（一）技术原理
较土质坡面而言，岩质坡面的立地条件十分恶劣：无植物生长的土壤基础，当边坡坡度较大时，即使坡面有少量因岩石风化产生的土壤母质，也会因雨水的冲刷而流失；无法提供植物生长必需的水分和养分。为此，基于岩质坡面立地条件的厚层基质喷播工艺，成功地解决了硬质基底的土壤重建这一关键性的难题。厚层基质喷播与干法客土喷播并无本质区别，也是通过高压空气将喷播材料喷敷到坡面上，但因其喷播材料主要为有机质（占比为总物料的80%～90%），故将其称为有机质喷播。“厚层”意指通过分层（基层和面层）喷播，可使有机质形成的人工土壤层厚度增加。厚层基质喷播工艺设计如图4-5所示。
图4-5 厚层基质喷播工艺设计示意图
（二）工艺特性
因大量有机质的添加，厚层基质喷播材料在重量、结构、肥水条件等方面比客土喷播更有优势，故其能够在坡面上形成类似于自然土壤性状且能够贮存水分和养分的植物生长基盘，可较好地解决陡峭、坚硬坡面的植被建植难题。厚层基质喷播工艺与客土喷播工艺的主要区别见表4-13。
表4-13 厚层基质喷播工艺与客土喷播工艺的主要区别
厚层基质喷播的主要工艺特征体现在以下方面。
1. 喷播层厚
厚层基质喷播工艺能够在硬质基底上形成较厚的营养基盘，这对于岩质坡面特别是高陡的岩质坡面而言，无疑为坡面植物提供了稳定生长的基础条件。一定厚度的喷播层不仅具有较强的抗风雨侵蚀能力，在坡面上保持自身稳定，同时也为坡面植物的初期生长提供了必需的养分条件，有利于促使植物根系的发育。厚层基质喷播工艺以其质轻、层厚、肥足等优点，突破了恶劣立地条件对坡面植被建植造成的制约，为高陡岩质坡面植被恢复工程提供了有效、可行的解决方案。
2. 初期效果显著
有机质质地松软、pH适中、含有丰富的氮、磷、钾等多种营养物质，非常适合植物种子发芽和快速生长，通过合理的草本、灌木植物配置设计，在水热条件适宜的情况下，施工后1～2个月就可以在坡面上形成70%左右的草被覆盖，既有利于减少坡面水土流失，保护坡面表层稳定，又可促进坡面的植被恢复，同时也改善了边坡植被景观效果。
3. 适应性强
液压喷播工艺和客土喷播工艺存有明显的局限性：液压喷播主要适用于土质坡面，且其喷播厚度较小；客土喷播虽能适用于岩质坡面，但仅限于中等风化程度的岩面，而且客土自身重量较重，难以在较陡坡面上保持稳定。而厚层基质在重量、结构、养分等方面具有综合优势，使其不仅成为陡峭、坚硬坡面植被建植的首选工艺，而且还适用于各类坡质、不同坡度坡面的植被建植。
4. 存在问题
根据近年来国内各地的工程应用发现，厚层基质喷播尚存有诸多不足和缺陷，主要表现在有机质、理化特性、生物活性等方面还不能完全满足不同立地条件下的植物生长需求，对植物根系的发育、水分保存与养分输送造成不同程度的制约。特别是在北方地区实施厚层基质喷播工程，以下问题较为普遍和突出。
（1）喷播层易干裂、脱落。因气候干燥寒冷，特别在半干旱地区，冬春季节的干旱往往持续时间长，由此造成土层中有机质的干裂、变形，使得有机质层与坡面之间出现空隙，甚至使喷播层脱落。
（2）喷播层保水性较差。降雨是喷播层中水分的主要来源，但因量少、分布不均，喷播层中的高分子黏合剂在大部分时间内处于失水状态，造成有机质板结，出现硬度较大的板结块，使保水性能变差。
（3）植物易退化。建植初期有利于高发芽率和速生型草本植物的发育，但因其生长过于旺盛而迅速消耗土层中的养分和水分，使灌本植物处于竞争劣势，给后期植被恢复带来不利影响，从而会导致植物群落自然生长能力差、以灌木为主的植物群落没有形成，而以先锋草种形成的植被在3年左右的时间内出现退化消失的现象。
近年来北方地区采用厚层基质喷播的植被建植工程出现了不少失败的案例，大都是在工程方案设计阶段忽视上述问题而导致的。故需强调的是，当对立地条件较差的坡面拟用该喷播工艺时，必须提前充分论证其可行性、适应性，不可盲目地进行工程立项，否则可能出现事与愿违的后果。此外，厚层基材喷播的工程综合费用明显高于其他建植工艺，这也需在工程立项时注意权衡。
（三）施工要求
1. 适用条件
与客土喷播类似，厚层基质喷播也主要用于以面状植被建植为主的坡面防护工程，因此其适用区域主要为湿润区和半湿润区。在半干旱地区如果边坡周边有较好的水源条件，可先通过有针对性的系列试验，再对有机质、植物以及其他添加材料进行优化配置后应用厚层基质喷播工艺，但工程造价一般相对要高，且后期养护管理成本也高，这在工程方案设计时应予以充分考虑。
另外需注意的是，在南方等多雨地区需提高喷播层的黏结性，以增强抗侵蚀能力；在北方等少雨地区则需提高喷播层的保水性，增强水分的利用能力。
2. 边坡状况
坡形及坡质：厚层基质喷播可适用于包括挖方和填方边坡在内的土石边坡、石质边坡和强风化石质边坡，但对坚硬的岩石边坡、混凝土坡面和浆砌石坡面更具适应性和针对性，即主要适用于“无土”的岩质坡面。
坡率及坡高：厚层基质喷播特别适用于高陡坡面的植被建植，但坡率一般不宜超过1∶0.3。除缓坡外，厚层基质喷播也需要以土工网材作支撑载体，必要时还需与坡面工程防护构筑物（框架、地梁）设施结合，以保证喷播层的稳定性。适宜厚层基质喷播工艺的边坡一般每级高度不超过10 m。
3. 施工季节
与客土喷播类似。但需注意的是，在北方地区，实施厚层基质喷播必须充分考虑植物的成活和生长，特别当需要越冬时，应积累足够的营养和水分，以保证坡面植被安全返青。
4. 喷播厚度要求
与客土喷播类似，厚层基质喷播也可进行二次覆盖，因而可在一定范围内控制喷播厚度。喷播厚度可根据边坡的坡质、坡率而定，见表4-14。
表4-14 不同坡质的厚层基质喷播参考厚度
5. 物种选择要求
目前，厚层基质喷播工艺主要用于高陡岩质坡面的植被建植工程，从植被恢复及护坡效果、群落稳定性、工程造价、后期养护成本等方面统筹考虑，宜以速生草本植物和灌木植物组合为主（参见客土喷播），但不宜选用乔木或生长缓慢的物种。尤其是在我国北方地区，不可无视环境条件盲目地进行乔、灌、草植物组合配置。
（四）材料配置及要求
1. 材料配置
厚层基质喷播材料的组成及配置方案如表4-15所示。
表4-15 厚层基质喷播材料的组成及配置方案（厚度8 cm）
续表
注：基材压缩系数为1.5，基材配合比为种植土∶纤维∶有机质 = 5∶3∶2；在有机质中泥炭∶椰粉∶木粉 = 1∶1∶1
2. 材料要求
厚层基质喷播材料由种子、种植土、黏合剂、保水剂、复合肥、有机肥、泥炭、木粉、椰粉、稻草纤维等组成，其中多数喷播材料及辅料（网材、锚杆等）已在前面做过介绍，此处仅介绍有机肥、稻草纤维和混合物料的配置要求。
（1）有机肥。有机肥主要来源于动物和植物，即以各种动物废弃物（动物粪便、动物加工废弃物等）和植物残体（饼肥类、作物秸秆、枝叶、草炭等）为原材料，采用物理、化学、生物处理技术，经过一定的加工工艺（堆制、高温、厌氧等），消除其中的有毒，有害物质（病原菌、病虫卵害、杂草种等），制成富含多种有机酸、肽类以及包括氮、磷、钾在内的丰富营养元素的肥料。有机肥不仅能为植物提供全面营养，而且肥效长，可增加和更新土壤有机质，促进微生物繁殖，改善土壤的理化性质和生物活性。有机肥应符合《有机肥标准》（NY 525—2012）的相关指标要求。
（2）稻草纤维。稻草纤维由农作物水稻的秆、叶经过机械粉碎并过1.5 cm筛分后的纤维状材料。稻草纤维的作用是能提高喷播材料的团粒性、透气性以及喷播层的抗冲刷能力。此外，稻草纤维腐烂后，可变为无害且有益的有机肥料。
（3）混合物料。厚层基质喷播混合物料应具有保水、保肥、透气等特性，在进行配比设计时，其理化性能指标应满足表4-16的要求。
表4-16 厚层基质喷播混合物料的理化性能指标
注：酸性土壤地区，根据当地物种的生长情况，可适当调整pH的范围
（五）施工流程及要点
1. 施工流程
厚层基质喷播需分层施工，即先后进行基层的喷敷和面层的喷播。厚层基质喷播工艺的施工流程如图4-6所示。
图4-6 厚层基质喷播工艺的施工流程
2. 施工要点
（1）施工准备。由于厚层基质喷播所用的机械设备（喷射机、空压机、发电机、粉碎机、传送带、搅拌机、凿岩机等）和喷播材料（有机质、添加材料等）较多，施工现场一般需要分设两个场地，一个用于存放喷播材料（材料区），另一个用于布置、安装相关设备（作业区）。施工前主要准备工作是场地开辟整理、设备进场联机及调试、材料调运及保存。所有设备安放位置需考虑到整个坡面的长度和高度状况以及作业的便捷，以尽量不移动或少移动设备为原则。喷射管单侧延伸长度控制在150～200 m范围内，所有喷播材料根据用途、功能和作业流程分类、分区放置。
（2）坡面清理平整。坡面平整有利于喷播层与坡面的自然结合，因而需将坡面浮石、碎石及各种杂物进行清除，对于凸出或凹进坡面大于10 cm的部位应予以削平，或回填客土或采用浆砌片石予以嵌补，尽可能使坡面平整。对过于光滑、平顺的坡面，要采用开挖横沟、表面加糙等措施予以处理，以增强喷播层的附着性，避免基质下滑。在坡顶、坡侧、平台等处设置排水设施，对坡面径流涌水设置排水沟进行导排。
（3）锚杆定位施工。与客土喷播工艺类似，可参考本章第二节。
（4）铺挂网材。与客土喷播工艺类似，可参考本章第二节。
（5）上料拌制。上料前需首先检查各种物料是否齐全，质量是否符合设计要求。厚层基质喷播材料由有机质、肥料、添加材料等按照一定比例混合而成。应严格按照设计要求对各种物料进行配置，根据进场批次材料的包装换算出每罐喷播材料的用量。为了保证配料准确，不同材料的用量应事先称重定容，使用经过标定的容器进行投放。大面积施工前，应进行现场实地勘察及试验，核定每一种材料的合适配比量。有机质具有疏松土壤、保持水肥的作用，同时可增加喷播层氧气的含量，使用时，需将其与其他喷播材料按照设计配比投放到搅拌机内混合搅拌，搅拌时间不少于5 min。混合料的含水量要适中，拌和后以“手握成团、落地松散”为宜。
（6）物料喷播。厚层基质喷播施工要点与客土喷播基本相同，也需要二次、分层喷射：第一次为基层喷敷，即将稻草纤维、有机肥等混合物料喷敷到坡面上，形成植物生长的营养基，喷敷厚度为设计总厚度减2 cm；第二次为面层喷播，即将植物种子、有机质、添加剂等混合物料喷播到基层表面上，喷播厚度为2 cm。喷射时应注意及时调整喷射压力，保持合适的喷敷、喷播压力。否则，压力过大会造成基质质地坚硬，影响出苗；压力过小会造成基质结构疏松，自然沉降后达不到设计厚度要求，且易产生滑动、流失现象。
（7）覆盖保墒。与液压喷播工艺类似，可参考本章第二节。
（8）养护管理。与液压喷播工艺类似，可参考本章第二节。
（六）施工质量验收
1. 期间验收
坡面处理情况：坡面是否平整，有无碎石或塌陷，有无明显的坡面裂隙。
施工现场管理情况：施工现场安全措施是否合规、到位，设备安置及运行是否合理、规范，有无妨碍道路通行或物料搬运的情形。
锚杆及挂网施工情况：锚杆钻孔分布及深度、锚杆规格及用量、锚杆固定是否符合设计要求，挂网的搭接宽度、覆盖面积是否符合设计要求，网材与锚杆的连接是否牢固，网材固定后的松紧程度是否合适。
喷播物料准备：各种物料的质量、组合配比、用量是否符合设计要求，每罐喷播物料的投放顺序、混合时间和搅拌质量是否符合作业要求。
喷播作业状况：喷播压力是否合适；雾化水的用量是否合适；基层、面层的覆盖度、厚度、均匀度、紧实度是否符合设计要求，有无板结、疏松、龟裂、剥落、网材露出等现象。厚层基质喷播工程施工期验收参考标准见表4-17。
表4-17 厚层基质喷播工程施工期验收参考标准
注：基材覆盖率达到100%（倒角面及垂直面除外）时进行检验
2. 竣工验收
坡面喷播总体质量：是否有局部遗漏的部位、缝隙；喷播面积、厚度、紧实度、边缘处理是否符合设计要求，有无板结、疏松、分层或剥落现象等。
覆盖养护情况：覆盖物是否完全覆盖坡面，有无遗漏处；浇水水量是否合适；坡面有无冲刷现象。
植物生长情况：发芽状况是否达到设计要求；出苗、长势是否均匀、良好，有无缺水、缺肥、枯死和病虫害现象。
现场整理情况：现场有无施工材料遗留；临时施工设施是否全部清理。
厚层基质喷播工程竣工后验收参考标准见表4-18。
表4-18 厚层基质喷播工程竣工后验收参考标准
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