施效果還可以，由于它們的共同弱點是強度很低不能承擔邊坡防護作用，并且存在保水性能差、不耐旱等缺點，所以不適于巖石邊坡。目前，國內邊坡綠化的公司有不少家，但多限于模仿和引進國外的邊坡綠化方法；如客土噴植法、厚層基材噴射法、多孔混凝土綠法等，其弱點和缺點同上。

2、三峽大學開發的植被混凝土生態防護技術，主要是針對巖石（混凝土）邊坡防護和綠化而開發的。由于混凝土綠化添加劑的應用不僅可以增植被混凝土中的水泥用量，增強護坡度和抗沖刷能力，而且使植被混凝土層不龜裂，又可以改變植被混凝土物理、化學特性，營造較好的植物生長環境，它完全可以代替傳統護坡技術解決巖石邊坡的淺層防護問題。植被混凝土生態防技術真正實現了邊坡防護和園林綠化兩大功能間的完美結合，創造出了工程綠化新概念。

3、簡單的說，國內外現有技術都是適用于緩土邊坡的綠化辦法；植被混凝土生態防護技術是適用于高陡巖石（混凝土）邊坡防護和綠化的辦法。

四、創造性成果

1、創造了真正意義上的工程綠化概念。植被混凝土生態防護技術，使噴植邊坡既有一定強度和抗暴雨沖刷能力達到防護作用，又能長期適應植物生長達到綠化目的。

2、研制出了混凝土護坡綠化添加劑。它的應用不僅可以增加植被混凝土中的水泥用量，增強護坡強度和抗沖刷能力，又可以改變植被混凝土化學特性，營造較好的植物生環境。

3、使植被混凝土層不產生龜裂的植被混凝土配方。

4、使植被四季見綠、自然生長，且具有抗旱性、抗逆性和互補性強的混合植綠種子配方。

5、創造了高陡巖石（混凝土）邊坡的護坡綠化方法。

6、創造了混凝土邊坡綠化方法，使石頭上、混凝土上長出青草。

五、施工工藝

       1、植被混凝土生態護坡施工工藝

       植被混凝土生態護坡包括以下工序：坡面整治、14號鍍鋅鐵絲網和錨釘的鋪設安裝、植被混凝土基材制備、植被混凝土噴植。

        2、坡面整治

       將坡面對施工有礙的一切障礙物清理干凈。包括：

清除植被結合部。清理坡面開口線以上原始邊坡的接觸面，清理寬度1.0～1.5m，以鏟除原始邊坡上植物枝干為準，對地下根莖無必要進行挖除，此部分作為工程與原坡面的過渡即植被結合部；

清除坡表面的雜草、落葉枯枝、浮土浮石等；

坡面修整處理。對于明顯存在危巖的凸出易脫落部位，進行擊落，可先用電錘或風鎬在凸出部位沿坡面鉆出孔洞，然后用錘擊落。對于明顯凹進的地段，進行填補，可用風鎬將需填補處鑿出麻面，其深度不宜小于1cm，然后用高壓風、水將其沖洗干凈，最后用M7.5砂漿將其填平。

        3、14號鍍鋅鐵絲網和錨釘的鋪設安裝

采用電錘垂直于坡面鉆孔，擊入錨釘。錨釘采用Φ14或Φ16螺紋鋼，長度30cm~60cm錨固，錨釘間距1m×1m。孔深20cm~50cm，錨桿外露10cm。坡體頂部為加強穩定，可用長60cm進行加密加長處理。錨釘稍上傾，與坡面夾角95～100°坡體部分巖石風化嚴重處，視情況錨釘進行加長，以錨釘擊入坡體后穩定為準。

按設計的錨釘規格、入巖深度、間距垂直于坡面配置好錨釘后，鋪設加14＃鍍鋅勾花鐵絲網（網目5×5cm）。網片從植被結合部頂由上至下鋪設，加筋網鋪設要張緊，網間上下需進行不小于5㎝的搭接，網間左右不需進行搭接，但所有網片之間應用18#鐵絲綁扎牢固，在錨釘接觸處也一并用18#鐵絲與錨釘綁扎牢固。網片距坡面保持7cm的距離，否則用墊塊支撐。

        4、植被混凝土基材配制

植被混凝土基材由砂壤土、水泥、有機質、植被混凝土綠化添加劑混合組成，各組分材料的選擇要求如下：

砂壤土：選擇工程所在地原有的地表土壤經風干粉碎過篩而成，要求土壤中砂粒含量不超過5％，最大粒徑應小于8mm，含水量不超過20%。

水泥：采用P42.5普通硅酸鹽水泥。

腐殖質：有機質一般采用酒糟、醋渣或新鮮有機質（稻殼、秸稈、樹枝）的粉碎物，其中新鮮有機質的粉碎物在基材配置前應進行自然發酵處理。

植被混凝土綠化添加劑：添加劑能中和因水泥添加帶來的嚴重堿性，調節基材PH值，降低水化熱；增加基材空隙率，提高透氣性；改變基材變形特性，使其不產生龜裂；提供土壤微生物和有機菌，有利于加速基材的活化；含有緩釋肥和保水劑。植被混凝土綠化添加劑發明專利未公開，采用宜昌碧連天生態修復工程研究所專利產品，專利號：ZL201110380711.2。

植被混凝土基材的配制分基層和表層分別按不同配比配制，配比如下：

植被混凝土基材配比：

       按配合比制備各組分材料，利用攪拌機充分攪拌后待用。表層基材攪拌時應加入按設計要求的植物種子。

       5、植被混凝土噴植

完成坡面整治、網和錨釘鋪設，并做好植被混凝土基材組分備料并配制后，即可進行植被混凝土基材噴植施工。噴植所用設備為一般混凝土噴射機，分基層和表層分別進行。從坡面由上之下進行噴護，先基層后表層，每次噴護單寬4～6米，高度3～5米。

噴播由大于12立方的空壓機送風，采用干式噴漿法施工。

基層噴植。1）方法：在噴漿之前再次檢查坡面上的浮土、草皮、樹根及其它雜物是否清理干凈，確認后用水進行坡面噴淋，以促使噴射植被混凝土基材與基面連接緊密，然后進行試噴試驗，以調節水灰比，再進行噴漿施工；基層的噴護厚度為8～9cm；噴射作業開始時，應先送風、后開機、再給料，噴射結束時應待噴射料噴完后，再關風。2）控制措施：基層噴射混凝土可一次噴至設計厚度，不需分層噴植；噴射過程中，噴嘴距坡面的距離控制在0.6m~1.0m之間，一般應垂直于坡面，最大傾斜角度不能超過10°；噴漿中，噴射頭輸出壓力不能小于0.1MPa；噴射采用自上而下的方法進行，先噴凹陷部分，再噴凸出部分；噴射移動可采用“S”形或螺旋形移動前進。

表層噴植：基層施工結束8h以內進行表層噴護，一般控制在3～4h；表層的噴護厚度為1～2cm；表層噴護之前在坡面上噴一次透水，保證基層和表層的粘結；近距離實施噴播，以保證草籽播撒的均勻性；噴播采用自上而下的方式進行，單塊寬度按4～6m進行控制。

        6、強制性養護與管理

強制性養護指的是在噴播（栽植）結束后的頭兩個月日常進行的給植物澆（灑）水工作。具體是在噴播施工結束后兩天內，在基材表面加蓋無紡布。一是起到保墑、控溫的作用，提高植物種子出芽速度，二是防止植物種子被風吹走和被飛禽啄食，提高植物種子出芽率和成活率。安裝噴（澆）灌系統，實行每天的均勻灑水養護。噴（澆）灌系統由蓄水池（如果有現存的水池、水塘、自來水供水管道，可以不建新的蓄水池）、主供水管道、供水支管、搖臂噴頭、水龍頭和控制閥組成。

強制性養護期間還應注意植物種子的出芽均勻度和出芽率，對局部出芽不齊和沒有出芽的坡面要進行補植，當然也包括對栽培植物的成活率監測，及時更換或補種沒有成活的苗木。

強制性養護中需要防治苗木病蟲害的發生，對可能出現的病蟲害要進行病理分析，有針對性地采取治理措施。

        7、常規養護與管理

在強制性養護結束后，進入為期十個月的常規管養。其目的是保證植物的正常生長，使先鋒植物接受一個生長周期的檢驗，同時建立鄉土植物的生長環境，進入生態修復的自然循環過程。其具體工作包括：

①監測植物生長過程中對水分的需求，適時利用噴（澆）灌系統為植物生長補充必要的水分；

②監測植物生長過程中的抗逆性能，在極端氣候（強暴雨、長時間干旱、高溫、低溫等）情況下植物生存態勢，采取對應措施（補植、修剪、支護、間伐、補水、補肥等）保證植物成活；

③監測植物生長過程中抗病蟲害的能力，及時發現并處理病蟲害隱患，同時防止人為和其他動物被破壞植物；

④采集植生鄉土物種，加速生態自然進程。采集的鄉土物種主要是能在當地快速存活、生長和繁衍的草、藤、灌、花；

⑤工程缺陷修補，對可能出現的邊坡植被基材垮塌、樹木死亡等進行補噴和補栽，對損壞的噴（澆）灌系統進行修復。

六、技術補充說明

       1、凡是開挖的巖石邊坡和建成的混凝土邊坡都可使用本技術。

       2、對氣候和自然條件沒有過高要求，施工設計和草種選擇應努力適應當地的自然條件和氣候。

       3、對于坡面比較破碎，裂隙較多或土加石坡面，可以加種灌木種子；坡面較陡，巖石又完整，則不加種灌木。

       4、采石場坡面綠化應是恢復生態而不應按草坪的景觀美化來要求，該綠則綠，該黃則黃，施工養護完成的坡面綠化建立起自然生態循環系統，非特殊原因，不需過多養護。

       5、一勞永逸是相對國內其它客土噴植講的，客土噴植無強度，不能抵抗雨水沖刷，最初效果不錯，不到一年就會與巖石脫落，沒有長久性。

       6、植物的生長講究適者生存原理，施工噴播的草種并不一定完全不被淘汰，植被混凝土施工最根本的一點是為植被生長提供永久營養土。

七、植被混凝土微進程示意圖（活著的基材層）

八、植被混凝土噴播常用設備機械圖例

九、施工所用材料圖例

十、證書

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