国省干线岩质高陡边坡三联生态修复技术应用★

黄朱盛，王稳生，许 康

(北京市政路桥股份有限公司工程总承包一部，北京 100067)

0 引言

近年来，国省干线公路提级改造越来越多，很难实现公路建设与生态环境保护的协同发展，公路地形复杂、地质破碎、生态敏感，尤其裸露的岩质高陡边坡防护及次生灾害是突出问题，大多主要采用锚索或锚杆框格梁、拱形骨架、主动或被动防护网、抗滑桩等进行防护，因岩质边坡绿化覆盖技术难度大和成本高，基本不做绿化或混凝土防护辅以简单绿化。

随着贵州公路网体系快速发展，国省干线提级改造产生的高填深挖边坡工程大量出现，在美丽中国建设新形势下，边坡防护应逐渐形成为兼有生态功能、景观功能、文化功能的综合性边坡防护[1]，因此，贵州省提出了畅安舒美路网建设根本目的就是“提升路网生态品质，服务贵州经济发展”。岩石高陡边坡绿化一直是困扰每个设计工作者的一个难题，贵州省黔东南地区某国省干线公路提级改造项目路线多处于灰岩地段，边坡开挖造成很多暴露的岩石边坡，对原有生态景观产生较大破坏。交通运输部2016年度科技成果推广专有技术“绿色公路建设边坡三联生态防护技术”面向全国不同生态区、不同边坡条件，有较好的应用示范作用，因此，结合贵州省黔东南地区某国省干线公路提级改造项目打造“绿色公路”中遇到的深挖高陡灰岩质八级边坡生态植物防护难题，本文对该技术具体应用进行大胆探索。

1 三联生态修复技术

生态护坡是综合工程力学、土壤学、生态学和植物学等学科的基本知识对斜坡或边坡进行支护，形成由植物或工程和植物组成的综合护坡系统的护坡技术[2]。三联生态防护技术是针对生态护坡和修复的技术难点，形成的一项集安全防护与生态修复为一体的坡面生态防护技术[3]，由物理防护、抗蚀防护和植被生态修复防护三重措施联合(三联)防护边坡，是采用挂网、喷射植生层进行防护的一种新型技术。第一联物理防护是固网锚杆加镀锌机编金属网组成，第二联抗蚀防护是采用专有生物抗蚀材料合理配比后构成，第三联植被生态防护是通过生境系统构建、植物群落系统构建和物质循环系统构建，形成的自维持、自循环的完整植被生态系统。

该技术具有适用性广、景观性好、稳定性强的特点[4]，在我国西北、西南等地区的公路、铁路、矿山及受损山体的植被修复领域得到广泛应用，取得了集工程、生态、社会和经济为一体的显著效应。该技术从根本上解决了植被生态修复以往存在的“一年绿、两年荒、三年死光光”的困境，做到一次建成，免人工养护，像森林和草原生态系统一样，对坡面进行永久防护。

2 工程概况

贵州省黔东南地区某国省干线公路提级改造项目近2 km路线途经景区山体，形成大量的深挖高陡灰岩质边坡，工程痕迹重、生态损伤严重、视觉景观效果差[5]，沿线地质情况比较破碎、不稳定，以及考虑边坡特别高需统筹资金，原边坡设计并未做好“绿色公路”的配套设计。K19+860.000～K20+020.000左侧边坡原设计为坡面采用6索、锚索长20 m的锚索框架和框格内喷射混凝土，坡脚设3 m高浆砌片石路堑墙，共八级，坡高60余米，第Ⅰ级边坡、第Ⅱ级～第Ⅲ级边坡、第Ⅳ级～第Ⅶ级、第Ⅷ级边坡坡比分别为1∶0.5，1∶0.75,1∶1,1∶1.25，并在边坡体开挖线外设截水沟将地表水引流至路基排水系统进行排泄。

K19+860.000～K20+020.000左侧边坡开挖后为灰岩质高边坡，因边坡坡面、坡体岩体破碎-较完整、风化较为严重，局部坡面已产生坍塌。

2.1 地形地貌

贵州省黔东南地区某国省干线公路提级改造项目新建路线走廊带位于云贵高原向湖南西部地区过渡的斜坡地带，沿线海拔较低(最低处位于路线终点郞寨一带，高程为272 m；最高处位于路线中点永从大坡，高程为755 m)，沿线地貌类型主要为以构造剥蚀、切割作用形成的中低山山间凹地，山地、沟谷斜坡及冲洪积地貌。

2.2 气候条件

项目区属中亚热带冬季潮湿,夏季半湿润型气候区，根据有关资料统计：年平均气温15.6 ℃，最冷月1月平均最低为-4.5 ℃,最热月7月最高25.8 ℃，极端气温-9.3 ℃～36.5 ℃,最高气温不小于30 ℃日数59.3 d,日最低气温不大于0 ℃日数27.4 d；年平均降雨量为1 321.9 mm，主要集中在4月～8月，年均降雨日数189.1 d,日降雨量不小于50 mm天数2.7 d,最大一日降雨量达102.0 mm；年均平均风速1.9 m/s，年均相对湿度83%；年无霜期260 d～320 d，全线皆可常年组织施工。

3 三联生态修复技术应用探索

贵州省黔东南国省干线公路提级改造过程中，路线不可避免造成沿线大量山体破坏，开挖边坡破坏了原有绿植，形成了很多暴露未覆绿的岩石边坡，目前我们设计单位习惯采用的岩质边坡绿植防护基本形式基本采用圬工砌体防护和绿植工程结合模式，比如锚索(杆)框架和框架内植生袋码砌绿化、主动防护网和坡脚挖坑点种、菱形框架砌体护坡和植生袋码砌绿化、挂网客土喷播绿化等，绿化工程实际效果不尽如人意。主要原因在于岩质高陡边坡覆土效果差、简单绿化的植被覆盖率低，尤其1 a后植被绿化效果更差，不能真正做到修复自然植被生态[6]。

随着国家积极打造“绿色公路”新形势，考虑锚索(杆)框架、主动防护网等绿化效果差的原因，提出在该边坡大胆探索应用2016年以来交通运输部推广使用的三联生态修复技术，克服该技术在比较破碎、不稳定、特别高边坡防护中的局限性，提高物理防护和抗蚀保护，提高乡土根系发达植物种植比例，并确保边坡工程力学性质稳定安全可行。绿化工程合并进入路基工程，管理上进了一步，应在总造价控制范围内，动态优化圬工和绿化设计，提高生态绿化水平，合理平衡造价，使工程防护与生态防护有效结合。

K19+860.000～K20+020.000左侧边坡生态修复按如下方案处理：

1)K19+860.000～K20+020段边坡Ⅰ级～Ⅲ级根据边坡地质情况采用锚索框架防护、主动防护网，第Ⅲ级～第Ⅷ级采用三联生态护坡，其中Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级坡顶采用植生混凝土平台进行隔水，K19+990.000～K20+020.000段部分第Ⅰ级～第Ⅱ级边坡坡面坍塌出现临空面，采用浆砌片石护面墙进行填补防护。

2)三联生态防护边坡的镀锌三维网采用丝径φ1.8 mm、孔眼尺寸5 cm×5 cm，固网主锚杆规格采用φ14×650 mm，辅锚杆规格采用φ12×400 mm，主、辅助锚杆按梅花形进行布置，并依据坡面具体情况适当加密，形成有效的第一联物理防护。

3)第二联是采用国家环境保护创面生态修复工程技术中心专有生物抗蚀产品[7]，因坡高60余米且风大，增加基材抗风蚀、雨蚀等侵蚀的能力。

4)第三联采用“3S-OER”植被生态修复技术，采用构建厚度3 cm种子层+3 cm微生物层+7 cm黏结基质层对坡面进行针对性建植与生态防护，通过修复物质循环系统，使之成为一个自循环、自维持、免养护的闭环自然植被生态系统，修复土壤植生层厚度平均13 cm厚，可有效保护严重风化的高陡岩石边坡开挖面防止风化和雨蚀，可饱水泌水，可调坡面温湿。该工程重点要处理好过度黏结基质层，应黏结抗渗。

边坡植生层专用材料用量表如表1所示。

表1 边坡植生层专用材料用量表

5)植被设计充分考虑施工气候及坡面条件，选择适合本地生长多元多彩的物种，设计采取适合本地区的乔、灌、草乡土物种，进行合理组合和配比，修复后的坡面形成稳定-乔灌草结合-具备物种多样性的植被系统，具有生态景观效果和植被护坡功能，至少符合乔木+灌木+多年生双子叶草本、灌木+多年生双子叶草本等一种类型组合[8]，可点栽一部分具有观赏价值的植物，如樱花等。恢复与重建边坡植被系统，群落具有较好的植物多样性和自我营养性，第一年以草本群落为主，第二年草本与灌木混生，第三年以后转为以灌木为主，伴生有若干草本，群落达到稳定状态，植被覆盖率达到或超过当地同等立地条件下的自然植被覆盖水平。

4 三联生态修复技术施工

针对该边坡特点，进行三联生态修复技术施工构建第一层基质层时，根据现场施工情况对坡面进行找平处理。施工流程如图1所示。施工前必须做好坡面清理，确保坡面平整和坡体稳定，施工中应注意以下几点：

1)三联生态防护前期比较薄弱，锚索框架防护先行施工，确保锚网系统构成的第一联物理防护能够有效防护坡面安全稳定。坡面铺网需往外延伸不小于1 m，网子搭接宽度为15 cm,特殊情况也须保证不小于10 cm，且网子搭接头相互弯钩相接。

2)本项目土壤以黄壤、松壤为主，施工方进场须先找壤土土源，实测水质及土源的pH值。先使用网筛筛分土壤备料，要求使用网筛的孔眼尺寸应当小于三维网网孔。为了让回填土能够自然下沉，避免土壤内部有“空鼓”出现，因此首次回填完成后，用水浇透[9]。

3)施工时要注意避开雨季及反季节施工。在完成锚索框架和主动防护网边坡防护后，采用液压喷附机喷附施工，即按25 g/m2～35 g/m2左右喷播草籽，并将其和促生长的附着剂、肥料、生长素、保湿剂及水按一定比例搅拌成混合液，再均匀喷附于坡面。

4)喷附后应尽早覆盖遮阳网和无纺布，但需要考虑遮阳网边缘不可阻挡喷附旁落基材，以免造成基材堆积，影响出苗。铺设时应顺着施工地主风向，以上风向边幅压下风向边幅，可减少网被风吹起，相搭接幅宽5 cm～10 cm为宜。相搭接处可以钉子钉入坡体固定，或以金属丝相连接。遮阳网完全覆盖坡面，喷附面不可有裸露，如有缺损应及时补钉。也可考虑使用无纺布加遮阳网替代单一遮阳网，有利于保温发芽出苗。

5)按设计要求施工平台生态截水沟、路堑截水沟和坡面排水设施，确保坡体整体排水设施完善。

5 边坡生态修复后实施效果

贵州省黔东南州国省干线提级改造项目该边坡生态修复效果显著，边坡植被群落形成前，含有黏结剂的植生基质经高压喷附后的浆状物与保护网浇筑在一起，在坡面形成具有一定厚度和强度的网材基质保护层，可以抵御降雨的侵蚀，能够稳定坡面。植被群落形成后，不同植物发达的根系与镶嵌在坡面的网材基质保护层结合，起到生物锚固和加筋的作用，形成立体防护结构；同时，茂密的植物茎叶遮盖在网材基质保护层上，形成了对坡面的第二重防护；可以抵御大雨乃至暴雨的冲刷，防止边坡水土流失，保证安全稳定。贵州省黔东南州国省干线提级改造项目该边坡生态修复施工前、施工后分别如图2所示。

6 结语

三联生态修复技术一般可取代圬工防护+简单植草，总体造价相比便宜20%～40%，后期免维护费用，全寿命周期更低，边坡更自然生态、安全耐久、景观舒美。贵州省黔东南州严重风化岩石高陡边坡三联生态修复技术应用的成功探索，打通了国省干线项目“畅安舒美”建设的关键环节，进一步推进了项目施工进度，更好的实现了“绿色公路”建设目标。