兩種邊坡復綠技術在修復高陡石質(zhì)邊坡中的實際應用

俞力軍，陳伯翔，陳超，邱月華，王越，陳林敬，吳孫健

［關鍵詞］ 高陡邊坡；石質(zhì)邊坡；生態(tài)復綠

［摘要］ 隨著城市建設的發(fā)展和礦山開采的不斷增加，出現(xiàn)了越來越多的裸露山體，不僅影響城市和鄉(xiāng)村整體景觀，還造成水土流失、山體滑坡、泥石流等災害，嚴重制約城鄉(xiāng)生態(tài)文明建設。研究了裸露山體高陡石質(zhì)邊坡的生態(tài)防護條件，重點介紹了網(wǎng)片式高陡坡石質(zhì)山體復綠技術和巖棉孔穴式高陡坡石質(zhì)山體復綠技術，并以修復江蘇省徐州市宕口花園陡坡為例，詳細探討了這兩種護坡技術的施工工藝和效果。

［中圖分類號］ S157［文獻標識碼］ B［文章編號］ 1000－0941（2023）06－0029－04

隨著城市建設的發(fā)展和礦山開采的不斷增加，出現(xiàn)了越來越多的裸露山體，不僅影響城市和鄉(xiāng)村整體景觀，還造成水土流失、山體滑坡、泥石流等災害，嚴重制約城鄉(xiāng)生態(tài)文明建設［1］。裸露山體高陡石質(zhì)邊坡臨空面大、卸荷裂隙發(fā)育，致使巖土體的原始均衡狀態(tài)被改變，邊坡失穩(wěn)，尤其是在多種應力，如地震、風化、強降雨等作用下，極易誘發(fā)地質(zhì)災害。近年來，受熱帶風暴影響，極端天氣頻繁發(fā)生，加之經(jīng)濟快速發(fā)展和人類工程活動的加劇，地質(zhì)災害的風險增大[2]，嚴重威脅當?shù)厝嗣袢罕姷纳敭a(chǎn)安全。同時，隨著人民生活水平的提高，對生態(tài)環(huán)境的要求也越來越高，因此對地質(zhì)環(huán)境的治理十分必要。

目前在高陡石質(zhì)邊坡治理工程中，設計理念、施工技術相互之間差異較大，有的存在成本過高、未顧及當?shù)刈匀粭l件或最終安全性不夠等問題，隱患較多。針對以巖石為主的高陡邊坡，杭州市園林綠化股份有限公司在傳統(tǒng)治理技術的基礎上，結合地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與地質(zhì)災害勘查數(shù)據(jù)（包括自然地理、氣候、水文等，以及腹地狹小、干旱缺水、缺少生長基質(zhì)等實際條件），充分考慮投資、耗能、穩(wěn)定性等因素，研究生態(tài)復綠相關技術，發(fā)明了網(wǎng)片式高陡坡石質(zhì)山體復綠和巖棉孔穴式高陡坡石質(zhì)山體復綠這兩種邊坡復綠技術，將邊坡結構穩(wěn)定與生態(tài)環(huán)境恢復統(tǒng)一起來，實現(xiàn)了加固表面土體、淺層破碎帶和深層巖體，消除地質(zhì)災害隱患，最終重建和恢復邊坡表面生態(tài)系統(tǒng)的目的[3]。

1網(wǎng)片式高陡坡石質(zhì)山體復綠技術

1.1特點

網(wǎng)片式高陡坡石質(zhì)山體復綠技術是以植物網(wǎng)片為基礎，通過進一步研究形成的新技術，已申請發(fā)明專利《一種網(wǎng)片式石質(zhì)山體復綠裝置》（CN216615897U）。該技術在山體邊坡的底部設置多個固定在邊坡上的種植槽，在山體邊坡的中上部設置一個固定在邊坡上的植物攀爬底網(wǎng)，每個種植槽中固定設置至少一個植物網(wǎng)片，植物網(wǎng)片的底部與種植槽固定連接，植物網(wǎng)片的上部與植物攀爬底網(wǎng)固定連接。該技術具有以下特點：①結構簡單，適用性強，可用于坡度較大的高陡巖質(zhì)邊坡。植物攀爬底網(wǎng)固定于高陡邊坡（坡度小于70°）陡立面上，從而建立植物附著的平緩結構，提高植物附著的穩(wěn)定性。②復綠效果快，施工機械化程度高、效率高，成本相對低，藤本植物選型豐富，后期養(yǎng)護容易，可保障植物的成活率，進而保證生態(tài)修復工程的植被覆蓋率。

1.2功能

該技術的功能主要通過3個功能結構共同作用來實現(xiàn)：植物網(wǎng)片、生態(tài)綠植、儲水系統(tǒng)。通過三者的相互作用，不僅能夠創(chuàng)造出使藤本植物、草本植物生長的穩(wěn)定邊坡環(huán)境，確保邊坡植被的生長，還能完全覆蓋邊坡，避免風吹雨淋的侵蝕，使整個邊坡達到穩(wěn)定狀態(tài)，形成綠蔭邊坡景觀。具體結構見圖1。

（1）植物網(wǎng)片。主要通過植物網(wǎng)片對邊坡石質(zhì)表層形成網(wǎng)狀覆蓋，并在山體內(nèi)部鉆入錨桿對植物網(wǎng)片加以固定，從而對整個邊坡形成連續(xù)支撐，使整個裝置更緊貼坡面，更好地抑制局部巖土體移動，以進一步減少坡面可能會發(fā)生的崩塌、風化剝落等地質(zhì)災害行為，為綠植生長提供穩(wěn)定的基礎。另外，植物攀爬底網(wǎng)為鋼塑網(wǎng)，網(wǎng)結構還能提高整體的抗沖刷性，并能進一步通過植物的根系纏繞、穿插等作用固定植物本身，大大提高基巖穩(wěn)定性，減少侵蝕。

（2）生態(tài)綠植。綠色植物是生態(tài)修復技術的關鍵所在?？紤]到網(wǎng)片的結構特點，在該技術方案中多選擇藤本植物為主要布設植物，藤本植物的莖較為柔軟且富有韌性，可纏繞于網(wǎng)片上，而后攀石穿縫，最終達到邊坡復綠的目的。常用的常綠藤本有飄香藤、三角梅、白花油麻藤、絡石藤等，落葉藤本有使君子、紅花忍冬、金銀花、南蛇藤、京梨獼猴桃等。

（3）儲水系統(tǒng)。該技術裝置中增加了種植槽，種植槽內(nèi)部設置有儲水層，儲水層可將雨水或者灌溉的水儲存起來，緩慢持久地為植物生長提供水分。相應地，在邊坡頂部還設置有截水槽，截水槽可在降雨時起到截流緩沖作用，防止大量雨水對邊坡進行急速沖刷而影響植物生長。儲水系統(tǒng)的設置大大減小了該生態(tài)復綠技術在養(yǎng)護中的難度，增加了裝置整體的連貫性和靈活性，使植物能更好地快速生長、向外延伸，穿插進入網(wǎng)片層和基巖部分，使它們更好地結合在一起，形成穩(wěn)定的生態(tài)護坡系統(tǒng)。

2巖棉孔穴式高陡坡石質(zhì)山體復綠技術

2.1特點

巖棉孔穴式高陡坡石質(zhì)山體復綠技術是以巖棉墊塊為基礎，通過進一步研究形成的新技術，已申請發(fā)明專利《一種巖棉孔穴式石質(zhì)邊坡復綠裝置》（CN216586596U）。該技術在邊坡上交替設置巖棉墊塊和泡棉塊，巖棉墊塊與邊坡通過錨桿錨固，泡棉塊設置于邊坡上的孔中，巖棉墊塊和泡棉塊上分別設置有種植孔，在種植孔中種植植物。該技術具有以下特點：①結構簡單，適用性強。在原有的錨噴支護形式中增加泡棉墊塊和巖棉墊塊以形成種植孔，用錨桿將種植孔與邊坡連接成整體。②植物選擇靈活?？筛鶕?jù)項目所處地區(qū)的地域環(huán)境、氣候特點及邊坡防護要求等，選擇抗逆性強、青綠期長、生長迅速的草本植物，也可適當選擇小型灌木，可用多種植物自由搭配，形成的植物群落不僅景觀效果多樣， 俞力軍等：兩種邊坡復綠技術在修復高陡石質(zhì)邊坡中的實際應用還可降低雨水對邊坡的侵蝕作用。③巖棉作為植物栽植基質(zhì)，抗風化能力強、施工難度低，且后期養(yǎng)護管理要求低，是一種優(yōu)秀的植物生長基質(zhì)，較客土具有更為明顯的優(yōu)勢。

2.2功能

該技術的功能主要通過3個功能結構共同作用來實現(xiàn)：巖棉墊塊和泡棉塊、生態(tài)綠植、集水灌溉系統(tǒng)。通過三者的相互作用，創(chuàng)造出藤本植物、草本植物與巖質(zhì)邊坡之間的穩(wěn)定環(huán)境，同時集水槽可加速邊坡植被的生長發(fā)育，使植物在邊坡上發(fā)芽、攀爬、生長，形成天然的綠化緩沖帶，而邊坡在綠蔭的遮蔽下不會受到風雨侵蝕，整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。具體結構見圖2。

（1）巖棉墊塊和泡棉塊。主要通過在邊坡表面鉆孔后設置巖棉墊塊和泡棉塊，形成小型種植基，實現(xiàn)對邊坡的綠化。巖棉墊塊與邊坡通過錨桿錨固，泡棉塊設置于邊坡上的孔中。錨固使得裝置更好地與邊坡融合，同時起到支撐邊坡的作用，可減少泥土塊和石塊的局部移動，使邊坡環(huán)境更加安全、穩(wěn)定，從而大大減少自然災害。

（2）生態(tài)綠植。生態(tài)修復技術中，生態(tài)綠植無疑是需要重點考慮的部分。由于該技術采用孔穴綠化作為基本綠化技術，因此大多選擇藤本植物、草本植物、小型灌木為主要栽種植物，以適應孔穴的生長環(huán)境。常用的草本植物主要有狗牙根、紫花苜蓿、高羊茅、彎葉畫眉草等；常用的常綠藤本主要有飄香藤、三角梅、白花油麻藤、絡石藤等；常用的落葉藤本主要有使君子、紅花忍冬、金銀花、南蛇藤、京梨獼猴桃等。

（3）集水灌溉系統(tǒng)。該技術裝置中設置了集水坡，且配置了集水槽和集水箱，并通過灌溉管將它們連接起來。灌溉管呈“之”字形，其作用是對整個邊坡上的植物進行均勻灌溉。通過設置集水坡和灌溉管，可以將雨水收集起來，在干旱的時候?qū)吰轮参镞M行灌溉，方便水資源的循環(huán)利用，更加節(jié)能環(huán)保。集水灌溉系統(tǒng)的設置有效降低了該生態(tài)復綠技術在養(yǎng)護中的難度，高效率的水土保持會使植物更好地生長，對邊坡小環(huán)境具有穩(wěn)定作用。

3工程實例

某高陡石質(zhì)邊坡位于江蘇省徐州市，坡腳線長約80 m，坡高約15 m，總體坡角在70°～80°，最大坡度接近90°，坡面陡峭，極不平順，坡表面風化程度一般（見圖3）。設計坡面綠化防護面積640 m2。

3.1治理目的

圍繞礦地融合發(fā)展，積極創(chuàng)新思路，堅持“礦山治理、生態(tài)修復、土地利用、景觀打造”四位一體，采用技術可行、經(jīng)濟合理的工程措施提高陡坡的整體穩(wěn)定性，在不產(chǎn)生重大地質(zhì)災害前提下，實現(xiàn)陡峭巖質(zhì)邊坡的快速生態(tài)復綠，建立高陡石坡特色生態(tài)景觀治理模式。

3.2設計原則

（1）在初步地質(zhì)勘查工作的基礎上，遵循“安全適用、技術先進、經(jīng)濟合理、確保安全、保護環(huán)境”的設計原則，編制切實可行的邊坡治理設計方案。

（2）邊坡治理設計方案應降低和減少地質(zhì)災害隱患，提高邊坡整體穩(wěn)定性，保障后期土地復墾區(qū)域的安全使用。

（3）邊坡治理設計方案應綜合考慮各方面因素，充分利用現(xiàn)有場地條件，因地制宜，合理布局，為后期工程的運行、管理、維修、養(yǎng)護及觀測提供便利。

（4）全過程貫徹動態(tài)設計原則，加強施工工程地質(zhì)調(diào)查和監(jiān)測工作，及時掌握現(xiàn)場施工情況，若確認原設計條件有較大變化，則應及時調(diào)整、優(yōu)化設計方案。

3.3網(wǎng)片式復綠技術施工

3.3.1工藝流程

清理坡面→錨桿孔及排水孔成孔→下錨桿及錨孔灌漿→掛網(wǎng)→固定植物網(wǎng)片→養(yǎng)護。

3.3.2施工工藝

施工工藝類似石壁掛籠法，鋼塑網(wǎng)錨固后，通過在巖壁上固定意大利絡石網(wǎng)片實現(xiàn)坡面綠化。

（1）清理坡面。施工時先按設計要求削坡，并自上而下清除坡面的松散體。清除后的坡面不得出現(xiàn)大的沖溝或負坡，局部負坡可采用生態(tài)袋填平，清除坡面孤石，對不能清除的應采取有效的工程措施保證孤石的長期穩(wěn)定性，清理后的坡面應平順，便于掛植物網(wǎng)片和植物攀爬底網(wǎng)。

（2）錨桿孔及排水孔成孔。鉆孔直徑50 mm，孔傾角誤差不應超過1°；鉆達設計深度后，不得立即停鉆，應穩(wěn)鉆1～2 min；鉆孔不宜用水鉆打進，應勻速鉆進，嚴格控制鉆孔速度，以防鉆孔彎曲變形，造成下錨困難。

（3）下錨桿及錨孔灌漿。邊坡錨桿采用HRB400Φ18鋼筋，錨桿長度800 mm，使用前應進行校直、除銹、除油處理；錨桿入巖500 mm，局部塌陷區(qū)先以植生袋填充，以錨桿固定，錨桿采用梅花形布置。灌漿前應高風壓清孔；注漿用水泥為普通硅酸鹽水泥；骨料宜采用中細砂，粒徑不應大于2.5 mm，砂中含泥量按照質(zhì)量計不大于3%，使用前應過篩；水中不應含有影響水泥正常凝結和硬化的有害物質(zhì)，以飲用水為宜；砂漿應拌和均勻，一次拌和的砂漿應在初凝前用完；漿體材料強度等級不應低于M30；砂漿壓力參考值0.2～0.4 MPa，同時應確保漿體密度；注漿管宜與錨桿同時放入孔內(nèi)，注漿管到孔底距離50～100 mm，隨砂漿的注入緩慢勻速拔出。

（4）掛網(wǎng)。在坡面上鋪設植物攀爬底網(wǎng)，植物攀爬底網(wǎng)是鋼塑網(wǎng)，并應隨坡面起伏而彎曲，必要時需用墊塊支撐；網(wǎng)與網(wǎng)的搭接長度不小于100 mm，并綁扎牢固。

（5）固定植物網(wǎng)片。掛網(wǎng)后，借助已有錨桿在坡面設置0.9 m×1.0 m的意大利絡石網(wǎng)片，水平間距和豎向間距均為10 cm，網(wǎng)片植物根部用巖棉材料包裹并固定。

（6）養(yǎng)護。①用規(guī)格為14 g/m2的無紡布覆蓋于植被混凝土的表面，為植物種子能夠快速扎根發(fā)芽創(chuàng)造生長條件，灌木區(qū)域則無須覆蓋無紡布。為防止大風使植被倒伏，無紡布應與斜坡緊密接觸。②后期養(yǎng)護與管理主要包括植被的水分補給、病蟲害防治和局部修復等措施。水分補充主要以噴灌的方式進行，需要注意的是植物在幼苗生長時期須保持充足的水分以供其抽芽生長。若發(fā)現(xiàn)病蟲害，則須及時防治，否則會導致病蟲害蔓延至整體坡面植物。對于施工、養(yǎng)護等其他原因造成的植物局部斑禿現(xiàn)象，應及時進行修復以保證整體復綠的美觀。③養(yǎng)護管理期主要分為幼苗養(yǎng)護期和生長期養(yǎng)護期兩個階段，幼苗養(yǎng)護期大致為坡面施工結束后的2個月內(nèi)，生長期養(yǎng)護期則是施工結束后的第3個月至1 a，具體時間需視植物的種類、數(shù)量而定。

3.4巖棉孔穴式復綠技術施工

3.4.1工藝流程

清理坡面→錨桿孔及排水孔成孔→下錨桿及錨孔灌漿→鋪設巖棉（植物種植）→養(yǎng)護。

3.4.2施工工藝

利用邊坡巖面本身的凹陷或框格梁，將種植有植物的巖棉和泡棉材料錨固在巖面上?？蓪⒀b有植物的巖棉和泡棉材料直接運輸至現(xiàn)場或在現(xiàn)場種植，現(xiàn)場種植的巖棉和泡棉材料可根據(jù)現(xiàn)場巖面情況改變形狀及栽植的植物。

（1）清理坡面。操作步驟同網(wǎng)片式復綠技術。

（2）錨桿孔及排水孔成孔。操作步驟同網(wǎng)片式復綠技術。

（3）下錨桿及錨孔灌漿。操作步驟同網(wǎng)片式復綠技術。

（4）鋪設巖棉和泡棉材料。掛網(wǎng)前，在坡面設置60 cm×60 cm×8 cm的巖棉墊塊，巖棉墊塊表面開直徑8～15 cm的孔，種植孔間距大于10 cm，并種植灌木草種。泡棉墊塊與巖棉墊塊交替設置，相鄰兩塊巖棉塊之間設置有一個或者多個泡棉塊，泡棉塊尺寸不定，可根據(jù)植物種類進行改變。

（5）養(yǎng)護。養(yǎng)護要點同網(wǎng)片式復綠技術。

4工程實施效果

山體邊坡在綠化前的情況見圖4，綠化3個月后的效果見圖5。同施工前的裸露邊坡相比，施工3個月后的邊坡植被生長較為茂盛。根據(jù)坡體實際情況交替使用網(wǎng)片式復綠和孔穴式巖棉復綠技術，保證了藤本植物與草本植物各自獨立生長，邊坡上的草本植物和藤本植物互不影響，生長繁茂。對邊坡上生長的植物進行調(diào)研分析，結果顯示：植被覆蓋率超過72%，植物種類為15種，大部分為播種的草本植物和藤本植物，除此以外還自然生長了鐵角蕨、薹草、唐松草等當?shù)爻Ｒ姷奶俦?、草本植物。這說明該邊坡的生態(tài)環(huán)境適合自然植被生長，加快了植物的自然演替過程，增加了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

5結語

高陡石質(zhì)邊坡生態(tài)復綠技術主要運用于坡度70°以內(nèi)的較陡邊坡，因該類石質(zhì)邊坡難以提供植物生長的適宜環(huán)境。上述技術在已有的邊坡防護技術上進行了創(chuàng)新，解決了工程中的實際問題，相較于同類型的其他技術有著更為突出的復綠效果，能使怪石嶙峋的陡坡快速見綠，對高陡石質(zhì)邊坡的治理具有重要參考價值。

[參考文獻]

[1] JACKSON R B，CANADELL J，EHLERINGER J R，et al.A global analysis of root distributions for terrestrial biomes[J].Oecologia，1996，108（3）：389-411.

[2] 李予紅，趙金召，張萬河，等.露天礦山高陡巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復技術研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].河北地質(zhì)大學學報，2021，44（3）：82-86.

[3] 隋明昊.巖質(zhì)高陡邊坡錨桿-土工網(wǎng)墊噴播植草生態(tài)護坡結構穩(wěn)定性研究[D].青島：青島理工大學，2012：11-12.

［作者簡介］ 俞力軍（1970—），男，浙江杭州人，工程師，主要從事森林公園生態(tài)保護和開發(fā)利用工作；通信作者邱月華（1996—），女，浙江湖州人，工程師，碩士，從事生態(tài)修復技術研究工作。

［收稿日期］ 2022-10-22

（責任編輯徐素霞）