高速公路路基邊坡“邊建邊綠”生態(tài)防護(hù)技術(shù)研究

沈亦翀

（華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，南京 210000）

1 引言

邊坡是高速公路路基施工中常見的構(gòu)造物，邊坡自身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性對于項(xiàng)目運(yùn)營的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益影響重大，邊坡的生態(tài)型防護(hù)措施實(shí)施能夠消除坡面侵蝕、坡體坍塌等災(zāi)害?！斑吔ㄟ吘G”秸稈纖維簾生態(tài)防護(hù)新型模式近年來在江蘇省內(nèi)推廣，該技術(shù)能夠隨著項(xiàng)目路段路基的不斷施工逐漸完善邊坡的綠色化生態(tài)防護(hù)，在確保邊坡生態(tài)環(huán)境和諧的基礎(chǔ)上達(dá)到邊坡加固的目的，且多采用滿足區(qū)域生態(tài)需求的植被進(jìn)行邊坡覆蓋，具備投入成本低、加固周期長、景觀綠化度高、環(huán)保節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，符合我國基礎(chǔ)建設(shè)可持續(xù)發(fā)展理念。

2 “邊建邊綠”生態(tài)防護(hù)要求

2.1 原則

“邊建邊綠”生態(tài)防護(hù)是以秸稈纖維簾為代表的現(xiàn)代裝配式植物防護(hù)，采用的植被材料需要考慮其生長速率、坡面限制條件、綠化管理維護(hù)效果等方面，最終達(dá)到坡面綠化、協(xié)調(diào)生態(tài)、護(hù)坡固土的主要目的，生態(tài)植物的選取應(yīng)盡可能選擇路段區(qū)域的鄉(xiāng)土植物，以便發(fā)揮其良好的生態(tài)適應(yīng)性和快速的生長率。同時(shí)具備覆蓋率高、返青快、綠期長的特點(diǎn)，可充分利用多種混合草類植物來優(yōu)化抗逆性、延長綠期、提升初期綠化效率和覆蓋面積[1]。

2.2 生態(tài)防護(hù)類型

植草防護(hù)對于公路路基邊坡加固，前期穩(wěn)定性較高，且無環(huán)境生態(tài)污染的情況，施工投入成本較為低廉，能夠提升邊坡承載力和穩(wěn)定性，還能優(yōu)化路基景觀環(huán)境。但不宜在雨水較為豐富的地區(qū)布設(shè)，難以形成完整性高、覆蓋面大的植草防護(hù)機(jī)制。為實(shí)現(xiàn)生態(tài)防護(hù)效果，植草防護(hù)選取的植物種類需結(jié)合當(dāng)?shù)氐耐寥览砘h(huán)境和局部生態(tài)圈，選擇合適的生長季節(jié)進(jìn)行草籽播種，促進(jìn)植被隨著路基施工進(jìn)展而不斷覆蓋既有邊坡的效果[2]。

鋪草皮防護(hù)也是路基邊坡常見的生態(tài)模式，成品化草皮具備一定的延展強(qiáng)度，且不需要考慮強(qiáng)降雨造成的水流沖擊影響，施工中需要成本較低，但是草皮鋪設(shè)的景觀效果、加固作用較為單一，難以和周圍的生態(tài)植被進(jìn)行充分融合，降低生態(tài)防護(hù)效果[3]。因此，采用鋪草皮應(yīng)盡可能考慮植物的多樣性，且針對不同地區(qū)環(huán)境合理選擇。

3 “邊建邊綠”生態(tài)防護(hù)體系構(gòu)建及施工

3.1 體系構(gòu)建

“邊建邊綠”生態(tài)防護(hù)邊坡穩(wěn)定性加固原理主要是利用植物覆蓋坡面減少水土流失，植物根系的土體植入促使微弱邊坡結(jié)構(gòu)的致密程度提升，繼而優(yōu)化邊坡內(nèi)部構(gòu)造和強(qiáng)度穩(wěn)定性。后期能夠達(dá)到防風(fēng)防噪聲污染、邊坡保濕、景觀美化的效果，并弱化雨水造成的邊坡沖擊力?！斑吔ㄟ吘G”生態(tài)防護(hù)體系由層狀載體、定型網(wǎng)、植被種子3 個(gè)方面構(gòu)成，層狀載體主要采用當(dāng)?shù)鼐G色作物秸稈進(jìn)行加工制作，在路基邊坡防護(hù)施工早期，自身起到固沙、防止水土流失的作用，后期秸稈的生物降解作用能夠使其形成土體肥料，促進(jìn)植物種子的生長。定型網(wǎng)則是對整個(gè)體系進(jìn)行邊坡防護(hù)的形狀維持，為植物生長提供一個(gè)穩(wěn)定的底層結(jié)構(gòu)面積，有籽種子需要專門采用紙張墊放，無籽結(jié)構(gòu)則可以直接播撒，繼而進(jìn)行體系加固覆蓋處理。整個(gè)體系示意圖如圖1 所示。

圖1 體系構(gòu)建示意圖

3.2 材料及施工要點(diǎn)

該生態(tài)防護(hù)體系主要采用人工施工方式完成，在交安工程及路面、邊坡之間培土施工完成之前，需要進(jìn)行植物覆蓋邊坡處理，施工季節(jié)一般選取在春秋季，盡可能避免強(qiáng)雨季或者高溫低溫等情況。層狀載體材料通常采用作物秸稈+土工織物復(fù)合加工合成，尺寸一般為25 m×3 m，采取纏繞膜進(jìn)行圓筒狀包裝如圖2 所示，其厚度一般控制在約8 mm，質(zhì)量為（300±25）g/m2。定型網(wǎng)分為上下兩層，為避免對土壤及周圍植物、動(dòng)物造成污染危害采用環(huán)保無公害PP 雙向拉伸網(wǎng)，上下網(wǎng)的縱向拉伸強(qiáng)度不小于3.8 kN/m，橫向拉伸強(qiáng)度不小于3.0 kN/m。上網(wǎng)的網(wǎng)格間距不小于15 mm×30 mm，下網(wǎng)的網(wǎng)格間距不小于10 mm×10 mm。植被主根要能深入土體邊坡3 m以上，可采取保水劑、營養(yǎng)劑等來促進(jìn)植物的根系生長和上覆綠化程度，來達(dá)到“邊建邊綠”的景觀效果；采取專用紙時(shí)，需要具備遇水即溶的特點(diǎn)，對草種、多種化學(xué)劑進(jìn)行支撐[4]。

圖2 層狀載體示意圖

“邊建邊綠”生態(tài)防護(hù)體系裝配式施工流程如下：秸稈纖維簾應(yīng)在坡頂延伸10～20 cm 埋入土中，自上而下平鋪到護(hù)坡道，坡面頂部底部固定牢固，交接處重疊搭接，搭接寬度為5 cm，搭接面要順應(yīng)風(fēng)向，同時(shí)加強(qiáng)搭接部分錨固，鋪設(shè)要保持整齊一致，并及時(shí)滾壓，確保秸稈纖維簾跟坡面緊密接觸。利用U 形釘（8 號(hào)鉛絲）、綁扎鐵絲和錨桿等對纖維簾的縱橫向連接固定，如圖3 所示。現(xiàn)場采用人工澆水直至草種萌發(fā)至幼苗階段，按照出芽、幼苗、生長3 個(gè)階段進(jìn)行合理控制。出芽期全方位澆水處理，5 d 濕潤深度控制在3 cm；幼苗期早晚單遍澆水，控制濕潤深度為15 cm，便于10 d 左右的齊苗效果；生長期中午單次澆水，控制深度為12 cm，便于提升15 d 左右植被枝葉韌度。肥料施加需少量多次，在養(yǎng)護(hù)約10 d，全面檢查植被的發(fā)育情況；并及時(shí)檢查其破損情況，對于20 d 左右的死亡植被則要補(bǔ)充更換處理[4]。

圖3 秸稈纖維簾現(xiàn)場布置圖

4 “邊建邊綠”植物配置優(yōu)化及邊坡防護(hù)效果分析

4.1 試驗(yàn)概況

某高速公路路基邊坡生態(tài)防護(hù)工程位于江蘇省內(nèi)某市，該地區(qū)為平原開闊地區(qū)，氣候年降雨量為700～800 mm，年氣溫為25 ℃，夏季經(jīng)常出現(xiàn)強(qiáng)降雨情況，局部邊坡路段主要以黏土、粉砂土土質(zhì)結(jié)構(gòu)為主，土體呈現(xiàn)松散、軟塑狀態(tài)；設(shè)計(jì)邊坡坡度為1∶1.5，路段填土路堤高度為3～10 m，邊坡土層多含有約10～15 g/kg 的有機(jī)質(zhì)，邊坡孔隙率見表1。本實(shí)驗(yàn)選取其中坡高為7 m、長50 m 的粉砂土路段進(jìn)行“邊建邊綠”生態(tài)防護(hù)邊坡加固?，F(xiàn)場采取混合種植、簡單種植兩種模式，簡單種植主要是對狗牙根等生長周期較短且適應(yīng)性極強(qiáng)的植物進(jìn)行滿鋪；混合種植則開展兩種及以上植物的混播，如高羊茅、多年生黑麥草、狗牙根1∶1∶1 混播。兩個(gè)模式的播種量控制在25 g/m2，并且對植物的生長情況、覆蓋率土壤邊坡的侵蝕情況進(jìn)行周期性觀測[4]。

表1 試驗(yàn)路段邊坡孔隙情況（平均范圍）

4.2 植物邊坡抗沖刷能力分析

砂土路段邊坡不同植物配置經(jīng)過20 d 的結(jié)果觀測，其10 d、20 d 植被覆蓋率和土壤侵蝕效果見表2，其中，滿鋪草塊應(yīng)用在路段邊坡的1 號(hào)塊和2 號(hào)塊，結(jié)果表明，狗牙根滿鋪具備良好的水土流失阻礙效果，且整體防護(hù)體系較為穩(wěn)定；草灌混合種植則主要發(fā)生在號(hào)塊和4 號(hào)塊，結(jié)果表明高羊茅、多年生黑麥草、狗牙根混合播種中，先栽植高羊茅和多年生黑麥草，繼而再播種狗牙根，則在10 d 左右的種植期后坡面存在較少的覆蓋率，土壤出現(xiàn)輕微侵蝕，但是20 d 后則具備良好的土壤加固效果，植被根系較為發(fā)達(dá)，抗環(huán)境變化適應(yīng)性較強(qiáng)?？紤]到混播具備較強(qiáng)的生態(tài)適應(yīng)性，且植被覆蓋率和土壤侵蝕效果都優(yōu)于單種滿鋪，本項(xiàng)目在全路段范圍都采取該混播形式，整體生態(tài)防護(hù)結(jié)果良好。

表2 不同生態(tài)植物配置防護(hù)中覆蓋率和土壤侵蝕狀況

5 結(jié)語

公路路基生態(tài)邊坡防護(hù)中，考慮“邊建邊綠”的生態(tài)技術(shù)應(yīng)用能夠有效避免傳統(tǒng)綠色護(hù)坡的成本較高、施工周期長等缺陷，本文采取的邊坡生態(tài)防護(hù)體系具備良好的應(yīng)用效果，其分階段進(jìn)行邊坡綠化防護(hù)，實(shí)現(xiàn)邊建邊綠；通過合理調(diào)整圬工與綠化防護(hù)高度，實(shí)現(xiàn)綠色防護(hù)最大化；合理利用農(nóng)田秸稈，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)保，能夠在不同公路工程路基邊坡施工中得到應(yīng)用。