植被混凝土生态修复技术在高陡边坡中的应用

王 强，景东红

（中国电建集团华东勘测设计研究院，浙江 杭州 310052）

近年来，我国基础建设飞速发展，在交通、水利、矿山等建设项目施工时，常因施工开挖产生大量裸露坡面。在日常的公路、隧道、大坝等工程项目施工时会形成岩石边坡，但这种边坡一般较为陡峭，没有植物生存条件，仅靠自然力量修复很难保持生态平衡[1]。这些裸露的岩石边坡日积月累发展下去会带来很多问题，比如生态食物链的破坏、局部地区气候条件的恶化、影响交通线路的视线等[2]。这不仅对生态环境造成一定影响，还可能形成地质灾害潜在隐患，影响绿化工程项目的安全稳定[3]。由此，很多地方开始大力开展边坡绿化。水利工程中的大坝边坡覆盖绿化可以美化环境、恢复生态，创造和谐、自然、优美的坡面生态环境。目前，在一些工程项目中通过“客土植生带绿化法”“框格客土绿化法”等方法对大坝边坡进行覆绿[4]，虽然造价低、施工速度快，但缺乏植物生长的基础，坡面综合绿化成活率普遍较低，遇暴雨冲刷容易脱落，仅适用于缓边坡和土质边坡，无法在高陡边坡中得到很好应用。本文针对大坝开挖裸露的高陡边坡生态修复问题，研究提出了植被混凝土生态修复技术，并通过工程实例进行验证，结果表明该技术不仅可以保证高陡边坡的强度和稳定性，防止水土流失和滑坡，还能涵养水源、美化环境、净化空气，生态效益十分显著。

1 植被混凝土生态修复技术

1.1 技术简介

植被混凝土是一种包含土壤学、园艺学、生物学、环境学、岩石力学等多学科结合的综合环保新技术，适合对高陡硬岩边坡、矿山采石场、库区消落带等进行生态修复[5]。它主要根据地理位置、岩石性质、边坡角度和绿化要求等确定水泥、腐殖质、土壤、活性添加剂和混合植被种子的组成比例[6]，通过特殊的混凝土配比和混合绿植种子材料配方，对裸露岩石边坡进行植被恢复。

1.2 技术特点

（1）生态景观效果好。该技术绿化效果突出，植物多年生长情况良好，从喷洒播种完到实现植被物种整体全覆盖只需2 个月。在创造初期环境的基础上，通过风、雨水、动植物活动的带动作用，可加速推动植物演替进程，与本地物种、周边自然生态融为一体。

（2）抗冲刷能力强。该技术采用一定量的水泥作为基材粘结剂，增强抗冲刷能力和附着力，喷洒播种完4 h后即可承受雨水冲刷，适用于南方雨水较多的气候特点。

（3）肥力可持续。该技术通过使用活性添加剂，可中和水泥碱性，防止植被混凝土层龟裂，有效改善植被混凝土的化学特性、生物特性，利用微生物对植物残体降解吸收和释放肥力供植物吸收，可营造更好的植物生长环境。

1.3 技术原理

植被混凝土生态修复技术的原理是利用高次团粒剂使土壤结合密实，植物纤维发挥出类似植物根茎的联结作用，形成耐雨水冲刷、牢固透气和与自然覆土相近的生态基础[7]。它通过特殊的混凝土配比和混合绿植种子材料配方，对裸露岩石边坡进行植被恢复。此项技术的核心在于混凝土绿化添加剂，这种添加剂不仅能提高边坡强度和稳定性，还能使植被混凝土层不出现龟裂，并改善植被混凝土的内在特性，提供植物生长的适宜环境。喷植混凝土主要用于岩石坡面和硬质喷植土地等绿化困难的地带，可助其快速恢复自然生态环境和景观美化绿化。岩石坡施以锚杆挂网的工程措施后，辅以喷植混凝土将起到较为理想的防护作用，是岩石边坡较为完美的防护方法。

2 高陡边坡植被混凝土施工工艺

2.1 施工准备

（1）植物种子和机械准备。混合植物种子种类、用量及施工设备配备，详见表1—2。

表1 混合植物种子种类和数量

表2 施工设备配备

（2）植被混凝土基材配制。植被混凝土基础材料主要由水泥、腐殖质、土壤、植被混凝土绿化添加剂（A-B菌）组成，各材料选型要求如下：土壤中含砂量不超过5%，含水量不超过20%，最大粒径小于8 mm；水泥采用P42.5 普通硅酸盐水泥；腐殖质由酒糟、醋渣和有机质的粉碎物混合制成；植被混凝土绿化添加剂（A-B菌）因水泥和其他添加剂的影响会偏严重碱性，需要调节pH值。

植被混凝土基材包括基层和表层，按照不同配比配制，详见表3。

表3 基材配比kg

按照配比制备各组分材料，利用搅拌机充分搅拌后待用。表层基材搅拌时应加入按设计要求的植物种子，植物种子用量配比详见表4。

表4 植物种子用量配比

2.2 施工工艺介绍

（1）坡面整治。开工后用人工施工，由上至下清除坡面杂物和浮土，确保施工面干净整洁。为了给基材混合物和坡面连接创造条件，需要做好以下3个方面工作：①对坡面开口线以上的接触面进行清理，原始植物只保留地下根茎部位，作为工程与坡面的过渡段（植被结合部）；②清除边坡表面的杂草、落叶枯枝、浮土浮石等；③利用修整工具对硬岩边坡凸出易脱落部位进行击落清除，凹陷部位进行修补。

（2）锚钉和包塑防腐铁丝网选型。①坡面锚钉选型：坡面锚钉直径16 mm，外露长度10 cm，按照间距1.0 m×0.5 m 条状带布置，在岩质边坡中锚固深度选择30 cm，在土质边坡中锚固深度选择60 cm。碰到岩层风化较为严重部位，适当加长锚钉长度。②包塑防腐铁丝网选型：本项目需要增加库区岸坡的侵蚀耐久度，特考虑采用包塑防腐铁丝网，网子规格50 mm×50 mm，直径2.2 mm，铺挂网子应拉紧，网间搭接宽度不小于10 cm，每隔一定距离用防腐铁丝扎紧。

（3）CBS3.0 抗滑缓释营养系统安装。CBS3.0 抗滑缓释营养系统主要由直径9 cm 聚丙烯PP 长纤生态棒、内装缓释营养剂5 kg、植被混凝土添加剂A-B菌15 kg 组成。生态棒之间固定间距1 m，喷射混凝土面层需要加密的部位为30 cm。生态棒能够增加植物生长所需的营养物质，提高植物生长能力，改善边坡环境。①生态棒材料主要是聚丙烯PP纤维袋，具有透水透气抗老化功能，每条长度3.0 m、直径9 cm，紧贴坡面水平铺挂，相互连接。通过直径10 mm 的钢筋“U”形锚钉固定，锚钉长度30 cm、间距1 m。网片绑扎于生态棒外，与坡面保持一定的距离。②生态棒内填充的营养物质主要包括土壤、缓释肥料、保水剂、植被混凝土绿化添加剂A-B 菌、生根粉、芸苔素内脂、种子、腐殖质等。③生态棒上下行排距为100 cm，按照现场具体情况施工。生态棒可以在边坡的植被混凝土绿化工程中应用，提供一种缓释营养成分，弥补边坡绿化基质层的养分流失。

（4）CBS 植生混凝土基材基层、表层喷播施工。喷植设备选择车载式一体液力车，将基层和表层分开进行喷射。按照先基层后表层、自上而下的原则进行喷射，单次喷射宽度为4～6 m、高度为3～5 m。①喷CBS 植生混凝土基材基层10 cm：喷射前需再次将坡面清理干净并用水润湿坡面，以便基材和坡面的有效连结，再通过试喷试验调节水灰比，调整好后进行喷浆，喷护厚度保持均匀，控制在10 cm。喷射作业按照先送风、后开机、再给料的顺序操作，完成后再关风。喷射时可一次性喷到设计厚度，不需要逐层喷植。②喷CBS 植生混凝土基材表层2 cm：基材基层喷射完成后的8 h内需开始表层喷射，喷射时间控制在3～4 h，喷射厚度控制在1～2 cm；表层喷射前也需将坡面润湿，以便基层和表层有效连结；喷射从上往下进行，单块宽度控制在4～6 m。喷射CBS植生基材各层应注意各种材料与植生土混合搅拌比例、搅拌时间；喷射方向、角度、厚度、均匀度以及喷射后的管养措施。

3 工程实例

3.1 松阳县黄南水库工程

松阳县黄南水库大坝位于松阴溪支流黄南村上游，与松阳县城相距约35 km，坝型采用混凝土面板堆石坝，坝顶高程337 m，防浪墙顶高程337.5 m，坝顶长度267 m，相应最大坝高97 m，上、下游坝坡坡比均为1∶1.4。黄南水库大坝范围内的大部分边坡采用了锚喷支护，为美化环境、恢复生态，采用CBS植被混凝土技术对混凝土坡面及原始开挖的岩石边坡进行覆绿，CBS植被混凝土总工程量54800 m2，施工后营造了和谐、自然、优美的坡面生态环境。

3.2 天台县抽水蓄能电站专项地质勘探项目

浙江天台抽水蓄能电站位于浙江省天台县坦头镇境内，上库（坝）位于苍山北侧的一沟源洼地内，下库位于榧溪龙王堂村河段。电站装机容量1700 MW（4×425 MW），额定水头724 m，初拟以500 kV电压等级接入500 kV 回浦变电站，线路直线距离约30 km。采用CBS 植被混凝土总工程量3000 m2进行施工后，起到了美化环境、恢复生态的重要作用。

4 结语

大坝高陡边坡覆绿可以美化环境、恢复生态，创造和谐、自然、优美的坡面生态环境。针对大坝开挖裸露的高陡边坡生态修复问题，研究提出了植被混凝土生态修复技术，在松阳县黄南水库和天台县抽水蓄能电站专项地质勘探项目实际应用后，不仅增强了高陡边坡强度和稳定性，避免了滑坡、水土流失等次生灾害的发生，还发挥了美化环境、净化空气的显著生态效益。