高速公路路基边坡“边建边绿”生态防护技术研究

沈亦翀

（华设设计集团股份有限公司，南京 210000）

1 引言

边坡是高速公路路基施工中常见的构造物，边坡自身的结构稳定性对于项目运营的社会经济效益影响重大，边坡的生态型防护措施实施能够消除坡面侵蚀、坡体坍塌等灾害。“边建边绿”秸秆纤维帘生态防护新型模式近年来在江苏省内推广，该技术能够随着项目路段路基的不断施工逐渐完善边坡的绿色化生态防护，在确保边坡生态环境和谐的基础上达到边坡加固的目的，且多采用满足区域生态需求的植被进行边坡覆盖，具备投入成本低、加固周期长、景观绿化度高、环保节能的优点，符合我国基础建设可持续发展理念。

2 “边建边绿”生态防护要求

2.1 原则

“边建边绿”生态防护是以秸秆纤维帘为代表的现代装配式植物防护，采用的植被材料需要考虑其生长速率、坡面限制条件、绿化管理维护效果等方面，最终达到坡面绿化、协调生态、护坡固土的主要目的，生态植物的选取应尽可能选择路段区域的乡土植物，以便发挥其良好的生态适应性和快速的生长率。同时具备覆盖率高、返青快、绿期长的特点，可充分利用多种混合草类植物来优化抗逆性、延长绿期、提升初期绿化效率和覆盖面积[1]。

2.2 生态防护类型

植草防护对于公路路基边坡加固，前期稳定性较高，且无环境生态污染的情况，施工投入成本较为低廉，能够提升边坡承载力和稳定性，还能优化路基景观环境。但不宜在雨水较为丰富的地区布设，难以形成完整性高、覆盖面大的植草防护机制。为实现生态防护效果，植草防护选取的植物种类需结合当地的土壤理化环境和局部生态圈，选择合适的生长季节进行草籽播种，促进植被随着路基施工进展而不断覆盖既有边坡的效果[2]。

铺草皮防护也是路基边坡常见的生态模式，成品化草皮具备一定的延展强度，且不需要考虑强降雨造成的水流冲击影响，施工中需要成本较低，但是草皮铺设的景观效果、加固作用较为单一，难以和周围的生态植被进行充分融合，降低生态防护效果[3]。因此，采用铺草皮应尽可能考虑植物的多样性，且针对不同地区环境合理选择。

3 “边建边绿”生态防护体系构建及施工

3.1 体系构建

“边建边绿”生态防护边坡稳定性加固原理主要是利用植物覆盖坡面减少水土流失，植物根系的土体植入促使微弱边坡结构的致密程度提升，继而优化边坡内部构造和强度稳定性。后期能够达到防风防噪声污染、边坡保湿、景观美化的效果，并弱化雨水造成的边坡冲击力。“边建边绿”生态防护体系由层状载体、定型网、植被种子3 个方面构成，层状载体主要采用当地绿色作物秸秆进行加工制作，在路基边坡防护施工早期，自身起到固沙、防止水土流失的作用，后期秸秆的生物降解作用能够使其形成土体肥料，促进植物种子的生长。定型网则是对整个体系进行边坡防护的形状维持，为植物生长提供一个稳定的底层结构面积，有籽种子需要专门采用纸张垫放，无籽结构则可以直接播撒，继而进行体系加固覆盖处理。整个体系示意图如图1 所示。

图1 体系构建示意图

3.2 材料及施工要点

该生态防护体系主要采用人工施工方式完成，在交安工程及路面、边坡之间培土施工完成之前，需要进行植物覆盖边坡处理，施工季节一般选取在春秋季，尽可能避免强雨季或者高温低温等情况。层状载体材料通常采用作物秸秆+土工织物复合加工合成，尺寸一般为25 m×3 m，采取缠绕膜进行圆筒状包装如图2 所示，其厚度一般控制在约8 mm，质量为（300±25）g/m2。定型网分为上下两层，为避免对土壤及周围植物、动物造成污染危害采用环保无公害PP 双向拉伸网，上下网的纵向拉伸强度不小于3.8 kN/m，横向拉伸强度不小于3.0 kN/m。上网的网格间距不小于15 mm×30 mm，下网的网格间距不小于10 mm×10 mm。植被主根要能深入土体边坡3 m以上，可采取保水剂、营养剂等来促进植物的根系生长和上覆绿化程度，来达到“边建边绿”的景观效果；采取专用纸时，需要具备遇水即溶的特点，对草种、多种化学剂进行支撑[4]。

图2 层状载体示意图

“边建边绿”生态防护体系装配式施工流程如下：秸秆纤维帘应在坡顶延伸10～20 cm 埋入土中，自上而下平铺到护坡道，坡面顶部底部固定牢固，交接处重叠搭接，搭接宽度为5 cm，搭接面要顺应风向，同时加强搭接部分锚固，铺设要保持整齐一致，并及时滚压，确保秸秆纤维帘跟坡面紧密接触。利用U 形钉（8 号铅丝）、绑扎铁丝和锚杆等对纤维帘的纵横向连接固定，如图3 所示。现场采用人工浇水直至草种萌发至幼苗阶段，按照出芽、幼苗、生长3 个阶段进行合理控制。出芽期全方位浇水处理，5 d 湿润深度控制在3 cm；幼苗期早晚单遍浇水，控制湿润深度为15 cm，便于10 d 左右的齐苗效果；生长期中午单次浇水，控制深度为12 cm，便于提升15 d 左右植被枝叶韧度。肥料施加需少量多次，在养护约10 d，全面检查植被的发育情况；并及时检查其破损情况，对于20 d 左右的死亡植被则要补充更换处理[4]。

图3 秸秆纤维帘现场布置图

4 “边建边绿”植物配置优化及边坡防护效果分析

4.1 试验概况

某高速公路路基边坡生态防护工程位于江苏省内某市，该地区为平原开阔地区，气候年降雨量为700～800 mm，年气温为25 ℃，夏季经常出现强降雨情况，局部边坡路段主要以黏土、粉砂土土质结构为主，土体呈现松散、软塑状态；设计边坡坡度为1∶1.5，路段填土路堤高度为3～10 m，边坡土层多含有约10～15 g/kg 的有机质，边坡孔隙率见表1。本实验选取其中坡高为7 m、长50 m 的粉砂土路段进行“边建边绿”生态防护边坡加固。现场采取混合种植、简单种植两种模式，简单种植主要是对狗牙根等生长周期较短且适应性极强的植物进行满铺；混合种植则开展两种及以上植物的混播，如高羊茅、多年生黑麦草、狗牙根1∶1∶1 混播。两个模式的播种量控制在25 g/m2，并且对植物的生长情况、覆盖率土壤边坡的侵蚀情况进行周期性观测[4]。

表1 试验路段边坡孔隙情况（平均范围）

4.2 植物边坡抗冲刷能力分析

砂土路段边坡不同植物配置经过20 d 的结果观测，其10 d、20 d 植被覆盖率和土壤侵蚀效果见表2，其中，满铺草块应用在路段边坡的1 号块和2 号块，结果表明，狗牙根满铺具备良好的水土流失阻碍效果，且整体防护体系较为稳定；草灌混合种植则主要发生在号块和4 号块，结果表明高羊茅、多年生黑麦草、狗牙根混合播种中，先栽植高羊茅和多年生黑麦草，继而再播种狗牙根，则在10 d 左右的种植期后坡面存在较少的覆盖率，土壤出现轻微侵蚀，但是20 d 后则具备良好的土壤加固效果，植被根系较为发达，抗环境变化适应性较强。考虑到混播具备较强的生态适应性，且植被覆盖率和土壤侵蚀效果都优于单种满铺，本项目在全路段范围都采取该混播形式，整体生态防护结果良好。

表2 不同生态植物配置防护中覆盖率和土壤侵蚀状况

5 结语

公路路基生态边坡防护中，考虑“边建边绿”的生态技术应用能够有效避免传统绿色护坡的成本较高、施工周期长等缺陷，本文采取的边坡生态防护体系具备良好的应用效果，其分阶段进行边坡绿化防护，实现边建边绿；通过合理调整圬工与绿化防护高度，实现绿色防护最大化；合理利用农田秸秆，实现生态环保，能够在不同公路工程路基边坡施工中得到应用。