高性能生態(tài)護坡綠化技術(shù)在巖質(zhì)邊坡治理上的應用

■陳 瑩

（福州海峽置業(yè)有限公司，福州 350000）

高性能生態(tài)護坡綠化技術(shù)是為彌補傳統(tǒng)邊坡保護辦法的不足，而發(fā)展出的一種新的邊坡保護方法，其特定配方對巖石邊坡具有非常良好的防護效果[1]。 該方法不僅能夠有效解決漿砌塊石、干砌片石等方法防護性能不穩(wěn)定、不持久的問題，還能夠通過邊坡綠化，在邊坡上形成生態(tài)護坡綠化帶，解決恢復植被、保持水土、美化環(huán)境等生態(tài)環(huán)境問題，經(jīng)濟和環(huán)境效益明顯。 但是，該邊坡防護的技術(shù)工藝要求較高，施工流程較為繁雜[2]，施工過程缺乏可靠指導。 基于此，本文以馬尾快安收費口公路附屬工程生態(tài)護坡實踐為例，對高性能生態(tài)護坡綠化技術(shù)原理、工藝流程、施工設備要求等展開研究，總結(jié)提煉技術(shù)要點，以期為其他同類項目施工提供參考。

1 生態(tài)護坡的特點和應用情況

目前， 公路邊坡生態(tài)防護技術(shù)手段相對單一，整體處于發(fā)展起步階段，生態(tài)防護方式主要以植草或鋪設草皮防護為主，生態(tài)護坡方式不同于普通護坡形式，植被對邊坡本身及周圍自然環(huán)境的變化更加敏感，導致不同路段內(nèi)的邊坡防護效果存在較大差異。 經(jīng)實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在夏秋炎熱季節(jié)，植草邊坡防護技術(shù)實施過程中部分路段邊坡植草存在不同程度的枯黃現(xiàn)象，邊坡的生態(tài)防護效果受到較大影響[3]。 除了受季節(jié)因素影響外，由于公路邊坡的自然環(huán)境復雜，邊坡長期遭受多種污染源影響，導致邊坡覆土的肥力不足， 直接制約了植被的正常生長。此外，公路邊坡在生態(tài)防護設計過程中，缺乏植被的選型環(huán)節(jié)，導致植草品種與當?shù)氐耐寥?、氣候環(huán)境不符，最終影響了植被的正常生長；生態(tài)邊坡的后期養(yǎng)護不到位也是造成生態(tài)防護效果大打折扣的主要原因。 相較于植草邊坡防護技術(shù)，邊坡鋪草皮防護工藝的效率則更高，該工藝適用于有快速綠化需求的公路邊坡項目，鋪草皮防護與傳統(tǒng)的植草防護原理類似， 但鋪草皮防護需供應大量草皮，綠化成本較高，為了控制邊坡生態(tài)防護成本，鋪草皮防護一般用于邊坡坡率較大或邊坡坡面沖刷嚴重的區(qū)域。

2 巖石邊坡病害機理分析

巖石邊坡病害主要受風化作用和地質(zhì)水文條件影響，其影響機理分析如下：（1）巖石邊坡中的各種礦物成分正常情況下處于穩(wěn)定狀態(tài)，其周圍的溫濕度總體穩(wěn)定，在公路邊坡施工過程中，受外界開挖擾動和人為因素影響，導致巖石邊坡礦物成分由穩(wěn)定狀態(tài)逐步過渡為非穩(wěn)定狀態(tài)，邊坡巖體的平衡狀態(tài)被打破，巖石中各種礦物在風化、光照、水分侵蝕、地質(zhì)構(gòu)造等作用的綜合影響下，巖體礦物組分發(fā)生變化，由于巖體成分發(fā)生本質(zhì)改變，影響了巖石邊坡的強度、穩(wěn)定性，在水分侵蝕的附加作用下，巖體相繼出現(xiàn)開裂、錯動，嚴重情況下將誘發(fā)崩塌事故[4]。 與土質(zhì)邊坡病不同的是，巖體邊坡病害的發(fā)展歷程較長，但其瞬間崩塌破壞概率更高，因此，其邊坡事故的嚴重程度不亞于普通土質(zhì)邊坡。 此外，巖體邊坡崩塌造成的二次災害，其危害程度遠高于崩塌病害本身， 因邊坡巖體風化后的碎石持續(xù)滾落，最終堆積于邊坡坡腳，在動水侵蝕的持續(xù)沖刷作用下，碎石流入道路邊溝，進而阻塞道路排水系統(tǒng)，大量雨水集聚在邊溝位置，積水持續(xù)向邊坡坡腳內(nèi)滲透，進而破壞公路路基，最終影響道路整體的承載能力，嚴重情況下，道路將完全喪失通行能力。 （2）除了風化作用外，水侵蝕及不良地質(zhì)條件也是誘發(fā)巖石邊坡病害的主要誘因，水分對軟弱巖體的影響非常明顯， 軟弱巖體在水分侵蝕作用下，其力學強度將迅速下降， 且隨著侵蝕水量的增加，其削弱作用將更加明顯。 長期積存于邊坡坡腳位置的積水，沿著巖體裂隙逐漸滲透到巖體內(nèi)部，巖體內(nèi)孔隙飽水后導致孔隙水壓力上漲，進而打破巖體的自平衡體系，最終演變?yōu)檫吰率Х€(wěn)病害。 此外，巖體邊坡泥石流病害也較為普遍， 在降雨多發(fā)季節(jié)，巖體風化碎屑裹挾著雨水、 植被等物質(zhì)沿著山體滑落，給邊坡下的村落埋下嚴重安全隱患，嚴重情況下甚至將造成大面積掩埋事故。

3 高性能生態(tài)護坡綠化技術(shù)

公路邊坡施工過程中占據(jù)了大量的耕地資源，部分道路施工需穿越自然保護區(qū)， 因人工施工干預， 導致當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境遭到不同程度的破壞，為了突出公路工程建設的綠色化、可持續(xù)化水平和特點，將人為干預降至最低，特提出了公路邊坡生態(tài)防護理念。 高性能生態(tài)護坡綠化是采用特定配方對巖石邊坡進行防護和綠化的新技術(shù)。 此項護坡綠化技術(shù)采用的核心是高性能生態(tài)綠化，是集巖石工程力學、生物學、土壤學、肥料學、硅酸鹽化學、園藝學和環(huán)境生態(tài)等學科于一體的綜合環(huán)保技術(shù)。

3.1 應用效應

從功能機理角度分析，高性能生態(tài)護坡綠化具有以下基本功能：（1）能最大限度地恢復當?shù)氐纳鷳B(tài)微環(huán)境，邊坡植被為當?shù)氐纳锾峁┝肆己玫纳鷳B(tài)環(huán)境，將公路施工造成的不利影響降至最低，有助于當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)及生態(tài)功能的恢復。 （2）邊坡加固功能，通過邊坡植被防護，提高了邊坡土體及巖體的穩(wěn)定性，降低了邊坡巖體在極端惡劣條件下出現(xiàn)滑塌、崩塌事故的概率，此外，邊坡植被根系相互交錯，有效減緩了邊坡表面的徑流量，削弱了雨水對邊坡的沖刷作用，提高了邊坡巖體的穩(wěn)定性，同時緩解了邊坡防排水系統(tǒng)的壓力；植被依靠蒸發(fā)作用可以消耗大量的邊坡積水，使邊坡巖體始終處于相對干燥狀態(tài)，提高了邊坡的穩(wěn)定性和可靠性。 （3）邊坡植被能夠及時散射聲波，同時延長聲波的傳播路徑，有效削弱聲波能量，從而起到消減路噪的作用，因而通過高性能生態(tài)護坡綠化技術(shù)能夠顯著控制道路行車噪音。 （4）邊坡綠化防護可以充分發(fā)揮綠植的環(huán)境美化功能，邊坡綠植在炎熱夏季能夠為司乘人員提供一個舒適、潮濕的行駛環(huán)境，同時通過不同植被的相互搭配組合，增強了道路兩側(cè)的觀賞性，不僅緩解了駕駛?cè)藛T的視覺疲勞問題，同時凸顯了公路建設美感，讓人心曠神怡，使行車成為一種真正意義上的享受。

3.2 設計原理

高性能生態(tài)護坡綠化具有一定的強度 （約0.45 MPa），能抵御強暴雨（135 mm/h 以內(nèi)）和流水的沖刷，不易出現(xiàn)龜裂；其合理的材料組成是植物生長的良好基材， 也能為物種迅速本地化創(chuàng)造條件，并且具有保水和水肥緩釋功能，降低了維護管理成本；并且其多品種、立體性、常綠型的植物生長狀態(tài)具有良好的視覺、欣賞效果，是整個環(huán)保系統(tǒng)中的一個完美子系統(tǒng)。 高性能生態(tài)綠化應充分結(jié)合工程所在地的生態(tài)環(huán)境、所處位置、邊坡角度、巖土性質(zhì)、防護要求等條件，合理配置砂壤土、團粒劑、粘合劑、添加劑、腐殖質(zhì)、混合植綠種子和水組成比例[5]。 應根據(jù)邊坡角度、防護要求等，鋪設復合材料網(wǎng)，并合理采用錨釘、錨桿等方式固定；根據(jù)巖土性質(zhì)、綠化要求等，合理配置由砂壤土、團粒劑、腐殖質(zhì)、團粒劑、混合植綠種子和水等成分組成的高性能生態(tài)綠化原料；將高性能生態(tài)綠化原料充分攪拌后，采用噴錨設備噴射到邊坡；噴射施工完畢，為避免高性能生態(tài)綠化原料快速失水使防護層性能不足，導致混合植物種子干燥死亡，可采用覆蓋一層無紡布的方式，起到防護層防曬養(yǎng)護作用；此外，還應合理進行灑水養(yǎng)護，待防護層被植被完全覆蓋后繼續(xù)生長1 個月，方可撤去紗布，使其自然生長成茂密植被，形成有效的巖坡淺層的防護層。

3.3 選用條件

高性能生態(tài)護坡綠化的環(huán)保綠化技術(shù)適用范圍廣泛：土體邊坡、巖石（包括人工砌石）邊坡、混凝土（包括混凝土面板）邊坡等各種結(jié)構(gòu)的邊坡，從緩邊坡到陡邊坡，甚至直立邊坡，無論植物生長環(huán)境狀態(tài)如何， 都能根據(jù)現(xiàn)場實際情況配制出合適的混凝土和植物種子配合比， 運用妥善的施工方法實施。

4 案例分析

4.1 工程概況

圖1 為馬尾快安收費口公路附屬工程生態(tài)護坡踏勘現(xiàn)場。 從現(xiàn)場踏勘情況可知該坡面表土喪失、巖石風化較為嚴重，容易發(fā)生坡面斷裂或者巖土自上而下的滾落。 本項目為了維持邊坡的穩(wěn)定性，保護邊坡不出現(xiàn)落石崩塌的現(xiàn)象，倡導恢復自然的生態(tài)模式， 深化生態(tài)文明和可持續(xù)發(fā)展理念，營造更加符合工程所在地區(qū)環(huán)境特點的基材，確保生態(tài)護坡防護持久性，工程技術(shù)人員擬采用高性能生態(tài)護坡綠化技術(shù)實施生態(tài)恢復工程。

圖1 馬尾快安收費口公路路側(cè)邊坡防護施工前現(xiàn)場

4.2 高性能生態(tài)護坡綠化防護方案

在坡面采用高性能生態(tài)施工工藝可豐富坡面植物品種，改善坡面立地條件，提升坡面植物景觀，為植物提供更好的生長基層條件， 增加基材層厚度，使植物根系得到有效擴展，促進植物根系生長。

4.2.1 工藝流程

工藝流程如下：清理坡面→局部坡面修整→坡面加糙處理→高次團粒附土層→生態(tài)棒分隔、植生基材→鍍鋅網(wǎng)→加筋麥克墊→土壤活性基質(zhì)→高性能生態(tài)基材→初期養(yǎng)護→后期養(yǎng)護和維保。

4.2.2 主要施工設備

主要施工設備包括：（1）攪拌機：一般為250 的強制式攪拌機；（2）噴漿機：生產(chǎn)能力（干混料）為4～5 m3/h；水平輸送距離200 m；垂直輸送距離60 m；工作風壓為0.6 MPa；耗風量為540 m3/h；（3）空壓機：規(guī)格為10 m3/min 以上；（4）施工吊籃及單筒快速2.5 t 卷揚機；（5）其他設備：手持電風鉆；用于粉碎砂壤土的粉碎機1 臺。

4.3 高性能生態(tài)護坡綠化施工技術(shù)要點

4.3.1 坡面處理

為保證坡面平整度，方面鋪設土工格柵，減少施工安全隱患，保證基材噴灑效果，需先清理坡面松散石塊。 對于較大的突起且有松動的石頭，需要用風鎬進行處理，確保整體平整度。

4.3.2 高次團粒附土層

平均厚度約為3～5 cm， 主要由過篩細粒土、團粒劑、腐殖質(zhì)等配方構(gòu)成，采用客土噴播機，通過噴射的方式，覆蓋于坡面。 通過添加團粒劑、腐殖質(zhì)等，提高了土壤保水保肥能力，同時可有效增加基材黏附力，避免被雨水沖刷脫了落，有利于植被的長期生長，有效保持邊坡防護和綠化作用。

4.3.3 生態(tài)棒+植生基材

生態(tài)棒與植生基材的選擇，應遵循：（1）生態(tài)棒（圖2）能夠在起伏不平的坡面緊密附著，具有十分優(yōu)異的抗滑性能，可有效分割坡面，穩(wěn)定基材；棒體內(nèi)有多種多孔性基質(zhì)材料，具備優(yōu)異的保水、透氣性能，可有效保證邊坡植被的根系健康，促進植被生長； 選擇生態(tài)棒規(guī)格為直徑為10 cm， 每根長度100 cm，棒體內(nèi)充噴播混合植生基材；（2）植生基材土層的厚度和肥力，共同決定了基材綠植的根系深度和綠植體量；基于邊坡上基材厚度有限的實際條件，通過增加基材土壤肥力，可以保證植被的生長；基材以肥沃的種植土為主，添加生物有機肥、保水劑、緩釋肥等材料。

圖2 施工過程中生態(tài)棒施工現(xiàn)場

4.3.4 鍍鋅網(wǎng)

鍍鋅網(wǎng)采用熱鍍高鋅的低碳鋼絲為主要原料，經(jīng)勾花編織工藝加工而成， 型號為網(wǎng)絲直徑22 mm，網(wǎng)孔大小為（50×50）mm，主要作用為提高坡面摩擦系數(shù)且為植生棒固定提供支護作用。 鍍鋅網(wǎng)固定時務必采用七字釘，平均間距20 cm 進行。

4.3.5 土壤活性基質(zhì)和種子噴射

（1）植生基材噴射施工階段，應嚴格遵守施工工藝和工序要求， 將基材噴射至加筋麥克墊面，噴射厚度在3～5 cm；（2）合理的材料混合比例和水量控制，是保證噴射施工的關(guān)鍵，直接影響后期基材附著性和植被生長，因此施工前應嚴格檢查，確保材料混合比例和水量合理；（3）植生基材噴射施工要噴射緊實，保證厚度。

4.3.6 高性能生態(tài)基材

高性能生態(tài)基材、水混合拌勻，采用基材噴播機設備， 將基材和水的混合物均勻地噴射到坡面，形成厚約1 cm 的防侵蝕生物毯。 噴射施工現(xiàn)場如圖3 所示。

圖3 噴射施工現(xiàn)場

4.3.7 植物配合比

高性能生態(tài)植物配合比如表1 所示。

表1 植物配合比情況

4.3.8 出苗期養(yǎng)護管理

施工完畢后，應合理進行養(yǎng)護管理，保證植物成活，健康生長。 澆水養(yǎng)護是保證植物出苗率和正常生長的關(guān)鍵因素，要按照多次少量的原則，表層濕潤，基材澆透，直到出苗齊全。

4.4 工程驗收要求及綠化效果

工程驗收要求如下：（1）所有綠化施工完畢，進入強化養(yǎng)護階段前，進行第1 次驗收；（2）施工工期約60 d，強制養(yǎng)護60 d，強制養(yǎng)護期結(jié)束且覆綠率達到85%時進行工程2 次交驗；（3）植物品種多樣化措施實施。 在高性能生態(tài)綠化噴射施工結(jié)束后，即著手植物品種多樣化措施的實施工作， 包括：當?shù)刂参锲贩N調(diào)查，篩選、采集、播種和成活性培育；（4）竣工交驗。 在高性能生態(tài)綠化噴射施工結(jié)束1 年后（圖4），也是植物完成一個生長期后，進行工程竣工交驗，本工程驗收合格。 驗收標準如表2 所示，檢驗指標包括坡面侵蝕、植被生長、草根發(fā)育及物種情況，質(zhì)量等級分為不合格、合格及優(yōu)良三級。

圖4 高性能生態(tài)綠化竣工驗收現(xiàn)場情況

表2 高性能生態(tài)綠化噴射施工質(zhì)量驗收標準

從綠化效果來看，坡面侵蝕是影響邊坡植被防護成效的一個重要因素，坡面侵蝕容易造成邊坡的不穩(wěn)定，這樣就達不到邊坡綠色防護的宗旨。 坡面應保持無垮落無沖溝，當坡面植被垮落和沖溝較多時，認定為不合格。 植被生長情況是體現(xiàn)綠植的環(huán)境美化功能的又一重要因素。 若坡面植被生長稀疏、瘦弱、有較大面積病害，則起不到邊坡綠化防護效果，最終可能會引起水土流失、坡面坍塌等許多不良后果。 邊坡綠植茂密、旺盛、無病害則說明植物的生長基層條件和坡面植物景觀效果良好。 密集的植物根系呈網(wǎng)狀分布于土壤中，其分泌出的具有膠結(jié)作用的分解產(chǎn)物有助于防止坡體巖石的風化剝落。 若草根發(fā)育情況發(fā)達，長入坡面圍巖裂隙，可增大巖土層的滑移與運動阻力，減少邊坡坍塌，穩(wěn)固風化的巖面從而提高邊坡的穩(wěn)定性。 在工程實踐中，物種多樣性可充分發(fā)揮各種植物的優(yōu)勢以適應自然條件的不斷變化，若播種物種未全長出，則說明物種成活性培育較差， 不利于解決恢復植被、保持水土、美化環(huán)境等生態(tài)環(huán)境問題；若播種物種全長出，并有當?shù)匚锓N侵入，則說明植物的品種選用及配合比合理。

5 結(jié)論

本文提供了一種工程坡面表土喪失和局部穩(wěn)定巖石坡面綠化的生態(tài)修復技術(shù)， 為坡面栽植喬木、灌木、植被景觀營造穩(wěn)定的生長環(huán)境。 不僅恢復了坡面植被，而且提升了植物景觀，立面上層次豐富，色彩上季相分明，保證了植物的多樣性。 同時使坡面形成自然起伏的微地形，增加了自然效果。 結(jié)論如下：（1）高性能生態(tài)護坡綠化技術(shù)可在巖坡淺層形成有效的防護層，持久防護性能良好，并可有效解決綠化問題；（2）高性能生態(tài)護坡綠化技術(shù)的核心在于高性能生態(tài)基材，考慮基材以肥沃的種植土為主，添加生物有機肥、保水劑、緩釋肥等材料，可有效保證植物生長；（3）施工完畢后，應合理進行澆水養(yǎng)護，澆水養(yǎng)護應遵循多次少量的原則，保證植物出苗率和正常生長。