德國(guó)早在1919年就修建了高速公路的雛形；而美國(guó)的高速公路最多，到1983年已建成83956 km的高速公路。我國(guó)在1988年實(shí)現(xiàn)了高速公路零的突破，截止到2002年底，全國(guó)高速公路里程達(dá)到了2.52萬(wàn)km[1]，僅次于美國(guó)居世界第二位。但是，高速公路是以破壞生態(tài)環(huán)境為代價(jià)的一項(xiàng)現(xiàn)代化建設(shè)工程，每年形成的邊坡面積達(dá)2-3億m2，其中，石質(zhì)邊坡的面積約為1000-1500萬(wàn)m2；這些石質(zhì)邊坡大多分布在我國(guó)南方各省，僅廣東省每年就有100萬(wàn)m2以上的石質(zhì)邊坡急待治理。裸露石質(zhì)邊坡缺土、缺水、缺肥等植物的生存條件，因此，石質(zhì)邊坡的生態(tài)恢復(fù)已成為當(dāng)前的一大技術(shù)難點(diǎn)。 

 

1、巖石邊坡生態(tài)恢復(fù)技術(shù)及國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 

1.1 噴混植生技術(shù)及其特點(diǎn) 

噴混植生技術(shù)是當(dāng)前工程創(chuàng)傷的巖石邊坡生態(tài)修復(fù)的最新模式，是巖石邊坡工程防護(hù)與生態(tài)綠化并重的新技術(shù)，能使植物在短時(shí)間內(nèi)快速生長(zhǎng)覆蓋。該技術(shù)利用錨桿加固鐵絲網(wǎng)技術(shù)，運(yùn)用特制噴混機(jī)械將土壤、有機(jī)核心料、粘結(jié)劑、植物種子等混合干料加水后噴射到巖面上，形成近10cm厚度的具有大小孔隙的硬化體[2，3]。 

噴混植生技術(shù)的主要特點(diǎn)大致有： 

1）適合地質(zhì)條件惡劣的巖石坡面 

噴混植生技術(shù)采用鍍鋅鐵絲網(wǎng)和鋼桿錨固，抗拉力強(qiáng)度大，可有效地防止崩塌和碎石掉落，確保山體和道路長(zhǎng)治久安。該方法適用于惡劣環(huán)境的巖石邊坡，如礫石層、軟巖、破碎層及較硬的基巖石等。 

2）抗侵蝕性和抗水土流失 

粘結(jié)劑的膠結(jié)作用是噴混基質(zhì)與巖面粘結(jié)，并使噴混基質(zhì)硬化，從而避免雨水等對(duì)種植基質(zhì)造成沖刷侵蝕。不僅噴混基材有很強(qiáng)的抗侵蝕性能，在灌草植被與基材的共同作用下，基材的抗侵蝕性又得到進(jìn)一步的增強(qiáng)。 

3）保障植被快速成型及生態(tài)穩(wěn)定性 

以客土為主的噴混基層的厚度為10cm，能確保植物安全生長(zhǎng)的極限需求。石質(zhì)邊坡上噴混植生后，60天能全面覆蓋，1年灌草立體生態(tài)成型。護(hù)坡植物的生態(tài)穩(wěn)定性方面的作用有：能攔截的雨水沖擊，減少滴濺能量；通過(guò)吸收和蒸騰作用降低土體孔隙水壓力；根系深扎交錯(cuò)能增加土體內(nèi)聚力，提高建植層土體的凝聚強(qiáng)度。 

1.2國(guó)外巖石邊坡的生態(tài)護(hù)坡技術(shù) 

公路邊坡生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用在發(fā)達(dá)國(guó)家已有很長(zhǎng)的歷史，如美國(guó)于1936年在南加利福尼亞州的Angeles Crest公路邊坡治理中就應(yīng)用生態(tài)護(hù)坡技術(shù)。日本的邊坡綠化起步較早，他們的生態(tài)護(hù)坡幾乎與公路建設(shè)同步發(fā)展，迄今已有半個(gè)多世紀(jì)的歷史。近年來(lái)，綠化網(wǎng)護(hù)坡、厚層基料噴射、植被型混凝土等已成為日本最為廣泛的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)。厚層基料噴射護(hù)坡技術(shù)是日本于1976年首先開(kāi)發(fā)出來(lái)的，主要用于軟弱巖石邊坡的生態(tài)防護(hù)。日本客土噴播厚度為2-3cm，只適合日本國(guó)土氣候帶，不適合我國(guó)熱帶、亞熱帶地區(qū)植物的水熱需求，草坪往往因伏秋干熱而枯死。日本在植被型混凝土方面做了大量的研究，但其成本過(guò)高，不適合我國(guó)國(guó)情。 

1.3國(guó)內(nèi)巖石邊坡生態(tài)治理的研究應(yīng)用 

巖石邊坡綠化是一門(mén)新興邊緣學(xué)科，它涉及到巖石工程力學(xué)、地質(zhì)學(xué)、生物學(xué)、土壤學(xué)、肥料學(xué)、園藝學(xué)、草業(yè)學(xué)、林學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)等。巖石邊坡的生態(tài)治理研究剛起步，尚處于理論研究與應(yīng)用技術(shù)的摸索階段。 

石質(zhì)邊坡傳統(tǒng)的綠化及治理方法大致包括強(qiáng)制性的綠化恢復(fù)方法及單一的工程技術(shù)。傳統(tǒng)的石質(zhì)邊坡綠化恢復(fù)方法通常是在坡腳栽種攀緣植物（如爬山虎）、坡頂栽種垂吊植物（如葛藤、常春藤）等，但這種上攀下懸方式綠化工程植被覆蓋的速度較慢、水土保持效果較差，植物達(dá)到完全覆蓋往往需2-3年時(shí)間。以前通常采用單一的工程技術(shù)（如護(hù)面墻、漿砌塊石、干切片石、噴射砼、菱形網(wǎng)格護(hù)坡、六角空心磚護(hù)坡等）對(duì)高速公路的石質(zhì)邊坡進(jìn)行防護(hù)，但是，由于施工復(fù)雜、造價(jià)昂貴以及影響公路兩旁環(huán)境生態(tài)的景觀，這些技術(shù)已逐漸被淘汰。 

基于巖石邊坡生態(tài)治理的市場(chǎng)前景及日本業(yè)已成熟應(yīng)用的石質(zhì)邊坡防護(hù)技術(shù)，近年來(lái)，我國(guó)也開(kāi)始了類(lèi)似于客土噴播技術(shù)的研究和應(yīng)用，并取得了一定的進(jìn)展。在2000年，已有巖石坡面噴混快速綠化新技術(shù)的報(bào)道[4，5]。在此之后，巖石邊坡生態(tài)治理的技術(shù)研究及應(yīng)用又有某些報(bào)道，盡管這些技術(shù)的原理和方法相近，但采用的名稱(chēng)有所不同，如噴混植生技術(shù)、有機(jī)基材噴植、水泥生態(tài)種植基、植被混凝土護(hù)坡綠化技術(shù)等。 

1.4深圳市萬(wàn)信達(dá)環(huán)境綠化建設(shè)公司噴混植生技術(shù)的應(yīng)用 

深圳市萬(wàn)信達(dá)環(huán)境綠化建設(shè)有限公司自1997年成立以來(lái)，一直致力于南方高速公路邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)研發(fā)、工程設(shè)計(jì)和工程施工。近年來(lái)，先后在四川、云南、重慶、福建、廣東、海南、浙江、湖南、湖北等十一個(gè)省市承建了高速公路及園林綠化工程65項(xiàng)，總公路綠化里程達(dá)800km，累計(jì)綠化面積750萬(wàn)m2，其中，90%工程為創(chuàng)優(yōu)工程，深得業(yè)主的好評(píng)。2001年，公司在福建省漳龍三期和福寧路、云南昆石等高速公路做出了大面積的噴混植生技術(shù)示范，灌草植被長(zhǎng)勢(shì)良好，植被覆蓋率達(dá)90-95%以上。到目前為止，承接噴混植生工程量30多萬(wàn)m2，總工程產(chǎn)值達(dá)3000多萬(wàn)元。經(jīng)過(guò)南方各地強(qiáng)暴雨的多次沖刷，10個(gè)項(xiàng)目的噴混基底無(wú)跨塌現(xiàn)象，各項(xiàng)性能指標(biāo)穩(wěn)定。 

 

近年來(lái)，深圳市萬(wàn)信達(dá)環(huán)境綠化建設(shè)有限公司的混植生技術(shù)研發(fā)大致包括粘結(jié)劑選型及與有機(jī)物料的最佳配比、施工工藝改造技術(shù)的研究、灌草種配置及混播技術(shù)、建植層生態(tài)材料基本性質(zhì)的研究、基料的強(qiáng)度指標(biāo)及防雨水沖刷等幾個(gè)方面。 

2.1低堿性粘結(jié)劑及與有機(jī)物料的最佳配比 

目前，在巖石邊坡生態(tài)防護(hù)中常用的粘結(jié)劑是425#硅酸鹽水泥，但是，水泥呈堿性，一般來(lái)說(shuō)對(duì)灌草種子的生根和發(fā)芽是有害的。噴混基質(zhì)pH值可直接或間接影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，其影響主要表現(xiàn)在土壤養(yǎng)分的有效性、土壤微生物活性、植物根系生長(zhǎng)和抗性大小以及植物群落的構(gòu)成等幾個(gè)方面。 

在噴混基料中加入輔助粘結(jié)劑（如紅粘土、過(guò)磷酸鈣）和pH緩沖劑，利用它們本身的酸堿性、緩沖性和紅粘土的高量活性鋁水解產(chǎn)生酸度進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，使噴混基料的pH值由強(qiáng)堿性（pH 8.0-8.5）降低到中性（pH 6.8-7.2），適合植物生長(zhǎng)。噴混基料的pH值會(huì)隨植物生長(zhǎng)而有一定的降幅，所以，應(yīng)采用比較成熟的pH值調(diào)節(jié)技術(shù)使噴混基料的pH值調(diào)節(jié)到一個(gè)適宜植物生長(zhǎng)的范圍。 

另一方面，水泥用量的多少既影響建植層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，又影響到建植層的土壤理化性質(zhì)、肥力、微生物環(huán)境等，從而影響到植物生長(zhǎng)。所以，應(yīng)當(dāng)根據(jù)巖石邊坡的坡度和基巖狀況，將噴混基料中水泥的含量調(diào)節(jié)到既有一定粘結(jié)強(qiáng)度、又適宜植物生長(zhǎng)的范圍內(nèi)。 

2.2喬灌草種的配置及分層噴播技術(shù) 

公路邊坡的生態(tài)恢復(fù)以往采用多草種混播，由于草種屬淺根性植物，其根系一般只能分布于噴混建植層的表層，對(duì)邊坡惡劣環(huán)境的抗逆性弱，生物群落穩(wěn)定性差，往往在3-5年植被就出現(xiàn)退化。在草本群落中加入灌木，形成灌草結(jié)合的穩(wěn)定立體復(fù)合生態(tài)體系，能解決單一草本植物群落易退化的問(wèn)題。灌木根系發(fā)達(dá)，灌草生態(tài)建植層的根系交織成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，能最大限度地防止水土流失和坡面跨塌�？朔�草被退化的重要措施是構(gòu)建喬灌草立體生態(tài)系統(tǒng)，包括以灌木為主的灌草生態(tài)和以草為主的草灌生態(tài)。灌草種配置的具體措施有：1）以地帶性植被、鄉(xiāng)土植物為基調(diào)，適當(dāng)引進(jìn)適于本地生長(zhǎng)條件的野生植物和外地植物；2）考慮淺根植物和深根植物的結(jié)合、豆科植物和非豆科植物的結(jié)合；3）盡可能配置抗逆性強(qiáng)的植物和水肥光熱利用率高的植物。只有這樣，才能建設(shè)一個(gè)具有生物多樣性的、穩(wěn)定的立體生態(tài)群落。 

噴混植生技術(shù)分為基底和表層實(shí)施噴播，基底7-8cm，表層2-3cm；基底種子用量占20-30%，表層種子用量占70-80%。分層噴播有利于提高出苗率、成苗率，縮短見(jiàn)綠與覆蓋時(shí)間，降低生產(chǎn)成本和養(yǎng)護(hù)成本。 

2.3噴混基料基本性質(zhì)及主要強(qiáng)度指標(biāo)的研究 

噴混基料中水泥的含量對(duì)護(hù)坡植物的成活、生長(zhǎng)均有一定的影響，這涉及到基料基本性質(zhì)和主要強(qiáng)度指標(biāo)。國(guó)內(nèi)已有巖石邊坡生態(tài)種植基主要強(qiáng)度指標(biāo)的試驗(yàn)研究[6]，主要的測(cè)試指標(biāo)有無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度（包括黏結(jié)力和內(nèi)摩擦角）等，進(jìn)一步的研究有不同坡度不灌草種組合的防沖刷小區(qū)試驗(yàn)、以及高陡邊坡適宜基料力學(xué)性質(zhì)的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)等。另外，涉及到基料的基本性質(zhì)，應(yīng)較全面地了解其物理性狀（如自然容重、含水量、孔隙率和穩(wěn)滲系數(shù)等），以及化學(xué)性質(zhì)（包括養(yǎng)分分析、pH值、CEC等）。 

2.4施工工藝改造技術(shù)的研究 

目前采用的噴混施工工藝流程包括：清理石質(zhì)坡面、掛鍍鋅鐵絲網(wǎng)、風(fēng)鉆錨孔和錨桿固漿、吊沙包帶、噴射有機(jī)基材混合物、蓋無(wú)紡布、養(yǎng)護(hù)管理等[7，8]。 

噴混植生是工程與生物緊密結(jié)合的施工技術(shù)，工藝過(guò)程復(fù)雜并影響著工程質(zhì)量。該技術(shù)主要研究不同母巖、不同坡度巖石坡面的最佳施工工藝，錨桿與掛網(wǎng)工藝的改進(jìn)、建植層噴混工藝的優(yōu)化等。研究的必要性在于既能降低生產(chǎn)成本，又能達(dá)到快速生態(tài)治理、長(zhǎng)期護(hù)坡的目的。 

2.5高陡邊坡噴混植生技術(shù)的實(shí)施 

高陡邊坡一般在70°以上，植被不能自然恢復(fù)，人工綠化也很困難。但是，我公司業(yè)已完成噴混植生的示范坡面達(dá)85°，部分坡面為90°-110°。對(duì)于高陡邊坡（坡比在0.3-0.5之間、坡高30-40m以上）的3級(jí)坡或4級(jí)以上坡面，能否利用噴混植生技術(shù)進(jìn)行穩(wěn)定安全的治理呢？該問(wèn)題需要持續(xù)地進(jìn)行研究和示范。 

影響邊坡穩(wěn)定性的自然因素有地質(zhì)、地形、氣候和水文條件等，而人為因素有設(shè)計(jì)因素、施工因素和養(yǎng)護(hù)管理等。對(duì)于高陡邊坡而言，邊坡的自然因素可在治理前進(jìn)行修整，而后采用坡面的加固。原坡面的加固工藝有抗滑樁、抗滑擋墻、壓漿錨柱、格珊梁和排水固結(jié)等[9]，這在高陡邊坡治理中是非常重要的。坡面植物的耐久性需要進(jìn)一步觀測(cè)，從理論上看，植物生長(zhǎng)的外部條件只需滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)所需的水、肥、氣、熱、土壤條件即可，對(duì)不同地區(qū)，坡面植物能否健康穩(wěn)定生長(zhǎng)，還取決于當(dāng)?shù)貧夂虻倪m應(yīng)及不同種間的相互競(jìng)爭(zhēng)。因此，只要植物種子選擇合理，外部條件均能滿(mǎn)足，若無(wú)病蟲(chóng)害，應(yīng)可建立穩(wěn)定的坡面植物群落。 

2.6深圳萬(wàn)信達(dá)公司噴混植生技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例 

噴混植生的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用已成為我公司發(fā)展經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn)�，F(xiàn)在，公司正利用不斷完善的噴混植生技術(shù)對(duì)廣惠、昆石、元磨、福寧、寧杭等高速公路巖石邊坡進(jìn)行生態(tài)修復(fù)治理，并作出新的規(guī)模示范。下面列舉2個(gè)已完成并經(jīng)受暴雨沖擊后仍保持坡面穩(wěn)定的高速公路、采石場(chǎng)巖石邊坡生態(tài)治理的成功實(shí)例： 

例一、漳龍三期高速公路巖石邊坡噴混植生 

2001年10月-2002年1月，做出了8000m2的巖石邊坡噴混植生技術(shù)示范。2年來(lái)灌草植被長(zhǎng)勢(shì)良好，植被覆蓋率達(dá)到了95%。經(jīng)過(guò)年降水高達(dá)1420mm的雨水和多次強(qiáng)暴雨的沖刷，噴混基底無(wú)跨塌現(xiàn)象。 

例二、深圳市松子坑2#采石場(chǎng)的綜合生態(tài)治理 

截止2001年12月，完成了8200m2坡面治理面積，其中90%巖石坡面的坡度在85°以上，局部達(dá)90-110°，基本達(dá)到60天灌草覆蓋，灌草長(zhǎng)勢(shì)良好。經(jīng)過(guò)年降水1900mm的雨水沖刷，其中包括11次大暴雨，噴混基底無(wú)一跨塌，經(jīng)受住了暴雨的沖擊。 

 

因?yàn)閲娀熘采�技術(shù)是一項(xiàng)新興的技術(shù)，其研究和應(yīng)用尚處于起步階段，尤其是近年來(lái)的研究較為單一、片面，需要進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)的綜合研究。巖石邊坡生態(tài)系統(tǒng)較為復(fù)雜，包括地理環(huán)境和氣候因素、坡體狀況、基料特性、植被等，而研究的重點(diǎn)應(yīng)集中于以下幾個(gè)方面： 

3.1噴混基料的優(yōu)化體系 

噴混基料的優(yōu)化體系主要包括粘結(jié)劑的選型、及有機(jī)核心料的生產(chǎn)。從基料的配制來(lái)看，粘結(jié)劑的選型依舊不可忽略，除水泥外，也有人用有機(jī)粘結(jié)材料和研究運(yùn)用高分子材料。有機(jī)核心料作為噴混材料的主體，其組成的優(yōu)化將始終是個(gè)研發(fā)課題。目前，深圳市萬(wàn)信達(dá)環(huán)境綠化建設(shè)有限公司已成功了研究生產(chǎn)出應(yīng)用于石質(zhì)邊坡生態(tài)防護(hù)的統(tǒng)一核心料。 

3.2 巖石邊坡植被生態(tài)的水肥綜合調(diào)控體系 

目前，在巖石邊坡上防止干旱的措施有：增加噴混厚度、在基料中添加成孔材料和保水劑、選擇耐干旱植物等。但是，由于石質(zhì)邊坡的坡度較大，水土流失很?chē)?yán)重，這樣，噴混建植層的保水供水功能就受到限制，從而影響到水分的有效調(diào)節(jié)與良性的養(yǎng)分供給。在南方持續(xù)干熱的天氣，當(dāng)噴水較難保證時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)植被枯黃或死亡現(xiàn)象。由此可見(jiàn)，巖石邊坡植被生態(tài)中的水肥綜合調(diào)控技術(shù)的研究是勢(shì)在必行的。 

由于使用了大量的有機(jī)物料作為長(zhǎng)效肥，在坡面形成穩(wěn)定健康的植物群落之前不會(huì)出現(xiàn)養(yǎng)分耗盡的現(xiàn)象。但是，建植層厚度有限，水肥循環(huán)的空間非常有限，再加上水土流失的影響，很容易引起因水分和養(yǎng)分供應(yīng)不足的生態(tài)失調(diào)現(xiàn)象。 

3.3護(hù)坡植物的組合優(yōu)化 

人工種植草被在低養(yǎng)護(hù)或無(wú)養(yǎng)護(hù)情況下，極易退化、死亡，其原因在于：①人工種植草種生長(zhǎng)力較弱，品種單一；②高速公路邊坡的水分和養(yǎng)分等供應(yīng)較差。廣東開(kāi)（平）佛（山）高速公路、云南玉（溪）元（江）高速公路邊坡植草都呈現(xiàn)不同程度的草坡退化，這已成為一個(gè)十分突出的問(wèn)題。 

外來(lái)種入侵對(duì)土著種的影響主要表現(xiàn)在與土著種的競(jìng)爭(zhēng)、化感作用及遺傳侵蝕等三個(gè)方面[10]。有一種現(xiàn)象一直沒(méi)有得到足夠的注意，就是外來(lái)植物在新的環(huán)境中表現(xiàn)出更大的活力，植株也比原產(chǎn)地分布區(qū)中長(zhǎng)得更高，產(chǎn)生更多的種子。化感作用廣泛存在于高等植物之間，它在優(yōu)勢(shì)種形成、群落演替、植被恢復(fù)等方面有著重要作用。外來(lái)種常常形成單一優(yōu)勢(shì)種，在生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，其中化感作用是一個(gè)很重要的因素。入侵種與土著種之間的雜交和基因滲入能給土著種帶來(lái)破壞性的后果，有時(shí)甚至導(dǎo)致土著種的滅絕。當(dāng)入侵種與土著種之間發(fā)生雜交時(shí)，土著群落就可能變得對(duì)入侵更敏感而易于受到進(jìn)一步的入侵。由此可見(jiàn)，雜交也是生物入侵成功的原因之一。 

護(hù)坡植物的選擇應(yīng)考慮以下因素[11]：適應(yīng)栽培區(qū)的氣候，能抵抗不良環(huán)境；根系發(fā)達(dá)，生長(zhǎng)迅速，短期內(nèi)能覆蓋；有多年生的習(xí)性，與土壤固結(jié)能力強(qiáng)；分蘗多，莖葉繁茂。較重要的研究有：1）與草坪退化相關(guān)的有土著植物的調(diào)研和分析，從而找到不同氣候帶石質(zhì)邊坡灌草種的最佳組合；2）進(jìn)行護(hù)坡植被的分子遺傳育種研究，在以土著植被群落為主體的情況下，引進(jìn)抗逆性強(qiáng)的植物基因，從而推動(dòng)護(hù)坡植被的多樣化。 

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