植被混凝土護(hù)坡綠化技術(shù)在高速公路邊坡的應(yīng)用★

葉 涌 陳 巍 李 明

(1.遵義交通建設(shè)投資(集團(tuán))有限公司，貴州 遵義 563000； 2.三峽大學(xué)后勤集團(tuán)護(hù)坡綠化研究所，湖北 宜昌 443002)

0 引言

在早期，公路、鐵路、水利或電力工程項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計通常是根據(jù)期望的功能、結(jié)構(gòu)安全和地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，在形式和尺寸上，我們很少采取更全面的觀點來考慮工程美學(xué)、生態(tài)學(xué)、水土保持和生態(tài)景觀。近年來，生態(tài)工程概念在景觀建設(shè)中的應(yīng)用越來越廣泛。Mitsh將生態(tài)工程定義為“可持續(xù)生態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計，它將人類社會與自然環(huán)境相結(jié)合，同時兼顧兩者的利益”[1]。“液壓覆蓋”是一種生態(tài)工程技術(shù)，通常用于保護(hù)地面覆蓋物，重新植被土壤邊坡，控制地表侵蝕，改善景觀美學(xué)[2]。國內(nèi)外已有大量關(guān)于綠化混凝土植被技術(shù)的研究，其中最常見的綠化混凝土由兩層組成，即多孔混凝土層和表面噴射層，由骨料和水泥漿體組成的多孔混凝土通過澆筑方法應(yīng)用于混凝土面板邊坡，因此不適用于不穩(wěn)定的斜坡和混凝土擋土墻[3-5]。

在本研究中，我們提出了一種適用于公路邊坡的植被混凝土護(hù)坡綠化技術(shù)。為解決現(xiàn)有方法的缺陷，增加覆蓋層強(qiáng)度，提高保水抗旱能力，取得良好的植被恢復(fù)效果。本研究根據(jù)貴州綏正高速公路邊坡的土壤、氣候和植被條件，采用植被混凝土護(hù)坡綠化技術(shù)將水泥、生植土、混凝土綠化添加劑、腐殖質(zhì)等與植綠種子均勻混合噴射到工程坡面，植物能在此基質(zhì)上正常生長，特別適用于劣質(zhì)土邊坡、巖石邊坡及混凝土邊坡的復(fù)綠工程。

1 工程背景

綏正高速公路是《貴州省高速公路網(wǎng)規(guī)劃》678中遵義至綏陽高速公路與道真至甕安高速公路的重要聯(lián)絡(luò)線，是《遵義市骨架公路網(wǎng)規(guī)劃》“五縱四橫九聯(lián)二環(huán)”的第三縱線工程，也是貴州省高速公路重點建設(shè)項目之一。線路起自綏陽縣坪樂鄉(xiāng)南坪荷包壩，與道安高速公路南坪樞紐互通連接，止于綏陽縣城順接綏遵高速，全長46.933 km。工程位于貴州中北部黔北山地高原地帶，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候濕潤地區(qū)，雨熱同季，年平均氣溫13 ℃～18 ℃，無霜期280 d～320 d，年降雨量1 200 mm左右，日照1 200 h左右。綏正高速公路開挖邊坡以石質(zhì)邊坡為主，大多為灰?guī)r、砂巖和白云巖，開挖邊坡面積20萬m2左右。按照高速公路施工標(biāo)準(zhǔn)化要求，邊坡需要逐級開挖逐級防護(hù)，同時要保證綠化和較好的景觀效果。

根據(jù)貴州地質(zhì)特點，山體開挖后坡面85%為巖石坡面，巖質(zhì)大多為灰?guī)r和泥巖。對于開挖后不穩(wěn)定坡體一般用錨索框架進(jìn)行處理，但不能阻止坡面繼續(xù)風(fēng)化，生態(tài)復(fù)綠景觀效果差；掛網(wǎng)噴射混凝土能有效防止坡面碎落，但無生態(tài)復(fù)綠景觀效果，造價較高，所以植被混凝土綠化技術(shù)在該工程的運用能夠解決核心問題。

2 技術(shù)工序及要求

2.1 植被混凝土護(hù)坡綠化技術(shù)施工方法及流程

植被混凝土施工流程如圖1所示。

1)植被混凝土護(hù)坡綠化技術(shù)所需材料及用量。

a.水泥：國標(biāo)，32.5C普通水泥，每平方米用量10 kg左右。b.混凝土綠化添加劑：專利產(chǎn)品，每平方米用量4 kg。c.土：用壤土，或沙壤土，含砂量5%左右，粉碎過篩。d.腐殖質(zhì)：鋸沫、稻殼、桔桿(粉碎)，酒糟，菌苞等，每平方米用量0.02 m3～0.03 m3。e.錨桿：錨桿用螺紋鋼，間距1 m×1 m，錨桿長度視坡面情況而定。f.鐵絲網(wǎng)：14號菱形鐵絲網(wǎng)。g.種子:用種量是平面綠化的1/3。h.無紡布:15 g/m2。i.養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)。

2)清理邊坡。清理巖面碎石、雜草、松散層等，盡可能將坡面清理平順(允許值為±10 cm)。

3)測量放線。錨釘網(wǎng)格間距為1.0 m×1.0 m。首先使用水平儀及卷尺按縱橫間距2 m放點，然后在相鄰的錨桿之中點上插補(bǔ)錨釘點位。

4)掛網(wǎng)施工。選用14號鐵絲網(wǎng)，掛網(wǎng)施工時采用自上而下放卷，分別用綁扎鐵絲連接固定，交接處至少要求有10 cm的重疊。

5)錨釘施工。錨釘施工內(nèi)容是鉆孔、注漿和插錨釘。錨釘選用Ф16螺紋鋼，錨桿長60 cm，錨釘插入角度應(yīng)盡量垂直于坡面，露出坡面的長度全部為10 cm。人工注漿時要求飽滿，防止?jié){液溢流在坡面。

6)噴植施工。噴植厚度平均為10 cm，分為兩層：基層和面層，基層9 cm，面層1 cm，面層含草種。植被混凝土拌合物在噴植前要攪拌均勻，噴植時噴槍口距坡面1 m左右，噴植次序從上到下，噴植完畢表面光滑平整。

7)養(yǎng)護(hù)管理。養(yǎng)護(hù)以噴灌為主，保證幼苗所需的水分和養(yǎng)分，完工后繼續(xù)養(yǎng)護(hù)半年。

8)驗收標(biāo)準(zhǔn)：a.無裂縫，不龜裂；b.抗沖刷，無蝕溝；c.無生土塊，無剝離；d.強(qiáng)度0.3 MPa左右；e.綠化率95%以上。

2.2 設(shè)計要求

2.2.1設(shè)計調(diào)查

主要包括以下三個方面的內(nèi)容：

1)周邊植物調(diào)查。根據(jù)周圍植物的分布情況，類推適合該地區(qū)的植物。

2)地形地質(zhì)調(diào)查。觀察其邊坡形狀、坡度、坡高、巖性、表層風(fēng)化程度、有無涌水等。

3)氣象資料調(diào)查。在工程地最近的氣象站調(diào)查近5年的氣象資料。

2.2.2網(wǎng)設(shè)計要求

網(wǎng)設(shè)計要求應(yīng)符合圖2規(guī)定。網(wǎng)的材質(zhì)為鍍鋅鐵絲網(wǎng)，14號鍍鋅鐵絲，菱形，網(wǎng)孔50 mm×50 mm，尺寸2 000 mm×10 000 mm，符合相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。按從上到下順序鋪設(shè)并張緊，包上坡頂長度不小于500 mm，網(wǎng)片的搭接長度為橫向100 mm。

2.2.3錨釘設(shè)計要求

錨釘設(shè)計要求應(yīng)符合圖3規(guī)定。錨釘材質(zhì)規(guī)格為φ12～φ25，長度為300 mm～1 000 mm，按GB 1499中的HRB335執(zhí)行。錨釘采用梅花形布置，間距1 000 mm×1 000 mm。錨釘長度為300 mm～500 mm，坡頂、坡面較破碎及風(fēng)化程度較嚴(yán)重錨釘應(yīng)加粗加大到φ22，加長到為800 mm～1 000 mm。排水孔間距為3 000 mm×3 000 mm，孔徑不小于30 mm，孔深300 mm。

2.2.4種子配比設(shè)計要求

植物種子的混配必須考慮植物間的生態(tài)生物搭配是否合理。冷季型和暖季型草種互相搭配?？鼓嫘詮?qiáng)，適應(yīng)粗放管理，具有一定的自播能力。

2.2.5噴植厚度設(shè)計要求

回填邊坡、土夾石邊坡噴植設(shè)計厚度為50 mm～70 mm。巖石邊坡或水泥邊坡噴植設(shè)計厚度為100 mm。

2.2.6應(yīng)用條件

施工坡面必須是安全穩(wěn)定的，對于非穩(wěn)定坡面，需要用工程方法加固穩(wěn)定之后再進(jìn)行綠化工程施工。

3 生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益評價分析

植被混凝土護(hù)坡綠化技術(shù)的發(fā)展和運用對公路周邊生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益的影響是顯著的。圖4為綏正高速公路邊坡綠化前后對照圖。

3.1 生態(tài)效益

植被混凝土綠化技術(shù)有效防護(hù)裸露邊坡、減少水土流失，能在進(jìn)行坡面淺層防護(hù)的同時起到生態(tài)恢復(fù)的作用，其基質(zhì)強(qiáng)度0.3 MPa，能抗100 mm/h暴雨沖刷，年流失率低于1%。所產(chǎn)生的覆蓋層能夠在短時間內(nèi)形成足夠的抗侵蝕能力，防止植被根部土壤層滑落，并解決暴露的坡面容易被雨水侵蝕的問題。改變傳統(tǒng)石質(zhì)邊坡處理模式，加大邊坡復(fù)綠面積，增強(qiáng)二氧化碳和灰塵吸收能力，切實推進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)。初步估算綏正高速公路建成后，年吸收二氧化碳2 000多噸、灰塵1 200多噸。

邊坡通過植被混凝土綠化，具有顯著的降溫作用，與對照區(qū)相比，綏正高速公路邊坡綠化區(qū)域地表溫度降低4 ℃左右，0 cm～20 cm土層溫度降低1.5 ℃。植被混凝土綠化技術(shù)通過植被綠化大大改善了公路邊坡原來石質(zhì)邊坡的視覺效果。同時對減弱高速公路噪聲有極大的作用，通過監(jiān)測與未綠化區(qū)域相比，平均降低噪聲5 dB，高者可達(dá)8 dB。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

在高速公路施工中解決好石質(zhì)邊坡綠化景觀效果和生態(tài)恢復(fù)長久性，起到防災(zāi)、減災(zāi)的作用，可大量減少高速公路邊坡的維護(hù)費用、治理費用。確保高速公路在施工和運營期間的安全性和經(jīng)濟(jì)性。植被混凝土護(hù)坡綠化技術(shù)對在建的高速公路石質(zhì)邊坡生態(tài)恢復(fù)推廣將具有極其重要的經(jīng)濟(jì)意義。

4 結(jié)語

本文提出了植被混凝土護(hù)坡綠化技術(shù)。與目前的生態(tài)修復(fù)技術(shù)相比，優(yōu)勢明顯。該技術(shù)以土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)和力學(xué)為理論指導(dǎo)依據(jù)，能夠快速、方便地實現(xiàn)生態(tài)修復(fù)，具有固土、綠化等較顯著的功能。該技術(shù)特別適用于劣質(zhì)土邊坡、巖石邊坡及混凝土邊坡的復(fù)綠工程，增強(qiáng)三維感強(qiáng)，綠化效果明顯。根據(jù)現(xiàn)場實驗結(jié)果，證明該技術(shù)具有較高的實用性和推廣價值。