生态治理技术在地震后工程边坡中的应用

谭可奇，范湘蓉，李建华

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川 成都 610072)

1 概 述

我国是自然灾害频发的国家，特别是在西南高山峡谷地区，震后边坡，植被损毁严重，坡面表部松散崩积物稳定性较差，山体长期裸露，容易造成风沙和小型滚石；在暴雨天气下，容易形成土滑或小型泥石流；对边坡下部行人和建筑物安全造成一定威胁，同时容易造成水土流失；一般震后边坡需要几年甚至几十年才能够稳定。震后对边坡处理难度大、范围广、资金需求大。如何能够有效治理边坡，同时又能节省投资，并兼顾生态环境一直是当前面临的一大难题。

近年来，我国地质灾害防治工程，更注重工程建设与环境保护相互协调发展， 强化了防治工程的绿色环保意识，使地质灾害治理与生态环境保护成为一个相辅相成的统一体，实现人与自然的和谐。经近年来的实践，在恢复地震中遭到破坏的边坡植被的生态防护技术上有了长足的进步。

对边坡防护的实践和认识大致经历了3个阶段：从上世纪90年代初采用喷射混凝土、锚喷锚杆和浆砌、干砌片石防护为代表的全覆盖封闭钢性防护阶段；发展到在以钢性骨架防护为主并在其中穿插种植攀岩植物、坡顶栽植垂吊植物及花油木等单一或多草种防护；过渡到以建立藤本、灌木、多草种相结合的生态防护(以生态为主钢性骨架为辅)。

生态护坡根据地质条件可分为土质生态边坡防护和岩质生态边坡防护。土质边坡一般选择适合当地生长植物即可，岩质边坡生态防护的关键是建立创造植被生长的有利环境。

生态护坡设计的原则：

(1)保证边坡的稳定性和安全性；

(2)遵从植物生态习性，因地制宜，以当地灌木为主，乔灌草相结合，保持物种多样性，优化植物配置；

(3)遵从互惠共生的原理，协同植物之间的关系。

植被的选择需注意三点：

(1)生态性，是指植物能够美化环境，且具有顽强生命力；

(2)形态性，是指植物在较大范围覆盖边坡；

(3)地域性，是指尽量选用本地物种(不宜选用外来物种)更能够适应当地气候与环境。

2 生态治理技术在“5·12”震后边坡防护中的应用

2.1 土质生态边坡防护

2.1.1 人工种草护坡

人工种草护坡，是通过人工在边坡坡面简单播撒草种的一种传统边坡植物防护措施。在震后边坡治理中多用于高度不高、坡度较缓且适宜草类生长的土质路堑和路堤边坡防护工程。该技术具有施工简单、造价低廉等特点。广泛运用在都汶高速及国道G213线路堤边坡上。

2.1.2 平铺草皮护坡

平铺草皮护坡，是通过人工在边坡面铺设天然草皮的一种传统边坡植物防护措施。在震后边坡治理中多用于附近草皮来源较易、边坡高度不高且坡度较缓的各种土质及严重风化的岩层和成岩作用差的软岩层边坡防护工程，是设计应用最多的传统坡面植物防护措施之一。该技术具有施工简单、工程造价较低等特点。广泛运用在省道S303线映秀至卧龙段道路两侧。

2.1.3 挂三维网植草法

三维网一般由聚氯乙烯材料制成，具有很好的抗老化能力，它能极大地减轻水对边坡土的冲刷剥蚀，从而达到护坡和保护草种的目的。待草种发芽形成植被时，草根生长与三维网即形成地面网系， 坡面土层、三维网和草坪共同组成立体坡面防护体系，有效抑制暴雨径流对边坡的侵蚀，增加土体的抗剪强度，减小孔隙水压力和土体自重力，从而大幅度提高边坡的稳定性和抗冲刷能力。这是目前震后边坡应用较多的一种边坡防护和绿化的方法。该技术主要适用于较缓的土质及部分沙石土边坡，不能用于陡坡和岩石边坡。 三维网植草具有工艺简单， 操作方便， 施工速度快的特点， 实际应用较多。

三维网护坡技术广泛应用于水电工程及道路边坡，像耿达水电站导流洞进口道路边坡，该边坡整体稳定，坡面为块碎石土，坡高约60m，坡度为30°～40°，容易产生滚石危及工程及人员安全，经采用三维网技术治理后，目前植被恢复良好。

三维网护坡技术综合了土工网和植物护坡的优点，起到了复合护坡的作用。根据采用该技术已修复的边坡统计表明，植被覆盖率达到30%以上时，能承受小雨的冲刷，覆盖率达80%以上时能承受暴雨的冲刷。待植物生长茂盛时，能抵抗冲刷的径流流速达6m/s，为一般草皮的2倍多。三维网的存在，对减少边坡土壤的水分蒸发，增加入渗量有良好的作用。同时，由于土工网材料为黑色的聚乙烯，具有吸热保温的作用，可促进种子发芽，有利于植物生长。

2.1.4 框格防护

框格防护是用混凝土、浆砌块(片)石等材料，在边坡上形成骨架，能有效地防止边坡在坡面水冲刷下形成冲沟，同时提高了边坡表面地表粗度系数，减缓了水流速度。一般冲刷仅限于框格内局部范围，采用框格防护与种草防护相结合的方法，提高了防护效果、美化了环境。框格防护是在整体稳定性较差的震后土质或强风化边坡中最常用的一种治理措施，框格的节点上可设置锚杆或锚索，可增加边坡的整体稳定性。框格形状可根据人们对环境美化、绿化空间总体的要求，做出各式各样的造型，如斜45°大框格、六角形混凝土预制块防护、拱形防护、麦穗型等。砌筑材料可因地制宜，选用浆砌块(片)石、混凝土构件等。根据边坡实际情况，如边坡表面较为松散，容易产生滚石或小型土滑，可在框格之间设置三维网或金属网，稳定的边坡可促进植被的生长。该技术广泛运用于震后水电工程边坡，像渔子溪、映秀湾、耿达等厂区边坡，取得了良好的效果。

2.1.5 植物桩格构

植物桩格构是以易生长植物桩为拦挡措施，对边坡实现分级拦挡，从而减少边坡滚石及土滑的可能性，同时植物桩生根成林以实现恢复边坡绿化的目的。

植物桩格构是一个系统性的技术，主要包括植物桩、主截水沟、次截水沟。

具体实施方式：

(1)准备植物桩。植物桩采用洋槐、白杨、杨柳等适宜于当地生长的树种，桩底削成楔形，桩体总长度约1m。

(2)实施过程。根据现场情况确定植物桩行距，一般为5～6m，见图1。将植物桩插入土体深度不小于40cm，植物桩与木杆横挡采用铁钉或捆扎连接，见示意图2。

图1 典型布置

图2 植物格栅示意

(3)设置次排水沟。在植物桩格构上游侧设置次排水沟，一般尺寸不小于30cm×30cm，排水沟材料可采用混凝土、浆砌石、粘土等均可。

(4)设置主排水沟。在治理范围周边设置主排水沟，排水沟尺寸可根据治理范围大小确定，一般尺寸不小于50cm×50cm，排水沟材料可采用混凝土、浆砌石、粘土等材料均可；

(5)后期维护。定时对截水沟填渣进行清理，保证截排水效果。

采取该措施后，能够有效拦截滚石，防治水土流失。

植物桩格构具有工艺简单，操作方便，施工速度快的特点，本技术成功运用在福堂水电站休息园区后边坡上，2009年实施，经历四个雨季后，目前边坡上洋槐植物桩已生根成林，同时坡面由于植物桩格构分级拦挡，坡面逐渐趋于稳定，植被生长迅速，整个边坡基本已被植物覆盖，取得了很好的治理效果。

2.2 岩质生态边坡防护

2.2.1 挂金属柔性网防护

主动防护系统是以钢丝绳网为主的各类柔性网覆盖包裹在所需防护斜坡或岩石上，以防止或限制坡面岩石土体的风化剥落或破坏以及危岩崩落(加固作用)，或将落石控制于一定范围内运动(围护作用)。

材质：钢丝绳网、普通钢丝格栅(常称铁丝格栅)和TECCO高强度钢丝格栅 。

作用原理类似于喷锚和土钉墙等面层护坡体系，但因其柔性特征能使系统将局部集中荷载向四周材质(钢丝绳网、普通钢丝格栅和TECCO高强度钢丝格栅)均匀传递以充分发挥整个系统的防护能力，即局部受载。

系统的开放性，地下水可以自由排泄，避免了由于地下水压力的升高而引起的边坡失稳问题；该系统除对稳定边坡有一定贡献外，同时还能抑制边坡遭受进一步的风化剥蚀，且对坡面形态特征无特殊要求，不改变坡面原有地貌形态和植被生长条件，其开放特征给随后或今后有条件并需要时实施人工坡面绿化保留了必要的条件，绿色植物能够在其开放的空间上自由生长，植物根系的固土作用与坡面防护系统结为一体，从而抑制坡面破坏和水土流失，反过来又保护了地貌和坡面植被，实现最佳的边坡防护和环境保护目的。

挂金属柔性网具有操作方便，施工速度快的特点，本技术在都汶高速、G213沿线及水电工程边坡广泛运用。

2.2.2 喷混植草法

这是在岩石或混凝土坡面上喷1～2 层植生基质(或植被混凝土)，从而绿化和防护坡面的一种方法。 其核心技术是植生基质的配方。 要求植生基质在岩石或混凝土坡面上营造一个既能让植物生长发育而自身又不怕冲刷的多孔稳定结构。 它的主要成分应有：土壤矿物质、胶结材料、PH 缓冲剂、 肥料和有机质、成孔材料、 保水剂、植物种子、 水、 空气。 胶结材料主要有水泥(PH 值过高)、有机胶结材料(成本太高)和高分子材料(尚处于试验阶段)3种。 目前应用最多的是水泥胶结材料。由于胶结材料的粘结作用， 植生基质混合物可在岩石表面形成一层具有连续空隙的硬化体，一定程度的硬化使其能承受一般程度的冲蚀。而空隙内填有植物种子、 土壤、 肥料、保水材料等，空隙具有保水、供肥、 提供植物根系生长空间等作用。

喷混植草适用于所有岩质坡面，可代替挂网喷混凝土。可防止边坡局部小的滑移。 对于大体积的滑移则需要在锚索或锚杆框格和拱架内实施喷混植草。对于坡度较小、 岩体结构稳定的边坡，可不挂网，直接向岩面喷混植草。

喷混植草法是国内投入人力和经费较大的一种方法。但也是目前绿化岩石边坡成功的技术之一。已成功运用在都汶高速都江堰至映秀震后部分垮塌路段的岩石边坡上，目前已绿草萋萋，取得了很好的固坡和绿化效果。

3 结束语

经历几个雨季，上述生态治理技术在“5·12”震后边坡治理中已得到充分地检验。除人工种草护坡及平铺草坪护坡未到达理想效果外，其余土质和岩质生态边坡防护技术都取得了良好的治理效果，值得推广和借鉴。人工种草护坡及平铺草坪护坡主要是由于草籽和草皮容易被雨水冲走，成活率低，且后期养护困难等原因，从而未达到满意的边坡防护效果。

震后地区的工程边坡总体适宜发展边坡生态防护工程。本文对震后应用到的边坡生态防护技术作了介绍和探讨，希望能让边坡生态防护在震后边坡治理中得到更多的重视，进一步树立“尊重自然、恢复自然”的理念，重塑山川秀美，走可持续发展道路。各种生态防护技术还需要完善、需要研究新的生态防护技术。

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