植物纤维毯绿植恢复技术的应用研究

摘要：植物纤维毯绿植恢复技术是一种集坡面加固、植物防护与边坡绿化于一体的复合型裸露土石坡面修复措施。文章以南宁沙井至吴圩公路和松旺至铁山港东岸公路的土质边坡应用植物纤维毯绿植恢复技术为例，认为该技术具有施工便利、水土保持效果好、材料生态可降解等特点，有效提高了边坡绿化的成活率和覆盖率，可作为后续广西公路边坡防护与绿化的新技术进行推广与应用。

关键词：植物纤维毯；边坡防护；水土保持；生态降解；坡面修复

U417.1A100322

0 引言

近年来，随着我国高速公路建设如火如荼地全面铺开，公路边坡新材料防护的研究与应用也在有序进行中。由于公路建设过程中不可避免会带来边坡裸露、水土流失、植被破坏等一系列生态问题，传统的裸露边坡治理仍然依靠传统的硬化材料进行，但该方式存在与环境兼容性差、施工周期长、花费成本高等缺点，相较于传统的硬化材料治理，目前利用植物纤维毯绿植恢复技术具备极好的修复效果和经济效益。

植物纤维毯绿植恢复技术是一种集坡面加固、植物防护与边坡绿化于一体的复合型裸露土石坡面修复措施，主要应用于由于地表施工导致的坡面裸露、绿化植物播种至生态恢复重建前的阶段，因其修复效果好、经济效益高而受到广泛关注［1］。1987年日本从法国引进连续纤维加筋土工法，随后与已有的坡面绿化工法结合，开发出连续纤维绿化工法，俗称TC绿化工法［2］；植物纤维毯最先在德国的工程领域进行应用，在控制水土流失中发挥了长达半个多世纪的作用。国内对植物纤维毯的研究与应用始于20世纪70年代，随着应用范围的不断扩大，植物纤维毯已从最初的河堤防护逐步推广到道路边坡防护等，覆盖北京、河北、河南、江西和安徽等地［3-5］。

1 技术原理

植物纤维毯多以谷类秸秆等作为基底原材料，使大量农业废弃物变废为宝［6］，该技术在固坡防护时主要分为两个阶段进行：在植物尚未萌出成型前，由纤维毯本身对边坡进行固定和防护；在植物生长成型后，纤维毯本身降解消失，由植物的地上部分和地下部分共同发挥作用，其中地上部分植物叶片对雨水进行截留，减少径流冲刷，地下部分植物根系对边坡进行锚固，减少水土流失。

2 功能特点

植物纤维毯以秸秆等天然纤维为基底，搭配优质草籽、营养剂、专用纸、定型网等多种材料，在大型生产流水线上一次编制生产加工完成，其功能特点见表1。

3 材料组成

目前公路项目所用植物纤维毯多为三层或五层两种结构，其中五层结构纤维毯内含草籽，定型网多为聚丙烯（PP）材料，降解期为5年左右，纤维层一般由秸秆纤维和椰壳纤维混合加工成多孔结构，为后续植物的萌发创造条件。

4 项目应用

植物纤维毯在已建成通车的南宁沙井至吴圩公路、松旺至铁山港东岸公路进行了试验应用。南宁沙井至吴圩公路位于南宁市西南侧，主要途经南宁市江南区、崇左市扶绥县，路线长度约为28.5 km，设计时速为120 km；松旺至铁山港东岸公路起于博白县松旺镇周北村西南面，终于合浦县白沙镇鸡公埇附近，路线全长21.44 km，设计时速为120 km。该项目处于亚热带季风型气候，区域土壤类型主要以褐、褐黄色软～硬塑状黏土、粉质黏土、淤泥质黏土、砂质黏土、砂土等为主。

作为一种新型环保的技术产品，植物纤维毯其能够很好适应广西山区复杂地质条件下的边坡生态恢复，未来可以考虑替代拱形骨架生态护坡。在南宁沙井至吴圩公路项目中，结合项目地理位置的实际情况，以兼顾生态防护和美化为原则，在全线适宜边坡开展植物纤维毯加无纺布覆盖已喷播坡面应用，替代了传统的圬工防护，应用范围主要包括一、二、三级及以上土质边坡，边坡草籽配比如表3所示：

其中三级及以上坡面采用喷播开花草籽及铺设植物纤维毯的方式进行，该方式具有施工方便、价格低廉、植被选择广泛、结构稳定等优点，将植物纤维毯铺敷于地表，可有效解决水蚀、风蚀、固化地表、防治水土流失、储存地表水分等问题。其施工工序见图1。

在保证项目达到设计效果的前提下，其施工方法和方式环保，植物纤维毯的铺设有效减少了对施工机械的依赖，大部分依靠手工完成，不会破坏周边环境，也减少了施工垃圾和施工噪音的产生，其施工工序的具体做法包括：

（1）边坡刷坡：按照项目设计坡率进行刷坡，力求坡面平顺，同时清除坡面上的杂草等不利于护坡草籽生长的杂质，为后续播撒草籽和纤维毯贴合奠定基础。

（2）铁耙耙平：用铁耙将坡面耙平耙松，同时均匀挂上稻草，为后续肥料和草籽在坡面均匀挂载提供便利。

（3）边坡挂网：在坡面上平铺铁丝网，并采用锚杆固定。

（4）喷播混合基材：采用液压喷播机，将种子、保水剂、肥料、纤维混合料均匀喷播于坡面上。

（5）铺设纤维毯：植物纤维毯搭接宽度为1 m，将纤维毯分别埋入坡顶、坡脚，再利用U型钉对毯的横向和纵向进行固定，随后进行浇水养护，最后覆盖土工布保持土壤湿润。

该技术施工便利，对水土保持具有较好的作用，并且其材料环保生态可降解，项目应用该技术后实现了植物纤维毯与植物防护作用的有效交替连接，即边坡裸露阶段主要通过植物纤维毯护土固坡，待纤维降解后作为有机肥给草种提供充足的养分，最后由稳定生长的植被和生物质结皮固坡。

研究表明，该技术无论从施工难易程度还是后期防护效果均优于其他防护形式，且造价更为低廉，每平方米成本不到其他防护成本的50%，并使传统的低效率水土保持技术发生根本性转变，大幅提高了边坡绿化的成活率和覆盖率。前述两个项目边坡应用植物纤维毯进行防护后，草灌植物能够根据各自的生长特性，迅速均匀地从植物纤维缝隙中生长而出，经过10～20 d生长期形成稳定的生态边坡防护，其绿化成活率和覆盖率高达96%以上，绿化成效显著。特别对于建设工期紧、低碳要求高的公路项目来说，这是一项行之有效的边坡防护形式，具备良好的推广和应用前景。

5 结语

从项目应用情况来看，该案例为广西山区生态系统的边坡绿化模式提供了充分的理论依据和实践支持，可在今后的广西山区高速公路边坡，特别是劣性土质和岩质边坡的绿化中因地制宜应用，根据施工季节和边坡条件选择合适的施工工序和草种配比进行，促使边坡防护朝着更为低价高效的方向迈进。植物纤维毯绿植恢复技术作为一种外源性边坡恢复方式，未来应在提高客土相容性和植物成活率上进行更为深入的研究，力求实现更多的公路项目边坡生态防护推广应用。

参考文献：

［1］李宏钧.植物纤维毯对道路边坡生态防护效益的研究［D］.北京：北京林业大学，2016.

［2］芦建国，于冬梅.高速公路边坡生态防护研究综述［J］.中外公路，2008（5）：29-32.

［3］张龙明.植物纤维毯边坡防护技术在高速公路中的应用［C］.全国第二届品质工程论坛暨惠清高速公路绿色科技示范工程现场观摩会论文集，2019.

［4］陈学平，简 丽，贾献卓，等.植物纤维毯覆盖对公路边坡植被重建的影响［J］.公路交通科技，2017，34（2）：143-148.

［5］陈传明.植物纤维毯生态型护坡在安徽省高速公路上的应用研究［J］.低碳世界，2016（24）：202-203.

［6］陈振平.植物纤维毯在高速边坡防护中的应用［J］.河南科技，2017（11）：132-134.