高速公路路基邊坡綠色柔性防護體系試驗研究

吳偉峰

（江蘇恒基路橋有限公司 江蘇常州 213100）

1 引言

路基邊坡的穩(wěn)定性對高速公路而言至關重要。然后，由于公路處于暴露環(huán)境中，邊坡不可避免的遭受雨雪、流水等的侵害。如何保持復雜環(huán)境中路基邊坡的穩(wěn)定性是一個復雜而困難的問題。植被可以護坡、綠化環(huán)境、提升公路景觀效果，在高速公路路基邊坡防護中被廣泛使用。針對不同路基邊坡的結(jié)構(gòu)、土質(zhì)等條件，有多種不同的植被護坡方法。比如骨架植草護坡、土工格室植草護坡、液壓噴播植草護坡、TBS植草護坡等。但實踐表明，這些方法或防護生態(tài)效果差、施工難度大、效率低；或養(yǎng)護成本高、成活率低。本文結(jié)合江蘇海啟高速地理和地質(zhì)特點，對一種路基綠色柔性防護體系進行了對比試驗研究，提出了適宜該地區(qū)的路基邊坡防護方法。該方法具有施工速度快、效率高、見效快、低碳、環(huán)保、節(jié)能、生態(tài)等優(yōu)點。

2 邊坡綠色柔性防護體系

2.1 柔性防護體系的構(gòu)成

綠色柔性防護體系主要由三部分組成：①層狀載體，由玉米、小麥秸稈等原料采用機械在工廠簡單加工而成，其主要作用是在施工前期保水、保土，在施工后期降解形成肥料；②定型網(wǎng)，主要起到對整個結(jié)構(gòu)的定型作用，便于現(xiàn)場鋪設施工后形成層狀載體；③植物種子，有時置于專用紙上，與整個體系一起直接鋪設（有籽型），有時直接撒播，再用防護體系鋪設覆蓋（無籽型），如圖1所示。

圖1 柔性防護體系構(gòu)成示意圖

2.2 柔性防護體系的基本原理

植物防護體系覆蓋邊坡表面后，能起到防風、保墑的作用。由于防護體表面凹凸不平，使坡面徑流的沖刷速度得以降低；此外，防護體可以吸收一定的水分，從而減少坡面水流的流量和速度，起到緩沖消能的作用。防護體系具有很好的保濕作用，種子發(fā)育成長后，茂密的地表植被和發(fā)達的根系使表土固結(jié)，還能起到錨固和加筋作用，有效抑制雨水對邊坡的沖刷。植被的莖葉對高速雨點有消能作用，有效減緩雨點對土顆粒的沖擊，對路基坡面形成持續(xù)的保護。當施工完成一段時間后，防護體材料發(fā)生絳解，有助于植被生長。

3 柔性防護體系的施工方法

柔性防護體系一般采用純?nèi)斯な┕さ姆椒?。在完成邊坡與路面接合處的路肩培土，路面交工安裝護欄之前進行施工。除連續(xù)雨季及深冬時節(jié)外，均可施工，春季施工最佳。

3.1 材料

層狀載體是由土工織物、草種、強力PP網(wǎng)等多種材料在大型生產(chǎn)流水線上加工完成的，規(guī)格一般為2.4m×30m，呈圓筒狀，外面用纏繞膜包裝，防止雨水侵蝕；層狀載體厚度一般不小于3mm，最大可達50mm；重量一般為 200～250g/m2。

定型網(wǎng)分為上、下兩層，成分為PP，降解期≥5年。草灌混合種子視地區(qū)而定，但均具備主根粗壯且扎根深（2m以上），側(cè)根發(fā)達的植物種子。輔料采用營養(yǎng)劑、保水劑等。專用紙用來承載草灌混合種子、營養(yǎng)劑、保水劑等材料，并對其有固定位置的作用，同時遇水即融化。

3.2 施工方法

柔性防護體系施工方法如下：

（1）布種：先在坡面上均勻播撒植物種子、肥料、保水劑等。

（2）鋪設及固定：展開整個體系，自上而下（或自下而上）進行鋪設，體系貼緊坡面并呈半繃緊狀態(tài)而不懸空，保持平整，并無褶皺現(xiàn)象。頂部、底部固定牢固，交接處重疊搭接，搭接寬度為10cm，并利用U型釘、綁扎鐵絲和錨桿等連接器件對纖維毯的橫向，縱向分別連接固定。

（3）固定用釘：U形釘（采用8號鉛絲）；T形釘（采用φ6mm鋼筋）；或者就地取材使用木楔（竹簽）固定。

3.3 栽后養(yǎng)護

（1）澆水養(yǎng)護。種子從萌芽至幼苗期間，須進行人工澆水養(yǎng)護，以保持土壤濕潤。種子前期養(yǎng)護一般為45d，澆水要求按出芽期、幼苗期、生長期三個時期進行確定：

①出芽期：鋪設完成，要整體并全方位的澆一遍透水，以利種子萌芽；發(fā)芽期15d濕潤深度控制在2cm左右。

②幼苗期：種子發(fā)芽后需要每天的早晨進行一次噴灌，噴灌要求為土壤0～20cm厚度內(nèi)能始終保持濕潤，以利出苗和齊苗，此過程持續(xù)14～21d。

③生長期：這個時期可逐漸減少澆水次數(shù)，并可根據(jù)降水情況加以調(diào)整。澆水時間最好安排在下午，一次性澆足、澆透，澆水標準為達到濕透土層10cm以上，以提高莖葉的韌度，促進其正常生長發(fā)育。

（2）施肥和防治病蟲害。施肥堅持“多次少量”的原則。在養(yǎng)護一個月后，應全面檢查植草生長情況，同時觀察病蟲害，及時發(fā)現(xiàn)及時噴藥，對生長明顯不均勻或稀疏無草區(qū)進行補播草種。

（3）養(yǎng)護時間。前期養(yǎng)護時，要早晚各養(yǎng)護一次，早晨應在10點以前，下午應在16點以后。在高溫干旱季節(jié)，每天應增加1～2次養(yǎng)護，并保持坡面通風，下雨或陰天可適當減少養(yǎng)護次數(shù)。

（4）在對植物生長有妨害的種植區(qū)，要設置標志、臨時隔離籬笆等警告、防護措施，保護植物的成活及正常生長。

（5）應保持防護體系實施區(qū)的整潔。

（6）對死亡的植株要及時進行更換和補充。

4 試驗研究

4.1 試驗方案

為驗證柔性防護體系，在海啟高速公路路基邊坡防護工程中進行了對比試驗。海啟高速公路位于江蘇省東部，連接海安、如皋、如東、通州、海門、啟東等六個市縣。本試驗位于如東段，具有典型的華東地區(qū)特征。

試驗采用三個段落六種方案，分別對柔性防護體系和直播方式進行對比；在柔性防護體系中對承載層采用植物毯和草簾方式進行對比。試驗從7月13日開始，7月14日結(jié)束，歷時12d，累計完成植物草毯1405.9m2，草簾706.4m2、直播草種499.86m2，三種方案施工如圖2所示。

圖2 不同方案施工效果圖

植物種類根據(jù)周邊自然植被的外貌、結(jié)構(gòu)、種類組成、優(yōu)勢草本、灌木分布格局等情況調(diào)查得出，按照狗牙根“佳寶”：百喜草：黑麥草=8：1：1的比例進行配比。

4.2 試驗效果

施工6d后的出苗效果如圖3所示。

圖3 不同方案6d出苗效果

施工12d后的出苗效果如圖4所示。

圖4 不同方案12d出苗效果

比較發(fā)現(xiàn)：從第6d的出苗情況來看，植物草毯、草簾出苗率尚可，植物草毯最佳；當達到12d時，草簾與草毯出苗情況幾乎沒有差別，均可達到90%以上。

4.3 經(jīng)濟性

從材料、施工到養(yǎng)護至45d，三種方案成本分別為：植物草毯方案成本約20元/m2；草簾方案成本約4.5元/m2；直播方案成本約1元/m2。

4.4 試驗結(jié)論

三種方案試驗情況的比對表明：

（1）方案1：植物草毯。該方案出苗效果最佳，出苗均勻、長勢一致，在坡腳位置尤其較好。在施工前期有一定的護坡功能，且保水效果最好，養(yǎng)護灑水一次可以保持2d，出苗率達到85%以上。但成本較高。

（2）方案2：草簾。該方案出苗率達到50%，但保水效果一般，養(yǎng)護灑水一次只能保持1d。坡腳位置較坡面出苗率高，前期效果不佳。具有較好的經(jīng)濟性。

（3）方案3：直播。該方案出苗率不到10%，基本不保水，前期沒有護坡效果。成本比較低。

綜合比較，采用柔性防護體系，并在體系中采用草簾承載方案不僅防護效果較好，而且具有較好的經(jīng)濟性，可以在本地區(qū)推廣使用。

5 總結(jié)

植物護坡在高速公路路基邊坡防護中得到了廣泛應用。本文闡述了一種可用于高速公路路基邊坡防護的柔性防護體系，并結(jié)合海啟高速公路路基邊坡工程，從防護體系、防護材料、經(jīng)濟性等方面進行了驗證試驗。研究表明：

（1）對高速公路路基邊坡而言，柔性防護體系是一種高效的防護體系。該方法具有施工速度快、效率高、見效快、低碳、環(huán)保、節(jié)能、生態(tài)等優(yōu)點。

（2）對于柔性防護體系而言，采用不同的承載材料對出苗率、經(jīng)濟性有一定的影響。植物草毯和草簾是常用的兩種方式。從出苗率來看，施工后一段時間，兩種方案效果比較接近；但草簾方案經(jīng)濟性遠優(yōu)于植物草毯方式。

（3）柔性防護體系和簾播方式是綜合性能較優(yōu)的防護方案，可以在華東地區(qū)高速公路路基邊坡防護中推廣應用。

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