客土喷播技术在川藏公路生态防护中的应用——西藏林芝段

钱晶晶，方江平

(1.西藏农牧学院高原生态研究所;2.西藏自治区公路局林芝公路分局)

既然要修路，就或多或少对周边生态环境产生影响，特别是对于西藏这种极端脆弱的生态环境而言，复杂多样的地形地貌和独特的高原气候，常发生不可预见或不易预防的地震、泥石流等地质灾害以及冰冻雨雪等气象灾害，不仅对公路交通产生了极大的影响，同时也直接关系到公路边坡的保护与修复。随着西藏公路里程的增加，西藏公路边坡破坏现象随之增多，每年在边坡防护养护投入的资金也越来越多，收到人们的重视。为保证西藏公路边坡及周边环境的稳定，研究边坡防护技术、寻找更加经济合理的形式和方法尤为重要，而生态防护技术是使生态和工程结合的最佳途径。

川藏公路修建于20 世纪50年代，局限于当时思想意识，在建设过程中没有充分考虑公路对生态环境影响，导致部分公路沿线原生植被破坏，从而造成了公路边坡普遍存在冲刷侵蚀、水土流失和局部滑坡现象等生态环境问题，给公路交通和当地村民以及过往行人车辆生命、财产带来严重的安全隐患，因此边坡防护工作越来越得到人们的重视。一般公路路堑边坡多为贫瘠的风化岩和松散土壤，边坡植被在3 ～5年甚至更长的时间内都难以恢复，由此20 世纪80年代日本研发了客土喷播技术，它是在边坡上借助外来客土材料，为植物提供生长基质，能够在短期内形成植物群落，是一种有效的生态防护手段，2000年在广东省惠河高速公路岩石边坡防护中引进了该项技术，随后在湖南省临长高速公路、云南省大保高速公路、江苏省宁杭高速公路、广东省惠河(二期)高速公路、广东省渝湛高速公路进行了客土喷播技术的研究。

1 客土喷播生态防护技术

客土喷播技术是一种融合土壤学、植物学、生态学理论的生态防护技术，它用经处理加工的树皮、养生材料、植物种子与少量当地优质土混合，添加营养剂，粘结剂和土壤稳定剂按一定比例混合制成客土，充分搅拌均匀后，通过专用喷播机喷射在固定有镀锌铁丝网的坡面上，镀锌铁丝网在岩石坡面形成一个骨架，从而形成类似钢筋混凝土的结构，增强抗雨水冲刷的能力和形成适宜植物生长的客土层。待植被成坪后，可以对边坡的稳定起到有效的保护，从而达到快速修复生态系统和稳坡的目的。

客土喷播工程设计除了常规的工程设计之外，还必须考虑生态学和土壤学内容。在生态学方面，要根据区域环境，调查周边植物、地形地质等，以确定坡面目标植物群落选型及混合植物种子设计;在土壤学方面，要根据植被生长情况，调查降水等气候资料、坡度及土壤肥力等，以确定客土材料选择和配比，保证土壤的化学性质和团粒化结构有利于植被生长，同时也具有很好的保水性和保肥性。最后根据边坡类型确定锚杆及挂网设计，保证边坡深层稳定之后再按稳定边坡的步骤进行客土喷射植被护坡结构设计，具体的施工顺序为清理坡面，钻孔打锚杆，挂网，喷射客土，养护。

2 项目区简介

川藏公路(南线)东起四川省成都市，西至西藏自治区拉萨市，全长2 155 km，其中西藏境内长1 286 km。川藏公路是我国五条进出藏公路通道之一，是西藏自治区沟通我国中部、东部、南方省区，进而通江达海的最为短捷的陆上通道，被藏族同胞誉为“金桥”和“生命线”，在国道网和区域公路网中的主干线地位十分显著。

本区域位于青藏高原南缘及其由西北向东南倾斜下降地带，地势总体上是西北高东南低。东喜马拉雅山和念青唐古拉山东段横亘于本地区南北两侧，南来的印度洋暖湿汽流沿雅鲁藏布江河谷北上，受念青唐古拉山脉的阻挡，在本区域内形成了丰富的降水，由此导致了强烈的水土流失作用，加上河流的剧烈侵蚀和风化切割风作用，使得该区域内高峰耸立，山体下部形成深邃的峡谷，地势高差悬殊，山脊与谷底海拔相对高差1 500 ～3 800 m，构成区域内高山峡谷的地貌特征。

本区域属于高原温带半湿润季风气候区，降水主要来自印度洋方面的西南季风，降水量在水平方向和垂直方向差异较小，最大降水带分布在森林带上限或雪线附近。气候比较温暖，年平均温度在7 ℃以上，≧0 ℃的积温约2 300 ～3 200 ℃，年平均降水量500 ～700 mm，年平均蒸发量1 300 ～1 700 mm，年平均相对湿度50% ～75%，湿润系数0.9 ～1.1。

本区域内土壤从低海拔到高海拔呈现明显的垂直规律变化，主要有高山寒漠土、高山草甸土、亚高山草甸土、灰褐土、暗棕壤、棕壤、褐土等土壤类型，在河谷地带主要受到高山河谷地貌、温暖湿润的气候及丰富植被类型的影响，棕壤和暗棕壤分布面积最大，为区域内地带性的土壤。从植被类型来看，海拔3 000 m 以下地区主要是亚热带山地灌丛(包含多种灌木杂生灌丛、干热河谷刺灌丛)，3 000 ～3 500 m 为亚热带常绿、落叶阔叶灌丛和亚热带落叶阔叶林，3 500 ～4 200 m 为亚高山针叶林带，4 200 ～4 600 m 为高山草甸灌丛，4 600 m 以上为高山草甸。

3 客土喷播技术应用

3.1 公路边坡情况

项目区域全长约50 km，其公路边坡可分为四种类型。

(1)土质较缓边坡:沿线土质边坡具有一定的共性，边坡相对较缓，坡面较稳定，具有一定的自然恢复能力，但由于雨水的侵蚀，导致植物覆盖率不高，一般只能达到20% ～30%左右，因此，此类土质边坡需要前期人工干扰，创建一定的植物生长条件，稳定边坡土壤，逐渐形成边坡壤土层，为后期植物的自然演替营造良好的条件。该类型边坡生态修复工程采用挂网薄层客土喷播工艺，喷播厚度为8 cm，根据周边自然植被的分布，在边坡坡脚位置栽植植物幼苗。

(2)土加石边坡:该类型边坡坡面较破碎，而且边坡相对较陡，现有植被覆盖率较低只有10%左右，在雨季易有碎石滑落，局部形成冲沟，一般边坡下端已有矮墙护住坡脚。该类型边坡生态修复工程采用挂网中层客土喷播，喷播前对坡面进行整理，去掉大块碎石，削除反坡，以使客土层与边坡表面完全接触整合，为植被生长提供良好的立地条件。

(3)土质极差或强风化岩石边坡:该类型边坡一般较陡，土质情况无法使植物在其上扎根生长，无养分、不保水，边坡上几无植物生长，因此，此类型边坡生态修复，应该采用人工办法创造一个植物生长的立地条件，采用客土喷播工艺，客土厚度要求达到12 cm，以保障植物后期生长所需要的水肥条件。

(4)粉砂土加碎石边坡:坡度较陡且稳定性差，喷播工艺难以附着，为保证边坡稳定且实现生态恢复，根据边坡的稳定程度及坡度不同，采用框架梁结合植生袋或菱形骨架结合覆土液压喷播的形式，在稳定边坡的前提下，为植物人工创造生存条件。

3.2 客土喷播操作

(1)边坡清理:清除岩面杂物碎石、松散层，尽可能达到施工前坡面的凹凸度平均为±15 cm，最大不超过30 cm，有利于客土喷播施工，增加坡面绿化效果。同时对于光滑岩面需要通过挖掘横沟等措施进行加糙处理，以避免客土下滑。

(2)截、排水沟施工:对于陡长的边坡、坡顶、坡脚以及平台均需根据坡面水流量的大小考虑设置排水沟，直接关系到坡面植被的生长环境。

(3)固定锚杆和挂网施工:在修整好的坡面上，打入锚杆并以水泥固定，锚杆的抗拔力、锚杆深度应满足工程规定或监理工程师的要求。同时，自上而下相临两卷镀锌网网应有5 ～10 cm 重叠搭接并用铁丝连接，至少每隔1 m 间距须用锚杆或锚钉与岩面固定。

(4)客土喷播:依次将客土材料中肥料、保水剂、木纤维、粘和剂、泥炭、腐殖土、草纤维、缓释营养肥料等通过客土喷播机搅拌后方可喷播，以保证均匀度。由于基质水分丧失会造成基质厚度不够，加之作业的喷播面多为高陡边坡，客土喷播每次喷混的厚度很小，一般需要喷5 ～8 次，才能保证客土厚度达8 ～12 cm。

其中岩石绿化料:有机成分含量大于80%;N、P、K 含量:不小于5%;pH 值:4.5 ～6.0。特制绿化剂:主要由保水剂(100 倍以上)、高分子凝结剂、植物生长剂等组成。长效复合绿化专用肥:肥力效力一般可长达2 ～3年。当地土料:使用当地粘土。客土喷播主要用料量见表1。

表1 客土喷播主要用料量 (单位:每100 m2)

(5)喷播植物种子:基材喷射完成后，待其自然风干4 ～12 h，才可进行喷播草种工作。草本植物种子在喷播前浸种1 ～2 h，使种子吸水湿润即可。将处理好的种子与纤维、粘合剂、保水剂、复合肥、缓释肥、微生物菌肥等经过喷播机搅拌混匀成喷播泥浆，在喷播泵的作用下，均匀喷洒在工作作业面上。坡面较陡，不利种子着床时，可适当增加播种量。

为了达到边坡稳固和绿化的双重效果，在植被选择上要选择不同海拔、不同季节的草本植物。分别是:老芒麦、披碱草、芨芨草、冷地早熟禾、紫羊茅、黑麦草、白三叶、刺槐、紫穗槐。

选用不同的海拔高度下的喷播种子配比见表2。

表2 不同植草配比表 (单位:g/m2)

(6)覆盖无纺布:喷播施工之后，及时覆盖无纺布，并用U 形钉固定无纺布，既保持湿度，又防止雨水冲刷，提高出苗率和均匀度。

4 结论与探讨

本试验根据高原气候与生态环境特征，结合区域植被分布类型与生长状况，引进客土喷播边坡防护技术，并且定量设计了基质配比和草种配方，进行人为干预，改变了公路沿线裸露边坡，其主要体会是:(1)客土喷播为植物生长提供了良好的基质，适用范围广，特别适用于石质坡面，能迅速形成灌、花、草结合的植物群落，满足生态环保的要求，是一种值得推广的施工工艺;(2)应根据坡面硬度情况和当地的气候条件确定客土厚度和物种配比;(3)挂网客土层抗冲刷能力强，一般情况下应选择挂网喷播，但在坡率较缓时可采用覆盖无纺布代替挂镀锌网以节省造价;(4)通过客土喷播防护技术显著缩短了自然演替的时间，最大程度的实现生态恢复效果，在高原公路上具有较高的应用推广价值。

在高原公路上要实现客土喷播技术，应该特别注重。(1)基质配比问题。基质基材的配比是客土中最基础又最关键的一步，也是整个施工工序中的重点和难点之一。在选择土壤时，受高原地区就地取料限制，使用的基质主体是粘土，土壤通透性较差。后期出现基质板结(1 ～2年后)导致植物生长困难，覆盖率降低。虽然添加了鸡粪、牛粪等有机质以增加基材混合物的持水性与透气性，但固土能力较差。这就要求如何选择适应高原地区基质的配合比，来解决基质的稳定性和通透性问题，在众多的施工技术方案之中，这个问题在今后的施工中还值得进一步的探讨与研究。(2)植被的选择和配比问题。为了达到边坡稳固和绿化的双重效果，一方面要选择不同季节的草本植物;另一方面要植入一定数量的乔、灌木。

［1］蒋明芳.西藏公路冻土灾害发生机理及防治技术研究［J］.中国西部科技，2013，10(12):53－54.

［2］薄雾，张涛玲.西藏公路交通灾害预警管理系统构建研究［J］.时代经贸，2013，(7):26.

［3］刘睿，黄晓明.西藏公路建设与国防［J］.中外公路，2010，1(30):48－50.

［4］巴桑次仁，周栋.浅谈西藏公路建设［J］.西藏科技，2011，(11):74－75.

［5］娄仲连，董志良.岩质边坡的生态恢复工程新技术研究［J］.地下空间，2001，(4):318－322.

［6］萧浩钊，赖冠宙.客土喷播生态防护技术在高速公路路堑边坡中的应用［J］.广东建材，2006，(6):37－38.

［7］杨望涛，杜娟，杨钦伦.客土喷播防护技术的应用与研究［J］.公路，2006，(7):298－300.

［8］方江平.西藏色季拉山土壤的性状与垂直分布［J］.山地研究，1997，(4):228－233.