溧高高速公路岩质边坡三联生态防护技术研究

彭 韦，王芮文，欧定福

(1.南京市公共工程建设中心，江苏 南京 210000；2.江苏森淼工程质量检测有限公司，江苏 镇江 212000；3.江苏省交通技师学院，江苏 镇江 212000)

1 溧高高速公路三联生态防护设计

溧高高速公路路线设计时充分利用自然地形与地域文化相结合的方式，其起自溧阳至广德高速公路南渡枢纽，向西经溧阳强埠、汤桥、高淳桠溪，溧水和凤，止于高淳至芜湖高速公路和凤枢纽，路线全长约34 km。常州段16.6 km，为4车道高速公路，总投资为12.5亿元。该项目是溧阳与南京之间的高速通道，将进一步完善常州市西南部高速公路网络。

江苏省溧阳至高淳高速公路(南京段)路线跨越周城河、大溪河、芜申运河和高淳区县道001，沿线设计桥梁8座、主线路基涵洞通道28座等，其边坡防护形式按省交通运输厅的多样化、绿色化和科学化要求，进行沿线绿化及防护特色设计。其中挖方段岩质边坡采用三联边坡形式进行。

溧高高速公路岩质边坡的起讫桩号为K9+236～K11+760.000，总绿化工程量为53 862 m2。在裸露的岩质边坡上必须有土壤生境系统、植被群落系统和物质循环系统等植被。设计目标是就是通过再现土壤生态环境系统、植被群落以及物质循环系统来保证边坡安全和美观。必须注意的是，通过植物种植实现生态防护技术，其核心技术是生态修复用土壤修复剂、群落调节剂和循环物质生成剂等。

1.1 抗蚀要求设计

溧高高速公路所经区域降水量大、边坡高陡且长，边坡汇水面大，雨水径流速度快、冲击力强。比如有在高淳一标的挖方段，过水面积比正常段落多出43%，一旦遇雨，一般的防护难以完成其抗腐蚀的要求；高淳二标开挖路段和框架隧道附近，两侧山体高度较高，面积较大，除了汇水面积大之外，还存在水量特别集中的情况。由于这些路段的存在，因此，构建植生层应采用生物抗蚀材料或采取防雨水冲涮措施，在植被盖度没形成前，要避免裸露边坡和已种植边坡暴雨冲蚀、风蚀，防止水土流失造成自然灾害。

1.2 土壤生境重建

土壤生境是边坡防护中的重点内容。所谓的土壤生境是指边坡内的土质能够完全适合植物的自然生长，其基本特征为，具有合适的含水率和保水水平，本身含有植物生长所必须的矿物质，在一般情况下，有能力保证这些矿物质不流失，土质粘聚力适中，内部氧气可畅通，并能阻止大颗粒危害性物质进入土壤。在岩质边坡裸露后，应对裸露面的土壤养分分布情况进行检测，并有针对性地对岩质坡面进行改造。此时，应采用如土壤改良剂、生态基质材料等，对土壤质地、塑造团粒结构、提高土壤孔隙度和肥力水平进行有效调节，从而保证土壤保水能力和保肥能力。

1.3 植物群落构建

通过现场踏勘及背景调查分析，参照原始坡面稳定的植物群落结，并根据气候、土质、坡面情况恢复构建植物群落。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，使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。

溧高高速公路三联生态防护建植植物物种采用灌木和草本两大类型。设计的配比见表1。

表1 三联边坡建植植物物种配比推荐表

1.4 物质循环系统构建

根据现场取样对土壤样品微生物菌群进行检测分析，通常项目现场土壤样品的细菌、真菌、放线菌浓度很低，土壤不具备活力，建植的群落无法从土壤中持续获得营养，不利于植物群落的长期稳定和可持续，应采用微生物技术进行土壤微生物群落的激活与构建，形成植被-枯落物-土壤之间的物质循环和能量利用系统，科学配比降解枯落物、促进植被生长繁盛等功能菌群，有效提高土壤自肥力，提高功能菌群的活性与代谢速率，促进植物的分蘖能力和地下地上根茎的生长速度，保障植被自营养、自循环和后期免养护。本研究采用的生物技术是指专用微生物菌剂和体系基质材两种生物制剂。

1.5 植被生态修复功能结构层及三层施工厚度

应遵循植被生态修复技术原理，岩质边坡采用功能组合层及厚度为基质种子层(3 cm)+微生物层(3 cm)+粘接基质层(6 cm)方案，实现构建土壤生境系统、植物群落系统和物质循环系统，对裸露岩质坡面进行针对性植被生态修复和防护。膨胀土边坡采用功能组合层及厚度为基质种子层(3 cm)+微生物层(3 cm)+封底基质层(4 cm)方案，对裸露膨胀土坡面进行针对性生态防护。植生基材厚度和分层方式设计参数见表2。

表2 3S-OER配置和分层设计参数

1.6 边坡截排水设施设计

根据高速公路沿线山体坡面实际情况和区域降雨特点，设计截排水沟，减少汛期短时大量降雨对坡面的侵蚀，完善集中水流的引排，防止冲刷。一个完善有效的排水系统应包括路基边沟、坡面设置的排水沟及截水沟，并通过拦水带及急流槽等进入自然排水体系。建议对于所有排水设施底部均应铺设隔水土工布，防止雨水下渗。根据项目边坡情况，同时在坡面完成截排水等设施后方可实施坡面生态防护。

2 生态防护施工工序

2.1 清坡

清坡是质量控制中的第一道工序，也是非常重要的工序，如果清坡不到位，会对后续工作产生较大影响。在清坡时，应保证坡面平整和稳定，岩质边坡坡顶跟自然坡面圆顺过渡。坡面平整均匀，上下坡度基本一致。对于岩质边坡上任何地方的虚土和浮渣都应该全部清除。考虑边坡高度较大，应在岩质边坡的坡顶和坡脚设置排水沟。

2.2 物理防护

物理防护即锚固系统，根据现场勘测结果结合项目地质勘查报告，通过力学计算分析，采用2 m宽的14号菱形镀锌铁丝网，网孔尺寸5 cm×5 cm，网间横向搭接长度不小于10 cm，纵向搭接长度不小于15 cm，同时用锚杆将镀锌铁丝网固定在岩面上，锚杆纵向间距1 m，横向间距1 m，采用交错成打设置主锚杆和辅锚杆，主锚杆长120 cm，辅锚杆长80 cm。

对于物理防护中的锚固系统，在整个三联防护中，起到连接上下、骨架支撑和加筋连接的作用。坡面与平面不同，如果植生层与坡面之间没有连接，在重力作用下会下滑，所以必须采取有效的锚固措施使植生层与坡面紧密连接起来。其次，施工所用的材料都是细小颗粒，必须要骨架支撑才能在坡面上形成一定的厚度，满足植物生长对土壤生境的要求。

2.3 基材配置

对于三联防护中的基层材料，主要是通过抗蚀系统来确保植物在生长过程中免受腐蚀。要有较好的结构，工程中为了满足结构要求，使用了多种纤维材料，有天然的材料如草炭等，也有各种人造纤维材料。

基质材料的配比方案，在不同的区域、自然气候环境中是不尽相同的。结合溧高高速公路的岩质边坡具体情况，对粘结材料、保水剂、渗透剂、纤维和菌剂进行配比设计，最终选择了抗冲刷性能较强、物理、化学、生物性质优越的基质材料。

2.4 分层喷洒

采用分层喷附方式逐层构建植生层，第1层为基质层，厚度可根据坡面条件进行调整；第2层属于培育微生物层，其施工厚度保证在40 mm左右；第3层则设计为种子层，其施工厚度也保证在40 mm。在喷洒过程中，需要实时监控喷洒的均匀性，可采用中小型连续式植物种子撒布机进行撒布，撒布机的转速、单位时间喷水量等性能指标需经有关部门进行标定，否则不得使用。

2.5 覆盖养生

分层喷洒构建植生层之后，需要对边坡进行养生覆盖。在养生覆盖期间，必须保证内部含水量达到植物自然生长的需要，一般要求含水量在25～31%之间。通常的做法是，在土壤里埋设湿度传感器，当传感器所处的位置含水量下降时，即开启水泵进行洒水，当含水量达到要求时，即停止喷洒。养生时间一般为1个月。

2.6 植生层

植生层构建严格按照设计要求633构建方式，633模式是近年来在三联边坡领域创新研究的一种先进科学的构建方法，通过该模式的使用，可以达到三层防护具有较大的强度、较强的植物生长条件以及保证种子均匀。即6 cm粘接封底基质层、3 cm微生物层、3 cm种子层，进行分层施工，喷附完成后坡面平整，不能有铁丝网外露现象。具体检测标准及方法见表3。

表3 各层次检测项目和标准[5]

2.7 植物群落

植被建植初期以草本植物为主，进入第二年灌木与草本植物共同构成植被群落系统，构建的植被群落质量检测标准及方法参照表3。每项工程取样样方不少于5个，工程面积小于10 000 m2均按照5～8个样方点计算，取其平均值。

3 结 语

本研究课题选择的起讫桩号K9+236～K11+760.000，溧高高速公路是沿线边坡裸岩典型路段，而其他路段采用普通的客土喷播方法进行防护，通车两年后发现，采用三联防护的路段植被茂盛，无冲刷，无边坡滑动，而普通的客土喷播路段，边坡存在具备冲刷，植被绿化形态明显不及三联防护，该防护方法取得了良好的应用效果。