高性能生态护坡绿化技术在岩质边坡治理上的应用

■陈 莹

（福州海峡置业有限公司，福州 350000）

高性能生态护坡绿化技术是为弥补传统边坡保护办法的不足，而发展出的一种新的边坡保护方法，其特定配方对岩石边坡具有非常良好的防护效果[1]。 该方法不仅能够有效解决浆砌块石、干砌片石等方法防护性能不稳定、不持久的问题，还能够通过边坡绿化，在边坡上形成生态护坡绿化带，解决恢复植被、保持水土、美化环境等生态环境问题，经济和环境效益明显。 但是，该边坡防护的技术工艺要求较高，施工流程较为繁杂[2]，施工过程缺乏可靠指导。 基于此，本文以马尾快安收费口公路附属工程生态护坡实践为例，对高性能生态护坡绿化技术原理、工艺流程、施工设备要求等展开研究，总结提炼技术要点，以期为其他同类项目施工提供参考。

1 生态护坡的特点和应用情况

目前， 公路边坡生态防护技术手段相对单一，整体处于发展起步阶段，生态防护方式主要以植草或铺设草皮防护为主，生态护坡方式不同于普通护坡形式，植被对边坡本身及周围自然环境的变化更加敏感，导致不同路段内的边坡防护效果存在较大差异。 经实地调查发现，在夏秋炎热季节，植草边坡防护技术实施过程中部分路段边坡植草存在不同程度的枯黄现象，边坡的生态防护效果受到较大影响[3]。 除了受季节因素影响外，由于公路边坡的自然环境复杂，边坡长期遭受多种污染源影响，导致边坡覆土的肥力不足， 直接制约了植被的正常生长。此外，公路边坡在生态防护设计过程中，缺乏植被的选型环节，导致植草品种与当地的土壤、气候环境不符，最终影响了植被的正常生长；生态边坡的后期养护不到位也是造成生态防护效果大打折扣的主要原因。 相较于植草边坡防护技术，边坡铺草皮防护工艺的效率则更高，该工艺适用于有快速绿化需求的公路边坡项目，铺草皮防护与传统的植草防护原理类似， 但铺草皮防护需供应大量草皮，绿化成本较高，为了控制边坡生态防护成本，铺草皮防护一般用于边坡坡率较大或边坡坡面冲刷严重的区域。

2 岩石边坡病害机理分析

岩石边坡病害主要受风化作用和地质水文条件影响，其影响机理分析如下：（1）岩石边坡中的各种矿物成分正常情况下处于稳定状态，其周围的温湿度总体稳定，在公路边坡施工过程中，受外界开挖扰动和人为因素影响，导致岩石边坡矿物成分由稳定状态逐步过渡为非稳定状态，边坡岩体的平衡状态被打破，岩石中各种矿物在风化、光照、水分侵蚀、地质构造等作用的综合影响下，岩体矿物组分发生变化，由于岩体成分发生本质改变，影响了岩石边坡的强度、稳定性，在水分侵蚀的附加作用下，岩体相继出现开裂、错动，严重情况下将诱发崩塌事故[4]。 与土质边坡病不同的是，岩体边坡病害的发展历程较长，但其瞬间崩塌破坏概率更高，因此，其边坡事故的严重程度不亚于普通土质边坡。 此外，岩体边坡崩塌造成的二次灾害，其危害程度远高于崩塌病害本身， 因边坡岩体风化后的碎石持续滚落，最终堆积于边坡坡脚，在动水侵蚀的持续冲刷作用下，碎石流入道路边沟，进而阻塞道路排水系统，大量雨水集聚在边沟位置，积水持续向边坡坡脚内渗透，进而破坏公路路基，最终影响道路整体的承载能力，严重情况下，道路将完全丧失通行能力。 （2）除了风化作用外，水侵蚀及不良地质条件也是诱发岩石边坡病害的主要诱因，水分对软弱岩体的影响非常明显， 软弱岩体在水分侵蚀作用下，其力学强度将迅速下降， 且随着侵蚀水量的增加，其削弱作用将更加明显。 长期积存于边坡坡脚位置的积水，沿着岩体裂隙逐渐渗透到岩体内部，岩体内孔隙饱水后导致孔隙水压力上涨，进而打破岩体的自平衡体系，最终演变为边坡失稳病害。 此外，岩体边坡泥石流病害也较为普遍， 在降雨多发季节，岩体风化碎屑裹挟着雨水、 植被等物质沿着山体滑落，给边坡下的村落埋下严重安全隐患，严重情况下甚至将造成大面积掩埋事故。

3 高性能生态护坡绿化技术

公路边坡施工过程中占据了大量的耕地资源，部分道路施工需穿越自然保护区， 因人工施工干预， 导致当地的生态环境遭到不同程度的破坏，为了突出公路工程建设的绿色化、可持续化水平和特点，将人为干预降至最低，特提出了公路边坡生态防护理念。 高性能生态护坡绿化是采用特定配方对岩石边坡进行防护和绿化的新技术。 此项护坡绿化技术采用的核心是高性能生态绿化，是集岩石工程力学、生物学、土壤学、肥料学、硅酸盐化学、园艺学和环境生态等学科于一体的综合环保技术。

3.1 应用效应

从功能机理角度分析，高性能生态护坡绿化具有以下基本功能：（1）能最大限度地恢复当地的生态微环境，边坡植被为当地的生物提供了良好的生态环境，将公路施工造成的不利影响降至最低，有助于当地生态系统及生态功能的恢复。 （2）边坡加固功能，通过边坡植被防护，提高了边坡土体及岩体的稳定性，降低了边坡岩体在极端恶劣条件下出现滑塌、崩塌事故的概率，此外，边坡植被根系相互交错，有效减缓了边坡表面的径流量，削弱了雨水对边坡的冲刷作用，提高了边坡岩体的稳定性，同时缓解了边坡防排水系统的压力；植被依靠蒸发作用可以消耗大量的边坡积水，使边坡岩体始终处于相对干燥状态，提高了边坡的稳定性和可靠性。 （3）边坡植被能够及时散射声波，同时延长声波的传播路径，有效削弱声波能量，从而起到消减路噪的作用，因而通过高性能生态护坡绿化技术能够显著控制道路行车噪音。 （4）边坡绿化防护可以充分发挥绿植的环境美化功能，边坡绿植在炎热夏季能够为司乘人员提供一个舒适、潮湿的行驶环境，同时通过不同植被的相互搭配组合，增强了道路两侧的观赏性，不仅缓解了驾驶人员的视觉疲劳问题，同时凸显了公路建设美感，让人心旷神怡，使行车成为一种真正意义上的享受。

3.2 设计原理

高性能生态护坡绿化具有一定的强度 （约0.45 MPa），能抵御强暴雨（135 mm/h 以内）和流水的冲刷，不易出现龟裂；其合理的材料组成是植物生长的良好基材， 也能为物种迅速本地化创造条件，并且具有保水和水肥缓释功能，降低了维护管理成本；并且其多品种、立体性、常绿型的植物生长状态具有良好的视觉、欣赏效果，是整个环保系统中的一个完美子系统。 高性能生态绿化应充分结合工程所在地的生态环境、所处位置、边坡角度、岩土性质、防护要求等条件，合理配置砂壤土、团粒剂、粘合剂、添加剂、腐殖质、混合植绿种子和水组成比例[5]。 应根据边坡角度、防护要求等，铺设复合材料网，并合理采用锚钉、锚杆等方式固定；根据岩土性质、绿化要求等，合理配置由砂壤土、团粒剂、腐殖质、团粒剂、混合植绿种子和水等成分组成的高性能生态绿化原料；将高性能生态绿化原料充分搅拌后，采用喷锚设备喷射到边坡；喷射施工完毕，为避免高性能生态绿化原料快速失水使防护层性能不足，导致混合植物种子干燥死亡，可采用覆盖一层无纺布的方式，起到防护层防晒养护作用；此外，还应合理进行洒水养护，待防护层被植被完全覆盖后继续生长1 个月，方可撤去纱布，使其自然生长成茂密植被，形成有效的岩坡浅层的防护层。

3.3 选用条件

高性能生态护坡绿化的环保绿化技术适用范围广泛：土体边坡、岩石（包括人工砌石）边坡、混凝土（包括混凝土面板）边坡等各种结构的边坡，从缓边坡到陡边坡，甚至直立边坡，无论植物生长环境状态如何， 都能根据现场实际情况配制出合适的混凝土和植物种子配合比， 运用妥善的施工方法实施。

4 案例分析

4.1 工程概况

图1 为马尾快安收费口公路附属工程生态护坡踏勘现场。 从现场踏勘情况可知该坡面表土丧失、岩石风化较为严重，容易发生坡面断裂或者岩土自上而下的滚落。 本项目为了维持边坡的稳定性，保护边坡不出现落石崩塌的现象，倡导恢复自然的生态模式， 深化生态文明和可持续发展理念，营造更加符合工程所在地区环境特点的基材，确保生态护坡防护持久性，工程技术人员拟采用高性能生态护坡绿化技术实施生态恢复工程。

图1 马尾快安收费口公路路侧边坡防护施工前现场

4.2 高性能生态护坡绿化防护方案

在坡面采用高性能生态施工工艺可丰富坡面植物品种，改善坡面立地条件，提升坡面植物景观，为植物提供更好的生长基层条件， 增加基材层厚度，使植物根系得到有效扩展，促进植物根系生长。

4.2.1 工艺流程

工艺流程如下：清理坡面→局部坡面修整→坡面加糙处理→高次团粒附土层→生态棒分隔、植生基材→镀锌网→加筋麦克垫→土壤活性基质→高性能生态基材→初期养护→后期养护和维保。

4.2.2 主要施工设备

主要施工设备包括：（1）搅拌机：一般为250 的强制式搅拌机；（2）喷浆机：生产能力（干混料）为4～5 m3/h；水平输送距离200 m；垂直输送距离60 m；工作风压为0.6 MPa；耗风量为540 m3/h；（3）空压机：规格为10 m3/min 以上；（4）施工吊篮及单筒快速2.5 t 卷扬机；（5）其他设备：手持电风钻；用于粉碎砂壤土的粉碎机1 台。

4.3 高性能生态护坡绿化施工技术要点

4.3.1 坡面处理

为保证坡面平整度，方面铺设土工格栅，减少施工安全隐患，保证基材喷洒效果，需先清理坡面松散石块。 对于较大的突起且有松动的石头，需要用风镐进行处理，确保整体平整度。

4.3.2 高次团粒附土层

平均厚度约为3～5 cm， 主要由过筛细粒土、团粒剂、腐殖质等配方构成，采用客土喷播机，通过喷射的方式，覆盖于坡面。 通过添加团粒剂、腐殖质等，提高了土壤保水保肥能力，同时可有效增加基材黏附力，避免被雨水冲刷脱了落，有利于植被的长期生长，有效保持边坡防护和绿化作用。

4.3.3 生态棒+植生基材

生态棒与植生基材的选择，应遵循：（1）生态棒（图2）能够在起伏不平的坡面紧密附着，具有十分优异的抗滑性能，可有效分割坡面，稳定基材；棒体内有多种多孔性基质材料，具备优异的保水、透气性能，可有效保证边坡植被的根系健康，促进植被生长； 选择生态棒规格为直径为10 cm， 每根长度100 cm，棒体内充喷播混合植生基材；（2）植生基材土层的厚度和肥力，共同决定了基材绿植的根系深度和绿植体量；基于边坡上基材厚度有限的实际条件，通过增加基材土壤肥力，可以保证植被的生长；基材以肥沃的种植土为主，添加生物有机肥、保水剂、缓释肥等材料。

图2 施工过程中生态棒施工现场

4.3.4 镀锌网

镀锌网采用热镀高锌的低碳钢丝为主要原料，经勾花编织工艺加工而成， 型号为网丝直径22 mm，网孔大小为（50×50）mm，主要作用为提高坡面摩擦系数且为植生棒固定提供支护作用。 镀锌网固定时务必采用七字钉，平均间距20 cm 进行。

4.3.5 土壤活性基质和种子喷射

（1）植生基材喷射施工阶段，应严格遵守施工工艺和工序要求， 将基材喷射至加筋麦克垫面，喷射厚度在3～5 cm；（2）合理的材料混合比例和水量控制，是保证喷射施工的关键，直接影响后期基材附着性和植被生长，因此施工前应严格检查，确保材料混合比例和水量合理；（3）植生基材喷射施工要喷射紧实，保证厚度。

4.3.6 高性能生态基材

高性能生态基材、水混合拌匀，采用基材喷播机设备， 将基材和水的混合物均匀地喷射到坡面，形成厚约1 cm 的防侵蚀生物毯。 喷射施工现场如图3 所示。

图3 喷射施工现场

4.3.7 植物配合比

高性能生态植物配合比如表1 所示。

表1 植物配合比情况

4.3.8 出苗期养护管理

施工完毕后，应合理进行养护管理，保证植物成活，健康生长。 浇水养护是保证植物出苗率和正常生长的关键因素，要按照多次少量的原则，表层湿润，基材浇透，直到出苗齐全。

4.4 工程验收要求及绿化效果

工程验收要求如下：（1）所有绿化施工完毕，进入强化养护阶段前，进行第1 次验收；（2）施工工期约60 d，强制养护60 d，强制养护期结束且覆绿率达到85%时进行工程2 次交验；（3）植物品种多样化措施实施。 在高性能生态绿化喷射施工结束后，即着手植物品种多样化措施的实施工作， 包括：当地植物品种调查，筛选、采集、播种和成活性培育；（4）竣工交验。 在高性能生态绿化喷射施工结束1 年后（图4），也是植物完成一个生长期后，进行工程竣工交验，本工程验收合格。 验收标准如表2 所示，检验指标包括坡面侵蚀、植被生长、草根发育及物种情况，质量等级分为不合格、合格及优良三级。

图4 高性能生态绿化竣工验收现场情况

表2 高性能生态绿化喷射施工质量验收标准

从绿化效果来看，坡面侵蚀是影响边坡植被防护成效的一个重要因素，坡面侵蚀容易造成边坡的不稳定，这样就达不到边坡绿色防护的宗旨。 坡面应保持无垮落无冲沟，当坡面植被垮落和冲沟较多时，认定为不合格。 植被生长情况是体现绿植的环境美化功能的又一重要因素。 若坡面植被生长稀疏、瘦弱、有较大面积病害，则起不到边坡绿化防护效果，最终可能会引起水土流失、坡面坍塌等许多不良后果。 边坡绿植茂密、旺盛、无病害则说明植物的生长基层条件和坡面植物景观效果良好。 密集的植物根系呈网状分布于土壤中，其分泌出的具有胶结作用的分解产物有助于防止坡体岩石的风化剥落。 若草根发育情况发达，长入坡面围岩裂隙，可增大岩土层的滑移与运动阻力，减少边坡坍塌，稳固风化的岩面从而提高边坡的稳定性。 在工程实践中，物种多样性可充分发挥各种植物的优势以适应自然条件的不断变化，若播种物种未全长出，则说明物种成活性培育较差， 不利于解决恢复植被、保持水土、美化环境等生态环境问题；若播种物种全长出，并有当地物种侵入，则说明植物的品种选用及配合比合理。

5 结论

本文提供了一种工程坡面表土丧失和局部稳定岩石坡面绿化的生态修复技术， 为坡面栽植乔木、灌木、植被景观营造稳定的生长环境。 不仅恢复了坡面植被，而且提升了植物景观，立面上层次丰富，色彩上季相分明，保证了植物的多样性。 同时使坡面形成自然起伏的微地形，增加了自然效果。 结论如下：（1）高性能生态护坡绿化技术可在岩坡浅层形成有效的防护层，持久防护性能良好，并可有效解决绿化问题；（2）高性能生态护坡绿化技术的核心在于高性能生态基材，考虑基材以肥沃的种植土为主，添加生物有机肥、保水剂、缓释肥等材料，可有效保证植物生长；（3）施工完毕后，应合理进行浇水养护，浇水养护应遵循多次少量的原则，保证植物出苗率和正常生长。