植物纖維毯生態(tài)型護(hù)坡在安徽省高速公路上的應(yīng)用研究

陳傳明（安徽省高等級(jí)公路工程監(jiān)理有限公司，安徽合肥230051）

植物纖維毯生態(tài)型護(hù)坡在安徽省高速公路上的應(yīng)用研究

陳傳明（安徽省高等級(jí)公路工程監(jiān)理有限公司，安徽合肥230051）

“十二五”期間，全國(guó)高速公路投資高漲。截至2015年，高速公路通車?yán)锍踢_(dá)12.3萬km，已連續(xù)四年蟬連世界第一，較2010年的7.41萬km新增通車?yán)锍?.9萬km，高速公路的加速建設(shè)為國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展發(fā)揮了重要支撐作用，但同時(shí)也給沿線生態(tài)環(huán)境帶來了較大的影響。高速公路建設(shè)中在原地面上進(jìn)行路基填筑或路塹開挖，會(huì)新增大量裸露的邊坡，成為影響路域沿線生態(tài)環(huán)境的主要因子。因此，好的公路邊坡防護(hù)選型與設(shè)計(jì)，既能起到保護(hù)路基邊坡的工程效果，又能與生態(tài)補(bǔ)償、周邊環(huán)境相結(jié)合，給人以舒適、愉悅的行車享受。因此，很有必要結(jié)合地域環(huán)境開展行之有效地高速公路邊坡防護(hù)的深化研究。

道路工程；植物草毯；生態(tài)護(hù)坡；應(yīng)用研究

引言

高速公路邊坡的防護(hù)形式多種多樣，建設(shè)起步階段，建設(shè)者們大多注重防護(hù)強(qiáng)度，采用漿砌片石及混凝土滿護(hù)、鏤空混凝土護(hù)坡等圬工防護(hù)。此類護(hù)坡工程建成后雖然保證了工程安全、減少了水土流失，但卻未考慮護(hù)坡工程與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性與工程本體的生態(tài)功能性。由于硬化邊坡滲透性能差，日久天長(zhǎng)匯集的水流對(duì)坡面底口造成嚴(yán)重沖刷，加之邊坡景觀與周邊環(huán)境格格不入，生態(tài)和景觀效果極差。

隨著高速公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的提高，建設(shè)者們對(duì)環(huán)境的認(rèn)知及保護(hù)意識(shí)逐步增強(qiáng)，除了考慮保證邊坡安全性、穩(wěn)定性外，邊坡環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)，以及文化景觀等元素的植入，成為逐漸關(guān)注的重點(diǎn)。尤其是近年來綠色發(fā)展戰(zhàn)略、綠色公路建設(shè)模型的提出，現(xiàn)代公路邊坡防護(hù)技術(shù)愈加引起業(yè)內(nèi)研究者的重視，新型邊坡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究不斷深入，生態(tài)護(hù)坡技術(shù)開始被業(yè)界廣泛接受，并逐步推廣到新建高速公路建設(shè)中。

1 公路邊坡與防護(hù)結(jié)構(gòu)

1.1 邊坡形式

隨著公路建設(shè)區(qū)域向山區(qū)、重丘區(qū)推進(jìn)，公路邊坡形式也呈現(xiàn)多樣化。從公路建設(shè)的相對(duì)位置與填挖方式上劃分，主要有挖方邊坡（也稱上邊坡或路塹邊坡）和填方邊坡（也稱下邊坡或路堤邊坡）等；從地質(zhì)構(gòu)造上劃分為，主要有土質(zhì)邊坡、石質(zhì)邊坡和土石混填邊坡等；從坡面豎向高度上劃分，主要有低邊坡、中邊坡、高邊坡等。

1.2 邊坡的破壞

公路建設(shè)中總期望設(shè)計(jì)成較低、較緩、較穩(wěn)定的邊坡形式，但邊坡工程實(shí)踐常受到多因素制約而難以做到，故形成了豐富多樣的公路邊坡形式。公路邊坡形式的不同，帶來其自身穩(wěn)定性存在很大差異，發(fā)生破壞時(shí)的特征也有所不同，一般主要表現(xiàn)為邊坡沖刷（溝）、崩（滑）坍兩大類。

1.3 邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)

公路邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)按工藝與材料組成，可劃分為工程圬工防護(hù)、生態(tài)植被防護(hù)、工程+生態(tài)組合防護(hù)三種形式，其中工程圬工防護(hù)又可以按材料性質(zhì)進(jìn)一步劃分。

2 植物纖維毯護(hù)坡技術(shù)

2.1 植物纖維毯護(hù)坡的應(yīng)用價(jià)值

植物纖維毯護(hù)坡是近十多年來國(guó)內(nèi)外開發(fā)的一種集穩(wěn)固坡面、植物防護(hù)和生態(tài)景觀于一體的復(fù)合型邊坡植物防護(hù)措施。植物纖維毯是以水稻、小麥、玉米等的秸稈或棕、椰、麻纖維等為框架基底，連同營(yíng)養(yǎng)劑、優(yōu)質(zhì)灌草種籽、定型網(wǎng)、專用紙等多種材料，利用專業(yè)機(jī)械編織生產(chǎn)加工，形成的一種生態(tài)護(hù)坡材料。其具有以下幾個(gè)主要功能特點(diǎn)：

（1）抗侵蝕：近自然植物枯落層保護(hù)表土層，抗沖刷能力強(qiáng)，防止地表侵蝕，防止塵土散逸；

（2）保水保墑：植物纖維特有的恒溫保濕功能，防護(hù)效果良好，保持土壤墑情，提高出苗率；

（3）提供養(yǎng)分：纖維毯中添加了肥料、保水劑等材料，為種苗植物生根發(fā)芽提供了基礎(chǔ)條件和保障，而且毯體本身降解后也可提供生物養(yǎng)分；

（4）施工效率高：纖維毯因其上述特性，施工受季節(jié)限制較小，施工工藝較為簡(jiǎn)單，施工的速度較快，一個(gè)專業(yè)隊(duì)伍每天可施工數(shù)萬平米；

（5）綜合性價(jià)比高：后期養(yǎng)護(hù)成本極低，適合粗放式管理。

經(jīng)過試驗(yàn)段工程實(shí)踐比對(duì)，相同植被建植時(shí)間下，采用植物纖維毯護(hù)坡措施的水土保持效果最佳。這是因?yàn)?，植物纖維毯具有較好的吸水性能，降雨時(shí)植物纖維材料能夠在吸收一定的水分，同時(shí)這種仿生枯落物層覆蓋于表土，能起到較好的截留作用，減緩雨水對(duì)坡面表土的沖刷力度；其次，鋪設(shè)植物纖維毯可以增加坡面粗糙度，滯減坡面徑流的速度，加大土體的遷移阻力，進(jìn)而提高了坡面上的表土對(duì)沖刷、滑移的抵抗力；再次，采用植物纖維毯生態(tài)護(hù)坡的邊坡植被成活率高、長(zhǎng)勢(shì)旺，其植被冠層及地下根系通過蒸騰、滲透、截留等作用，可以截留降雨、滯減徑流、削弱濺蝕、減小坡體孔隙水壓力，降低水體對(duì)坡面土壤的侵蝕，地下根系通過錨固與加筋作用，增加根際土層的強(qiáng)度，起到了顯著的水土保持與坡面防護(hù)作用。

綜上所述，植物纖維毯生態(tài)護(hù)坡非常適宜在高速公路邊坡應(yīng)用，尤其在植被建植初期，比其它植被護(hù)坡措施的水土保持效果更顯著。植物纖維毯可以有效解決高速公路邊坡生態(tài)防護(hù)中植物生長(zhǎng)的幾個(gè)關(guān)鍵難題，如風(fēng)蝕水蝕、水分土壤難存留、缺乏營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)、氣候條件惡劣等。其施工便捷，水土流失防治與坡面防護(hù)效果明顯，植被恢復(fù)景觀效果好，工后維護(hù)管理要求低，養(yǎng)護(hù)管理成本小。

2.2 植物纖維毯的規(guī)格

植物纖維毯以水稻、小麥、玉米等的秸稈或棕、椰、麻纖維等為框架基底，連同營(yíng)養(yǎng)劑、優(yōu)質(zhì)灌草種籽、定型網(wǎng)、專用紙等多種材料，在大型生產(chǎn)流水線上一次加工編織而成，其營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)和種子可均勻緊密結(jié)合。常規(guī)一卷植物纖維毯規(guī)格為2.4m×30m，包裝成圓筒形，外設(shè)纏繞包膜，單包長(zhǎng)度可按工程要求自由選擇。植物纖維毯厚度最大可達(dá)50mm，植物纖維毯?jiǎn)挝恢亓繛?00～1500g/m2，植物纖維毯強(qiáng)度：橫向拉力不小于1kN/m，縱向拉力不小于2.2kN/m。

2.3 植物草毯的類型

植物纖維毯一般分為兩大類 （三層和六層）及三個(gè)系列（麥秸桿、椰絲、混合）共六個(gè)產(chǎn)品，也可以根據(jù)特殊要求定制，以利植物適應(yīng)性生長(zhǎng)。

第一類：三層式草毯，即固定網(wǎng)加秸稈加固定網(wǎng)；第二類：六層式草毯，即固定網(wǎng)加秸稈加紙（或無紡布）加種子層加紙（或無紡布）加固定網(wǎng)。每一類可以包括三個(gè)系列產(chǎn)品：

（1）小麥秸稈草毯：綠化成活快、保墑效果好，適合于各種草種。主要用于受侵蝕較小的地方。

（2）混合草毯：毯體拉力強(qiáng)、防沖刷效果顯著，草種要進(jìn)行選擇使用。主要用于中等侵蝕和損害的場(chǎng)地。

（3）椰絲草毯：纖維細(xì)、空隙小、防沖刷效果顯著、滲水快但透氣性差，其草種選擇要慎重，要優(yōu)選頂土能力不強(qiáng)的草種。主要用于土質(zhì)差、水土流失大和有特殊要求的場(chǎng)地。

2.4 植物種子配比

草種選用應(yīng)遵循以下原則：①盡量選用當(dāng)?shù)夭莘N、本土植物；②要結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂?、雨量、土質(zhì)等條件，選擇易成活、莖干低短、根系發(fā)育、生長(zhǎng)力強(qiáng)的多年生草種；③對(duì)有特殊綠化效果要求的地方，可按需加入其他的草種。

2.5 草毯鋪設(shè)

鋪設(shè)時(shí)應(yīng)自上而下平鋪至坡腳，并向坡頂、坡腳各延伸50cm。每片草毯鋪設(shè)前先將向上延伸部分錨固在坡頂錨固溝內(nèi)，回填原土壓牢。相鄰草毯應(yīng)重疊搭接，重疊寬度應(yīng)大于20cm，搭接時(shí)應(yīng)將遵循“后鋪疊于上”的原則，鋪設(shè)完成后及時(shí)進(jìn)行搭接部分的錨固。鋪設(shè)時(shí)注意平順展鋪，緊貼于坡面上，要保證無懸空、皺褶現(xiàn)象。坡面鋪完后，將草毯底端部錨固在坡腳開挖的錨固溝內(nèi)。經(jīng)檢查合格后應(yīng)及時(shí)固定，固定可采用竹（木）樁、錨釘將草毯固定在坡面上，每平方米不少于一個(gè)，坡率較大的邊坡應(yīng)加密并對(duì)四周及搭接處進(jìn)行加強(qiáng)。

2.6 覆土壓實(shí)

草毯鋪設(shè)后，在表面灑布一層厚約1cm的種植土，人工灑平并輕拍密實(shí)，該層覆蓋土可以起到蓄濕、保溫以及固壓草毯的效果。灑布土應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)種植土，使用前應(yīng)人工破碎，剔除石塊和大土塊。對(duì)種植土源緊缺的地區(qū)，可采用營(yíng)養(yǎng)土或草木灰摻加破碎粘土替代。

2.7 養(yǎng)護(hù)

草毯鋪設(shè)、覆土完成后應(yīng)立即澆水，第一次時(shí)應(yīng)澆透水，后續(xù)可依據(jù)自然條件、天氣情況和草種的種類而定，但邊坡坡面表層2～3cm厚的土壤濕潤(rùn)狀態(tài)一直要保持至種子發(fā)芽時(shí)，在邊坡未被植被完全覆蓋前，應(yīng)密切關(guān)注水分管理，保證草種成活率。補(bǔ)水養(yǎng)護(hù)時(shí)，要注意所用水中應(yīng)不得含有有礙草種生長(zhǎng)的組份。環(huán)保草毯植被成活后，在覆蓋保護(hù)形成后的2～3年內(nèi)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)花、草、灌等植被的人工調(diào)控，以有益于目標(biāo)植物群落的形成。

3 植物纖維毯護(hù)坡的效益分析及應(yīng)用實(shí)踐

3.1 效益分析

（1）植物纖維毯充分利用農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈，是解決秸稈焚燒對(duì)空氣質(zhì)量影響的有效途徑，環(huán)保效果顯著，社會(huì)反映良好。

（2）植物纖維毯本身結(jié)構(gòu)具有保水保墑等優(yōu)點(diǎn)，草種分布均勻，草種發(fā)芽率高，成坪時(shí)間短，植物自然生長(zhǎng)效果好。秸稈后期降解又改善了邊坡土壤成份，為植被生長(zhǎng)提供肥料，植被后期生長(zhǎng)更加茂盛，加快形成植被盤根錯(cuò)節(jié)，固土效果好。

（3）與傳統(tǒng)草皮卷的移栽相比，無需大量灌溉，節(jié)約了水資源；與三維網(wǎng)植草、濕法噴播等護(hù)坡工藝相比，無需覆蓋養(yǎng)護(hù)，沒有通常邊坡綠化養(yǎng)護(hù)布的白色污染。

（4）實(shí)現(xiàn)了邊坡的實(shí)時(shí)跟進(jìn)防護(hù)，減少了施工過程中路基邊坡的水土流失，避免了施工過程中對(duì)農(nóng)田水利設(shè)施的破壞。

（5）替代或減少了傳統(tǒng)的剛性護(hù)坡，避免了漿砌片石等圬工結(jié)構(gòu)等對(duì)原地貌的環(huán)境破壞，并及時(shí)恢復(fù)了邊坡開挖造成的對(duì)環(huán)境、植被、地貌的破壞，與自然環(huán)境相融合，行車舒適性大大增強(qiáng)。

3.2 工程推廣應(yīng)用

植物纖維毯在已建成通車的安徽蚌淮高速 （2012年建成）、阜陽(yáng)至新蔡高速（2014年建成）、岳西至武漢高速公路（2015年建成）進(jìn)行了不同條件試驗(yàn)應(yīng)用，業(yè)界一致認(rèn)為它是一種環(huán)保新技術(shù)產(chǎn)品，其適宜于平原區(qū)、微丘區(qū)、山區(qū)等各種復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)的邊坡防護(hù)。目前正在濟(jì)祁高速大量推廣應(yīng)用，完全替代了拱形骨架生態(tài)護(hù)坡，發(fā)揮出重要的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保生態(tài)效益。

4 結(jié)論

通過對(duì)安徽省植物纖維毯生態(tài)護(hù)坡示范工程的實(shí)施效果進(jìn)行調(diào)研及分析，可以看出目前示范工程已取得明顯效果，邊坡坡面穩(wěn)定性良好，綠色植被覆蓋度好，物種豐富度高。實(shí)踐證明，植物纖維毯生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用，既保證了邊坡的穩(wěn)定性，也對(duì)基材層起到了抗侵蝕和保水保墑的作用。綜上所述，植物纖維毯生態(tài)護(hù)坡模式的植被恢復(fù)效果理想，施工技術(shù)性價(jià)比高，降低了施工和養(yǎng)護(hù)成本，符合生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)新技術(shù)工法的要求，應(yīng)予以推廣實(shí)施。

U417.1

A

2095-2066（2016）24-0202-02

2016-8-15

陳傳明（1966-），安徽無為人，高級(jí)工程師，本科，從事公路橋梁工程監(jiān)理工作。