高速公路路基边坡绿色柔性防护体系试验研究

吴伟峰

（江苏恒基路桥有限公司 江苏常州 213100）

1 引言

路基边坡的稳定性对高速公路而言至关重要。然后，由于公路处于暴露环境中，边坡不可避免的遭受雨雪、流水等的侵害。如何保持复杂环境中路基边坡的稳定性是一个复杂而困难的问题。植被可以护坡、绿化环境、提升公路景观效果，在高速公路路基边坡防护中被广泛使用。针对不同路基边坡的结构、土质等条件，有多种不同的植被护坡方法。比如骨架植草护坡、土工格室植草护坡、液压喷播植草护坡、TBS植草护坡等。但实践表明，这些方法或防护生态效果差、施工难度大、效率低；或养护成本高、成活率低。本文结合江苏海启高速地理和地质特点，对一种路基绿色柔性防护体系进行了对比试验研究，提出了适宜该地区的路基边坡防护方法。该方法具有施工速度快、效率高、见效快、低碳、环保、节能、生态等优点。

2 边坡绿色柔性防护体系

2.1 柔性防护体系的构成

绿色柔性防护体系主要由三部分组成：①层状载体，由玉米、小麦秸秆等原料采用机械在工厂简单加工而成，其主要作用是在施工前期保水、保土，在施工后期降解形成肥料；②定型网，主要起到对整个结构的定型作用，便于现场铺设施工后形成层状载体；③植物种子，有时置于专用纸上，与整个体系一起直接铺设（有籽型），有时直接撒播，再用防护体系铺设覆盖（无籽型），如图1所示。

图1 柔性防护体系构成示意图

2.2 柔性防护体系的基本原理

植物防护体系覆盖边坡表面后，能起到防风、保墒的作用。由于防护体表面凹凸不平，使坡面径流的冲刷速度得以降低；此外，防护体可以吸收一定的水分，从而减少坡面水流的流量和速度，起到缓冲消能的作用。防护体系具有很好的保湿作用，种子发育成长后，茂密的地表植被和发达的根系使表土固结，还能起到锚固和加筋作用，有效抑制雨水对边坡的冲刷。植被的茎叶对高速雨点有消能作用，有效减缓雨点对土颗粒的冲击，对路基坡面形成持续的保护。当施工完成一段时间后，防护体材料发生绛解，有助于植被生长。

3 柔性防护体系的施工方法

柔性防护体系一般采用纯人工施工的方法。在完成边坡与路面接合处的路肩培土，路面交工安装护栏之前进行施工。除连续雨季及深冬时节外，均可施工，春季施工最佳。

3.1 材料

层状载体是由土工织物、草种、强力PP网等多种材料在大型生产流水线上加工完成的，规格一般为2.4m×30m，呈圆筒状，外面用缠绕膜包装，防止雨水侵蚀；层状载体厚度一般不小于3mm，最大可达50mm；重量一般为 200～250g/m2。

定型网分为上、下两层，成分为PP，降解期≥5年。草灌混合种子视地区而定，但均具备主根粗壮且扎根深（2m以上），侧根发达的植物种子。辅料采用营养剂、保水剂等。专用纸用来承载草灌混合种子、营养剂、保水剂等材料，并对其有固定位置的作用，同时遇水即融化。

3.2 施工方法

柔性防护体系施工方法如下：

（1）布种：先在坡面上均匀播撒植物种子、肥料、保水剂等。

（2）铺设及固定：展开整个体系，自上而下（或自下而上）进行铺设，体系贴紧坡面并呈半绷紧状态而不悬空，保持平整，并无褶皱现象。顶部、底部固定牢固，交接处重叠搭接，搭接宽度为10cm，并利用U型钉、绑扎铁丝和锚杆等连接器件对纤维毯的横向，纵向分别连接固定。

（3）固定用钉：U形钉（采用8号铅丝）；T形钉（采用φ6mm钢筋）；或者就地取材使用木楔（竹签）固定。

3.3 栽后养护

（1）浇水养护。种子从萌芽至幼苗期间，须进行人工浇水养护，以保持土壤湿润。种子前期养护一般为45d，浇水要求按出芽期、幼苗期、生长期三个时期进行确定：

①出芽期：铺设完成，要整体并全方位的浇一遍透水，以利种子萌芽；发芽期15d湿润深度控制在2cm左右。

②幼苗期：种子发芽后需要每天的早晨进行一次喷灌，喷灌要求为土壤0～20cm厚度内能始终保持湿润，以利出苗和齐苗，此过程持续14～21d。

③生长期：这个时期可逐渐减少浇水次数，并可根据降水情况加以调整。浇水时间最好安排在下午，一次性浇足、浇透，浇水标准为达到湿透土层10cm以上，以提高茎叶的韧度，促进其正常生长发育。

（2）施肥和防治病虫害。施肥坚持“多次少量”的原则。在养护一个月后，应全面检查植草生长情况，同时观察病虫害，及时发现及时喷药，对生长明显不均匀或稀疏无草区进行补播草种。

（3）养护时间。前期养护时，要早晚各养护一次，早晨应在10点以前，下午应在16点以后。在高温干旱季节，每天应增加1～2次养护，并保持坡面通风，下雨或阴天可适当减少养护次数。

（4）在对植物生长有妨害的种植区，要设置标志、临时隔离篱笆等警告、防护措施，保护植物的成活及正常生长。

（5）应保持防护体系实施区的整洁。

（6）对死亡的植株要及时进行更换和补充。

4 试验研究

4.1 试验方案

为验证柔性防护体系，在海启高速公路路基边坡防护工程中进行了对比试验。海启高速公路位于江苏省东部，连接海安、如皋、如东、通州、海门、启东等六个市县。本试验位于如东段，具有典型的华东地区特征。

试验采用三个段落六种方案，分别对柔性防护体系和直播方式进行对比；在柔性防护体系中对承载层采用植物毯和草帘方式进行对比。试验从7月13日开始，7月14日结束，历时12d，累计完成植物草毯1405.9m2，草帘706.4m2、直播草种499.86m2，三种方案施工如图2所示。

图2 不同方案施工效果图

植物种类根据周边自然植被的外貌、结构、种类组成、优势草本、灌木分布格局等情况调查得出，按照狗牙根“佳宝”：百喜草：黑麦草=8：1：1的比例进行配比。

4.2 试验效果

施工6d后的出苗效果如图3所示。

图3 不同方案6d出苗效果

施工12d后的出苗效果如图4所示。

图4 不同方案12d出苗效果

比较发现：从第6d的出苗情况来看，植物草毯、草帘出苗率尚可，植物草毯最佳；当达到12d时，草帘与草毯出苗情况几乎没有差别，均可达到90%以上。

4.3 经济性

从材料、施工到养护至45d，三种方案成本分别为：植物草毯方案成本约20元/m2；草帘方案成本约4.5元/m2；直播方案成本约1元/m2。

4.4 试验结论

三种方案试验情况的比对表明：

（1）方案1：植物草毯。该方案出苗效果最佳，出苗均匀、长势一致，在坡脚位置尤其较好。在施工前期有一定的护坡功能，且保水效果最好，养护洒水一次可以保持2d，出苗率达到85%以上。但成本较高。

（2）方案2：草帘。该方案出苗率达到50%，但保水效果一般，养护洒水一次只能保持1d。坡脚位置较坡面出苗率高，前期效果不佳。具有较好的经济性。

（3）方案3：直播。该方案出苗率不到10%，基本不保水，前期没有护坡效果。成本比较低。

综合比较，采用柔性防护体系，并在体系中采用草帘承载方案不仅防护效果较好，而且具有较好的经济性，可以在本地区推广使用。

5 总结

植物护坡在高速公路路基边坡防护中得到了广泛应用。本文阐述了一种可用于高速公路路基边坡防护的柔性防护体系，并结合海启高速公路路基边坡工程，从防护体系、防护材料、经济性等方面进行了验证试验。研究表明：

（1）对高速公路路基边坡而言，柔性防护体系是一种高效的防护体系。该方法具有施工速度快、效率高、见效快、低碳、环保、节能、生态等优点。

（2）对于柔性防护体系而言，采用不同的承载材料对出苗率、经济性有一定的影响。植物草毯和草帘是常用的两种方式。从出苗率来看，施工后一段时间，两种方案效果比较接近；但草帘方案经济性远优于植物草毯方式。

（3）柔性防护体系和帘播方式是综合性能较优的防护方案，可以在华东地区高速公路路基边坡防护中推广应用。

[1]袁卫锁.植物纤维毯在粉砂土路基边坡及边沟中的应用[J].中外公路，34（2）.

[2]靳红翠．植物纤维毯在粉砂性土路基公路边坡防护中的应用[J]．公路交通科技：应用技术版，2010（12）．

[3]顾卫，姜伟.植被护坡与灰浆砌体护坡的比较分析[J]．中国水土保持科学，2006（1）．