一種新型生態(tài)袋綠色邊坡防護(hù)技術(shù)

郝志勇

（山西路橋第一工程有限責(zé)任公司，山西 太原 030006）

0 引言

黨的十九大第一次把建設(shè)交通強(qiáng)國的目標(biāo)寫進(jìn)了習(xí)近平總書記的報告中，標(biāo)志著建設(shè)交通強(qiáng)國已經(jīng)由行業(yè)愿景上升為國家戰(zhàn)略。為了深入落實(shí)中國特色社會主義建設(shè)“五位一體”總體布局，交通運(yùn)輸部提出了“綜合交通、智慧交通、綠色交通、平安交通”的交通戰(zhàn)略決策，為交通運(yùn)輸?shù)目茖W(xué)發(fā)展指明了方向。綠色公路作為綠色交通的重要組成部分，在生態(tài)文明建設(shè)中得到高度重視。隨著“綠水青山就是金山銀山”建設(shè)理念的深入，公路生態(tài)建設(shè)與修復(fù)也隨著人民日益增長的對公路綠色環(huán)境的需求而持續(xù)加強(qiáng)，公路綠色邊坡防護(hù)技術(shù)因此應(yīng)運(yùn)而生。

公路綠色邊坡防護(hù)技術(shù)是現(xiàn)代公路邊坡防護(hù)技術(shù)的創(chuàng)新。公路綠色邊坡防護(hù)技術(shù)旨在公路建設(shè)中挖方路塹邊坡、填方路基邊坡等大面積裸露的坡面進(jìn)行生態(tài)綠化修復(fù)，使受損坡面最大程度得到恢復(fù)，使原有生態(tài)系統(tǒng)的破壞降至最小化。

1 公路綠色邊坡防護(hù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

現(xiàn)有公路綠色邊坡防護(hù)技術(shù)種類較多，在此對各防護(hù)類型、防護(hù)成本及生態(tài)效益進(jìn)行分析對比。

1.1 防護(hù)類型

在公路設(shè)計上傳統(tǒng)的防護(hù)技術(shù)多種多樣，但常用的防護(hù)可分為：a）圬工防護(hù) 具有良好的耐久性、穩(wěn)定性。適用于防護(hù)流速較大，波浪作用較強(qiáng)，有流水的邊坡。b）植物防護(hù)具有施工操作簡單、方便的特點(diǎn)，適用于邊坡穩(wěn)定、坡面受雨水沖刷輕微、易于植物生長的土質(zhì)路塹和路堤邊坡。

1.2 防護(hù)成本和生態(tài)效益

表1 每百平米圬工防護(hù)與生態(tài)袋防護(hù)對比表

梳理山西省現(xiàn)有高速公路、國省干線公路綠化現(xiàn)狀以及綠化施工工藝情況，從成本上看，人工植草、人工草皮等成本較低，宜于施工，但植草后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高，植草需要經(jīng)常灑水養(yǎng)護(hù)，腐草需要年年清除；遇到養(yǎng)護(hù)不到位或干旱天氣，草本植物成活率較低。傳統(tǒng)的拱形骨架砌石、混凝土預(yù)制塊防護(hù)成本較高，工藝復(fù)雜，對環(huán)境破壞較大，需要一定的施工機(jī)械配合，且邊坡需要基本穩(wěn)定，對邊坡坡體基質(zhì)需要一定的條件。

2 生態(tài)袋綠色邊坡防護(hù)技術(shù)

隨著公路邊坡綠化技術(shù)不斷研究與實(shí)踐，新型生態(tài)袋綠色邊坡防護(hù)技術(shù)得到大范圍推廣。生態(tài)袋是一種由聚丙烯或其他有機(jī)材料制成的高分子袋體，具有耐腐蝕、耐微生物分解、抗紫外線、透水不透土、使用壽命長的特點(diǎn)。生態(tài)袋綠色防護(hù)技術(shù)集合了成本較低、植物成活率較高、宜于施工、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。

2.1 防護(hù)原理

生態(tài)袋綠色防護(hù)技術(shù)是利用生態(tài)袋裝土，借助生態(tài)袋透水不透土的過濾功能，保證袋體內(nèi)部填充土壤和營養(yǎng)成分不流失，正常保持水分在袋體與坡體、袋體內(nèi)部正常交換、滲透，使植物生長所需水分得到及時補(bǔ)充和有效保障。植物在袋體內(nèi)初步生長，然后根系穿過袋體，向下伸入邊坡土壤，實(shí)現(xiàn)植物的長期生長，保證了邊坡綠化防護(hù)的可持續(xù)性。

圖1 生態(tài)袋綠色防護(hù)技術(shù)示意圖

2.2 防護(hù)作用

生態(tài)袋綠色防護(hù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了邊坡植物綠化的目的，同時由于植物根系與邊坡土體的連接，生態(tài)袋、植物、邊坡聯(lián)為一體，使邊坡再次得到防護(hù)加固。生態(tài)袋綠色邊坡防護(hù)技術(shù)不但適用于一般的土質(zhì)邊坡，也適用于強(qiáng)風(fēng)化或弱風(fēng)化的巖石邊坡、填石路基邊坡、膨脹土路塹邊坡等填、挖方邊坡，此外對于穩(wěn)定度欠佳的邊坡也有一定抵抗土體壓力的作用，防護(hù)價值顯著。

2.3 工藝特點(diǎn)

a）施工工藝簡單，操作方便。

b）生態(tài)袋是在工廠采用自動化的機(jī)械設(shè)備將種子均勻地分布并定植在營養(yǎng)膜上。

c）生態(tài)袋采用高分子編織網(wǎng)及無紡布等組成，具有耐腐蝕性強(qiáng)，耐微生物分解，抗紫外線的特點(diǎn)。

2.4 施工工序

生態(tài)袋綠色邊坡防護(hù)技術(shù)施工工序分為6 個步驟。

2.4.1 施工準(zhǔn)備

制定實(shí)施方案、施工組織、施工安全應(yīng)急預(yù)案，做好人員、機(jī)具、材料以及現(xiàn)場施工放樣等準(zhǔn)備工作[1]。

2.4.2 邊坡修整

對邊坡松動土石、浮石等進(jìn)行清除，使坡面平整程度達(dá)到設(shè)計和施工要求。

2.4.3 土壤與植物選擇

優(yōu)先選擇路基施工時開挖的原土作為種植土壤，其次，選用砂性土摻加有機(jī)肥等熟化措施培養(yǎng)種植土壤。

其次，根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件、植物耐寒、耐旱、抗蟲等特性，選擇植物應(yīng)優(yōu)先選用適宜當(dāng)?shù)氐脑参镞M(jìn)行配置設(shè)計。

2.4.4 生態(tài)袋選擇

生態(tài)袋選用由聚丙烯及一系列輔料復(fù)合加工而成的，具有無毒、緩降解、抗老化、抗紫外線、抗酸堿鹽及抗微生物侵蝕的物理化學(xué)性能，具備透水不透土的過濾使用功能。其規(guī)格適用于防護(hù)地點(diǎn)的尺寸要求[2]。

2.4.5 裝袋、碼袋

將種植土壤袋裝，裝土量為袋容量的80%，采用高強(qiáng)度抗紫外線封口扎帶進(jìn)行封口。

為防止碼袋時邊坡尖石劃破袋子，生態(tài)袋碼放采用錯縫壓角搭接方式，有營養(yǎng)膜的面朝上。平鋪碼放第一層生態(tài)袋，第二層生態(tài)袋搭接壓第一層袋1/3，錯縫碼放，互相咬接疊壓。

2.4.6 灑水養(yǎng)護(hù)

灑水養(yǎng)護(hù)宜采用噴撒方式，通過水分慢滲，使生態(tài)袋吸收充分，為種子發(fā)芽創(chuàng)造生長條件。

2.5 對比圬工防護(hù)、植物防護(hù)與生態(tài)袋防護(hù)的成本、生態(tài)效益

表2 圬工防護(hù)、植物防護(hù)與生態(tài)袋防護(hù)的成本、生態(tài)效益對比表

生態(tài)袋防護(hù)比圬工防護(hù)節(jié)約成本16 030 元/m2。比植物防護(hù)節(jié)約成本920 元/100 m2。且圬工防護(hù)所用石料需要大面積開采，對原山體地貌和自然環(huán)境造成了破壞。傳統(tǒng)的植物防護(hù)對原邊坡土壤要求比較高，種植草成活率低。相比較生態(tài)袋內(nèi)土壤含有機(jī)肥料，對種植草的成活有明顯提高，減少了日后養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，節(jié)約了成本，又美化了高速公路的環(huán)境。

3 工程實(shí)例

為驗(yàn)證該技術(shù)的應(yīng)用效果，以吉縣至河津高速公路ZB1 合同段LJ13 標(biāo)為例進(jìn)行工程應(yīng)用。應(yīng)用場地地處山區(qū)，路基填方全部為填石方，填料為堅石和次堅石，填石路基邊坡防護(hù)選用生態(tài)袋填土草防護(hù)，既可保證路基邊坡的穩(wěn)定，又能起到邊坡生態(tài)綠化的效果。

3.1 應(yīng)用情況

本工程在吉縣至河津高速公路路基K45+700—K46+300 段得到了應(yīng)用，邊坡長600 m，邊坡高度12 m，坡度為1∶1.5。因地處山區(qū)，周圍石方量大。所以路基填料大多采用填石路基。因填方密實(shí)度控制比較差，路基邊坡易發(fā)生滑坡和垮塌，為使路基達(dá)到穩(wěn)定、美觀的效果，所以本工程采用生態(tài)袋填土草防護(hù)。施工中首先對坡面進(jìn)行修整，清除原坡面松石和有棱角的石塊以免劃破生態(tài)袋表面。其次是對坡腳處夯實(shí)，使其達(dá)到95%的密實(shí)度；并不會發(fā)生明顯的沉降和變形。最后在壘砌生態(tài)袋由低到高，層層錯縫擺砌，擺放時水平面向坡內(nèi)方向傾斜5%，每壘砌2 m 時用澆水方式進(jìn)行沉降量觀測，使壘砌的生態(tài)袋形成穩(wěn)固的整體。因生態(tài)袋具有透水不透土的過濾功能，施工中既防止了生態(tài)袋內(nèi)的土壤和營養(yǎng)物質(zhì)流失，又使生態(tài)袋內(nèi)的植物穿過袋體自由生長，根系進(jìn)入到路基當(dāng)中，使路基和袋體起到穩(wěn)固作用，更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了生態(tài)袋與路基形成整體。通過后期對該工程的觀察，發(fā)現(xiàn)該路段邊坡穩(wěn)定，綠化效果好，該段路基穩(wěn)定性較好。施工前后對比圖如圖2。

圖2 應(yīng)用生態(tài)袋防護(hù)施工前后效果對比圖

3.2 防護(hù)成本

本工程采用生態(tài)袋邊坡防護(hù)與傳統(tǒng)的砌體防護(hù)相比，減少了砌石工程量和后期的維修費(fèi)用，每百平米砌石邊坡防護(hù)和生態(tài)袋防護(hù)經(jīng)濟(jì)效益對比節(jié)約成本近20 000 元，經(jīng)濟(jì)效益較為可觀。

3.3 生態(tài)效益

傳統(tǒng)的砌體防護(hù)因采用大量的石料，在開采或加工石料時對自然環(huán)境產(chǎn)生破壞，破壞了山體結(jié)構(gòu)及植被生態(tài)鏈。在這種情況下，本項目采用生態(tài)袋邊坡防護(hù)，對坡面的植被恢復(fù)、防止水土流失、改善生態(tài)環(huán)境起到了良好的效果，能夠在保證邊坡美觀的基礎(chǔ)上發(fā)揮更好的生態(tài)環(huán)境效益。

4 結(jié)語

環(huán)境保護(hù)是我國既定的國策，要實(shí)現(xiàn)這一國策，需要大批的科技創(chuàng)新和工程技術(shù)進(jìn)行支撐。生態(tài)袋綠色邊坡防護(hù)技術(shù)作為公路綠色邊坡防護(hù)工程技術(shù)中的創(chuàng)新，很好地貫徹了綠色交通建設(shè)環(huán)境保護(hù)的高質(zhì)量發(fā)展要求。該技術(shù)集成了現(xiàn)有綠色防護(hù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，突出適用性、成本、生態(tài)優(yōu)劣比，是公路建設(shè)值得廣泛推廣的一種綠色防護(hù)技術(shù)。不但適用于公路綠色邊坡防護(hù)，也可推廣至礦山、鐵路、市政、水利等行業(yè)類似的綠化工程之中，具有顯著的經(jīng)濟(jì)生態(tài)社會價值。