巖石邊坡防治的生物技術(shù)措施

曾昭蓉， 孫金坤

(攀枝花學(xué)院土木與建筑工程學(xué)院, 四川攀枝花 617000)

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巖石邊坡防治的生物技術(shù)措施

曾昭蓉， 孫金坤

(攀枝花學(xué)院土木與建筑工程學(xué)院, 四川攀枝花 617000)

【摘要】研究與探討巖石邊坡防治措施中與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的生物措施。結(jié)合安徽省公路恢復(fù)和改建項(xiàng)目G205路段關(guān)于邊坡防治的工程實(shí)踐，探討巖石邊坡的生態(tài)特點(diǎn)、生物防治措施的功能、生物防治措施的基本技術(shù)手段、生物防治措施的前景展望等，以期對(duì)相關(guān)巖石邊坡防治提供有益的技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】巖石；邊坡；防治；生物措施

在建筑工程中，由于大量開(kāi)挖的存在，導(dǎo)致原有植被的破壞從而形成了存在極大安全隱患的邊坡。相比土質(zhì)邊坡可以通過(guò)人工養(yǎng)護(hù)和綠化在較短時(shí)間實(shí)現(xiàn)生態(tài)恢復(fù)，巖石邊坡因其自身特點(diǎn)難以恢復(fù)原有的生態(tài)環(huán)境，致使邊坡存在極大的失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)的巖石邊坡防治措施如噴錨、擋土墻等雖然能有效確保邊坡的穩(wěn)定，但與周邊的景觀協(xié)調(diào)性差，滿足不了現(xiàn)代城市景觀和人們追求舒適居住環(huán)境的要求。同時(shí)這些措施也沒(méi)有系統(tǒng)地以恢復(fù)生態(tài)學(xué)理論為基礎(chǔ)進(jìn)行全面整體規(guī)劃。隨著時(shí)代的變遷，巖石邊坡防治的生物技術(shù)措施日益彰顯其發(fā)展?jié)摿Α?/p>

在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，巖石邊坡的生物防治措施應(yīng)用歷史較長(zhǎng)，因此對(duì)之有較明確的定義，即“用活的植物，單獨(dú)用植物或者植物與土木工程和非生命的植物材料相組合，以減輕邊坡的不穩(wěn)定和侵蝕”[1]。近年來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)與日俱增，巖石邊坡防治的生物措施也得到了學(xué)者以及工程技術(shù)人員的廣泛重視。

1邊坡防治生物技術(shù)措施的主要功能

生物技術(shù)措施作為重要的邊坡防治手段，能極大地改善工程建設(shè)的生態(tài)環(huán)境，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。生物防治措施的主要功能體現(xiàn)在：首先是邊坡加固功能，如植物深根的錨固作用、淺根的加筋作用、降低坡體孔隙水壓力提高土體的抗剪強(qiáng)度等；其次，可以控制土壤侵蝕，保持水土，降低噪聲和光污染，保證行車(chē)安全；第三能有效促進(jìn)有機(jī)污染物的降解，凈化大氣，美化環(huán)境。

生物防治措施在邊坡治理中所體現(xiàn)出來(lái)的將工程防治與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合，既滿足了工程實(shí)踐的需要，也達(dá)到了保護(hù)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展思維模式，使得這一措施在工程界的應(yīng)用趨勢(shì)日漸明朗。

2巖石邊坡的生態(tài)特點(diǎn)

(1)不具備植被生長(zhǎng)必要的土壤條件及養(yǎng)分。巖石邊坡不同于土質(zhì)邊坡，它不具備植被生長(zhǎng)所必需的土壤環(huán)境，無(wú)法直接進(jìn)行種子散播或綠化措施。即使采用鋪草皮的方法或者目前國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的液壓噴播，但由于噴漿與坡面巖體的黏結(jié)很差，防護(hù)效果也不理想[2]。另外巖體的保水功能很差，含有的活化養(yǎng)分較低，植被很難從邊坡巖層中得到水分及養(yǎng)分供其生長(zhǎng)發(fā)育。

(2)需研制適合巖石邊坡的生態(tài)材料以供植被生長(zhǎng)。由于巖石邊坡沒(méi)有土壤，無(wú)法提供植物生長(zhǎng)的必要條件，而巖石自身?xiàng)l件是既定的，只能通過(guò)尋求更為適合的生態(tài)材料或者改良的植物生長(zhǎng)方式、改良施工方式以求達(dá)到護(hù)坡的優(yōu)良效果。

(3)邊坡自身坡度大。在公路、鐵路工程中的巖石邊坡，一般設(shè)計(jì)坡度都在1∶0.75以上，有的可以達(dá)到1∶0.3[2]。而這一特點(diǎn)使得要在邊坡上進(jìn)行生物防治，對(duì)植物本身的抗傾覆能力是一巨大考驗(yàn)。同時(shí)由于邊坡坡度較大，雨水流速較大，在降雨過(guò)多的地區(qū)使得植被易被沖刷，坡面自然風(fēng)化而得的土壤顆粒也很難繼續(xù)留于坡面；而在干旱地區(qū)雨水也因?yàn)槠旅孑^陡而不能滲入坡面也使得植被難以生存，這對(duì)選擇適合的植物又是一巨大的考驗(yàn)。

3巖石邊坡防治主要的生物措施

傳統(tǒng)的邊坡生物防治措施中應(yīng)用較廣的有人工種草、鋪草皮、三維植被網(wǎng)植草護(hù)坡、植生袋(帶)護(hù)坡等[3]，這些措施經(jīng)濟(jì)性好且護(hù)坡效果顯著，但更適用于土體邊坡或弱風(fēng)化的巖石邊坡。一旦邊坡自身?xiàng)l件限制，則對(duì)植物的選擇就有了更高的要求，所以生物防治措施也需要在傳統(tǒng)植被防治基礎(chǔ)上作出相應(yīng)的發(fā)展才能順應(yīng)不同邊坡錯(cuò)綜復(fù)雜的狀況。適用于巖石邊坡的生物措施主要有[4]：

(1)植被混凝土。主要由多孔混凝土、填充材料、表層土三部分組成。

(2)水泥生態(tài)種植基。這是由固體、液體和氣體三相物質(zhì)組成的具有一定強(qiáng)度的多孔人工材料。固體物質(zhì)包括粗細(xì)不同的土壤礦物質(zhì)顆粒(選用適合于植被生長(zhǎng)的土壤)、膠結(jié)材料(一般選用低堿性水泥如42.5普通硅酸鹽水泥、砂)、成孔材料(如稻草秸桿)、肥料和有機(jī)質(zhì)等。

(3)適用于巖石邊坡防治的生物措施還有[5-6]客土噴播護(hù)坡技術(shù)、六邊形混凝土空心磚植物護(hù)坡技術(shù)、漿砌片石骨架植草護(hù)坡技術(shù)等，這些技術(shù)實(shí)施手段也在近年來(lái)得到較成熟的發(fā)展。

上述生物防治措均依賴于為植被賦予巖體所不具備的生態(tài)基使其再生，從而達(dá)到邊坡防治及生態(tài)保護(hù)之效應(yīng)。但它們又各有不足之處，如植被混凝土技術(shù)雖然可以一勞永逸地解決巖坡防護(hù)與綠化問(wèn)題，但成本過(guò)高；六邊形混凝土[6]不能全覆蓋護(hù)坡，易出現(xiàn)局部斑禿等。工程實(shí)踐中需要綜合權(quán)衡工程實(shí)況，進(jìn)行合理地選擇，以求揚(yáng)長(zhǎng)避短。

4工程實(shí)例

以安徽省公路恢復(fù)和改建項(xiàng)目(第Ⅲ批)G205屯溪至省界N24.2合同段邊坡防治工程為例。

4.1工程概況

該合同段是連接皖浙的主要干道之一，起點(diǎn)與徽杭高速公路黃山市連接線相接，向北延伸與黃山市城區(qū)道路、S103、S326相連，終點(diǎn)至皖浙省界處。合同段完成以后主要承擔(dān)區(qū)域間的經(jīng)濟(jì)流通與高速公路的集散功能，并在一定程度上充當(dāng)著重要縣鄉(xiāng)公路角色。項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)加快皖南地區(qū)旅游資源的開(kāi)發(fā)、大力發(fā)展旅游經(jīng)濟(jì)具有重要意義。

4.2邊坡隱患

合同段工程不良地質(zhì)現(xiàn)象主要有滑坡和崩塌。其中有兩處大型滑坡：一處是K27+850-K27+895，另一處是K29+840-K29+870。而且本工程工期跨度大，修建過(guò)程跨越兩個(gè)雨季，開(kāi)挖造成的裸露巖石邊坡在雨季存在極大的失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)，均須采取有效防治。

4.3防治措施

早期設(shè)計(jì)中，共提出漿砌片石拱形護(hù)坡、擋土墻、生態(tài)防護(hù)3種巖石邊坡防治措施。但考慮合同段緊靠著名的黃山風(fēng)景區(qū)，生態(tài)環(huán)境的保護(hù)尤顯重要，經(jīng)多方反復(fù)論證，為盡量保證防治效果明顯、生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，最后提出3種方案綜合利用：在路基以下采用經(jīng)濟(jì)性較優(yōu)且施工效率高的漿砌片石拱形護(hù)坡、擋土墻；在路基以上的巖石邊坡采用生態(tài)基植草、植被混凝土的生物防治措施，并施以SNS主動(dòng)網(wǎng)防護(hù)及GPS2型主動(dòng)網(wǎng)防護(hù)，以便在植被生長(zhǎng)完成前進(jìn)行主動(dòng)防護(hù)，擋住落石保證過(guò)往行人及車(chē)輛安全。

4.4施工組織

(1)生態(tài)基材植草施工。清理平整坡面，布置錨桿孔位，用風(fēng)鉆鑿孔，采用水泥漿固定錨桿，鋪設(shè)、固定鍍鋅網(wǎng)，拌合基材混合物，把綠化基材、纖維、種植土及混合植被種子按設(shè)計(jì)比例依次倒入攪拌機(jī)攪拌，用人工上料方式把基材混合物倒入混凝土噴射機(jī)。首先噴射不含種子的基材，然后噴射含種子的基材混合物2cm。前期養(yǎng)護(hù)60d左右，每天養(yǎng)護(hù)2次，早晚各一次，避免在強(qiáng)烈的陽(yáng)光下噴水養(yǎng)護(hù)。

(2)植被混凝土施工。先在巖體上鋪鐵絲或塑料網(wǎng)，并用錨釘和錨桿固定。將植被混凝土原料經(jīng)攪拌后由常規(guī)噴錨設(shè)備噴射到巖石坡面，形成厚度10cm左右的植被混凝土。噴射完畢后，覆蓋一層無(wú)紡布防曬保濕，水泥使植被混凝土形成具有一定強(qiáng)度的防護(hù)層。在施工完成后的8h內(nèi)進(jìn)行3～4h的表層養(yǎng)護(hù)，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的持續(xù)灑水養(yǎng)護(hù)，待青草覆蓋坡面，揭去無(wú)紡布，使茂密的青草自然生長(zhǎng)。

4.5防治效果回訪

該路段施工完成已近3年時(shí)間，據(jù)統(tǒng)計(jì)路基，采用生物措施進(jìn)行防治的巖石邊坡未出現(xiàn)過(guò)大型滑坡，植被生長(zhǎng)狀況良好，不僅為過(guò)往旅客營(yíng)造了良好的視覺(jué)景觀，又使該路段生態(tài)環(huán)境逐步恢復(fù)，并隨著時(shí)間推移植被的生長(zhǎng)對(duì)邊坡的防治效果越是加強(qiáng)。

5展望

從上述巖石邊坡防治工程實(shí)例的施工過(guò)程中，并不難總結(jié)生物防治措施對(duì)于環(huán)境保護(hù)的優(yōu)越之處，但相比于傳統(tǒng)的防治措施，其經(jīng)濟(jì)效益不高、施工周期長(zhǎng)、養(yǎng)護(hù)時(shí)間長(zhǎng)、防治效果無(wú)法立竿見(jiàn)影等不足也無(wú)法回避。因此，生物措施在巖石邊坡防治的應(yīng)用中也有不得不思考之處。

(1)自從邊坡開(kāi)展生物防治以來(lái)，多是從國(guó)外引進(jìn)生態(tài)修復(fù)理論和技術(shù)方法，而結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況的理論和技術(shù)研究還很缺乏，相應(yīng)配套的規(guī)范和技術(shù)規(guī)程也不完善。

(2)巖石邊坡的生態(tài)條件非常脆弱，因此植物生長(zhǎng)所需要的人工基質(zhì)和能夠適應(yīng)巖石邊坡惡劣環(huán)境生長(zhǎng)的植物是生物措施應(yīng)用于巖石邊坡防治的關(guān)鍵問(wèn)題。

(3)應(yīng)針對(duì)不同的地質(zhì)情況、不同的氣候條件選擇合適的防治方式，以實(shí)現(xiàn)防治意義及經(jīng)濟(jì)效益，所以對(duì)不同防治方法適用范圍的研究也是一個(gè)重要課題。

(4)現(xiàn)在學(xué)者的研究及工程應(yīng)用中多是對(duì)較為緩和的邊坡開(kāi)展生物防治，而對(duì)于一些高坡度巖石邊坡的生態(tài)修復(fù)則相對(duì)較少，高坡度巖石邊坡的特殊地質(zhì)狀況是對(duì)今后生物防治技術(shù)的巨大考驗(yàn)。

6結(jié)束語(yǔ)

生物技術(shù)措施要真正達(dá)到預(yù)期的防治效果還應(yīng)遵循邊坡穩(wěn)定原則、協(xié)調(diào)性原則、生態(tài)自然修復(fù)與景觀再造相結(jié)合原則、生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益統(tǒng)籌兼顧原則等，并從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、規(guī)范完善、維護(hù)等多方面綜合權(quán)衡才能使邊坡防治與環(huán)境保護(hù)達(dá)到協(xié)調(diào)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[作者簡(jiǎn)介]曾昭蓉(1988～)，女，碩士研究生，助教，主要從事土木工程與地質(zhì)災(zāi)害防治中的力學(xué)問(wèn)題研究。

【中圖分類(lèi)號(hào)】U213.1+5

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

[定稿日期]2016-03-28