植物纖維毯在大廣高速公路邊坡防護(hù)中的應(yīng)用

陳金成

（河北省高速公路衡大管理處，河北 衡水 053000）

1 大廣高速衡大段項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

大廣高速公路深州至大名段（冀豫界）是國務(wù)院審批通過的國家高速公路“7918”網(wǎng)中大慶至廣州高速公路中的重要路段，被交通部確定為第三批22個(gè)勘察設(shè)計(jì)典型示范工程之一。本路段起于深州市榆科，止于大名高莊，全長(zhǎng)220.425km。全線設(shè)計(jì)速度為120km/h。

1.2 項(xiàng)目沿線土質(zhì)特點(diǎn)

大廣高速公路衡大段地處華北平原西部，項(xiàng)目沿線多數(shù)地段土層主要為低液限粉土、亞粘土及粉細(xì)砂交互地層，尤其是邢臺(tái)地區(qū)，大部分土質(zhì)顆粒松散，黏結(jié)性差，透水性好。而且，為了積極響應(yīng)國家保護(hù)基本農(nóng)田的土地政策，該路段路基取土多取自土質(zhì)較差的非基本農(nóng)田和河灘。因此，衡大段高速公路的路基邊坡土多為粉砂性鹽堿土壤，其特點(diǎn)是土質(zhì)松散，土壤肥力極低，保水性極差，土壤pH值普遍在7.9～8.9內(nèi)，不利于植物生長(zhǎng)。

1.3 項(xiàng)目沿線氣候特點(diǎn)

大廣高速公路衡大段地屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，冬春多風(fēng)干燥，夏季雨量集中，秋季天高氣爽。年降雨量約480mm，降雨多集中在7～8月份，占全年降雨量的62%；年平均氣溫13℃，1月份最冷，月平均－3.5℃，7月份最熱，月平均27℃；多年平均蒸發(fā)量為2247.7mm。但自80年代以來，年降水量明顯減少，不斷出現(xiàn)春、夏、秋持續(xù)干旱年份，非常不利于高速公路護(hù)坡植物的生長(zhǎng)。

2 植物纖維毯的固坡技術(shù)原理

2.1 植物纖維毯的結(jié)構(gòu)

植物纖維毯的結(jié)構(gòu)（如圖1）共分為4層，上層和下層均為聚丙烯網(wǎng)，中間層從上到下依次是天然纖維層和蓄水層。

2.2 植物纖維毯的優(yōu)點(diǎn)

（1）植物纖維毯節(jié)能、環(huán)保，能有效防止邊坡水土流失，保護(hù)坡面地被，防止坍塌侵蝕，并防風(fēng)固土，可在一定程度上遏制風(fēng)沙對(duì)高速環(huán)境的危害。

（2）施工作業(yè)簡(jiǎn)便、快捷，可以完全、直接地鋪設(shè)于地表，迅速提高植被建植能力，加快綠化速度，改善綠化水平，且不受土質(zhì)及路基高度的影響。

（3）能抑制土壤水分蒸發(fā)，保持有效的土壤溫度和濕度；吸附細(xì)沙塵土，秸稈腐爛后又可增加土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量，為植物生長(zhǎng)提供良好的成長(zhǎng)環(huán)境。

2.3 植物纖維毯中植物品種的確定

根據(jù)大廣高速衡大段項(xiàng)目沿線的地理概況和邊坡土壤的實(shí)際情況，經(jīng)過充分調(diào)查研究和專家論證，最終確定在粉砂性土路段共12個(gè)路基標(biāo)段的邊坡防護(hù)，采用能適應(yīng)這種土質(zhì)和氣候特點(diǎn)的植物纖維毯。為了邊坡植物后期的出芽成活和護(hù)坡整體效果，選用的植物纖維毯中確定的植物品種必須為抗干旱、耐瘠薄和耐堿性的植物。初步確定了沙打旺、紫花苜蓿、紫穗槐、胡枝子等幾個(gè)品種。

因此 ， 在 衡 大 段 路 基 標(biāo) LQ5、LQ8、LQ14、LQ15、LQ17、LQ18、LQ19 段草籽品種選擇了沙打旺；LQ10 和LQ11段草籽品種選擇了紫穗槐；LQ13、LQ16和LQ20段草籽品種選擇了胡枝子，并在施工中有機(jī)地將護(hù)坡固坡和綠化美化結(jié)合在一起。

3 植物纖維毯的施工工藝

3.1 邊坡的坡面整理

植物纖維毯鋪設(shè)前，檢查路面施工單位完成二灰土后，路基單位進(jìn)行刷坡及泄水槽安裝情況，將坡面的雜物、異物、及施工垃圾清理出坡面。根據(jù)粉砂土的特性，衡大段項(xiàng)目路基邊坡普遍采用1∶1.5的坡率，確保坡體穩(wěn)定不滑坡。最終達(dá)到表面平整、密實(shí)、濕潤(rùn)，坡度基本符合植物纖維毯鋪設(shè)的設(shè)計(jì)要求，并可使坡面有利于植物纖維毯的完全覆蓋。

3.2 施工的主要工序

在植物纖維毯鋪設(shè)施工作業(yè)前，用霧狀噴頭將坡面全面淋濕，以達(dá)到坡面的平整和夯實(shí)。坡面徹底陰濕以后，草毯和坡面才可以更好的貼合，同時(shí)起到一定的保濕作用，更有利于植物的生長(zhǎng)發(fā)芽。

植物纖維毯鋪設(shè)時(shí)，要從坡頂至坡腳，由上而下地鋪放草毯卷（如圖2）。同時(shí)，要用錨桿和錨釘固定住植物纖維毯的頂部和底角，使植物纖維毯貼緊坡面，并呈半繃緊狀態(tài)而不懸空。植物纖維毯毯面保持平整，并無褶皺現(xiàn)象。兩毯交接處重疊搭接，搭接適宜寬度為3～5cm，并利用U型釘、綁扎鐵絲和錨桿等連接器件對(duì)纖維毯的橫向、縱向分別連接固定，錨釘用量為每平方米不少于3只，錨桿、錨釘長(zhǎng)度在35～45cm之間為宜。

3.3 施工質(zhì)量控制

植物纖維毯施工質(zhì)量是本技術(shù)的關(guān)鍵所在，本項(xiàng)目中，施工質(zhì)量控制主要分為兩個(gè)階段進(jìn)行：施工前質(zhì)量檢查和施工過程控制。

（1）施工前質(zhì)量檢查。①檢查確認(rèn)施工材料沒有發(fā)生變化，如有些成品草毯會(huì)因擱置時(shí)間長(zhǎng)，而使內(nèi)部肥料發(fā)生了質(zhì)變，從而大大影響后期植物的發(fā)芽率。②檢查測(cè)試草毯中的肥料、草籽的配合比和用量等關(guān)鍵具體指標(biāo)。

（2）施工過程控制。在施工過程中，應(yīng)對(duì)坡面的踏實(shí)度、平整度、噴濕度、兩毯縫隙銜接平順和牢固程度，以及草毯的整體牢固性進(jìn)行檢查，上道工序未經(jīng)檢驗(yàn)合格，嚴(yán)格控制不得進(jìn)行下一道工序。

4 植物纖維毯對(duì)邊坡的防護(hù)作用

4.1 植物纖維毯鋪設(shè)初期的防護(hù)作用

植物纖維毯在鋪設(shè)施工完成初期，就可以起到防止風(fēng)沙流動(dòng)和雨水沖刷邊坡等防護(hù)作用。由于試驗(yàn)段邊坡的土壤多偏沙性，當(dāng)冬春干燥多風(fēng)時(shí)，造成風(fēng)沙流動(dòng)嚴(yán)重；而植物纖維毯鋪設(shè)完成后，起到了明顯的防風(fēng)固沙作用。

2010年7月19日，大廣高速公路邢臺(tái)段普降大雨，LQ17標(biāo)段粉砂性道路路基沖刷嚴(yán)重。而在同一路段，大雨之前就鋪設(shè)上植物纖維毯的邊坡，基本沒受到大雨的影響（如圖3）?？梢姡捎弥参锢w維毯進(jìn)行邊坡防護(hù)，即便是植物未生長(zhǎng)時(shí)期，也能對(duì)邊坡起到較好的防沖刷并產(chǎn)生徑流的作用，避免了雨后再次重整路基施工，從而大大加快了衡大段項(xiàng)目的總工期進(jìn)度。

4.2 植物纖維毯鋪設(shè)后毯中植物的生長(zhǎng)情況

在選定的4種植物中，紫花苜蓿表現(xiàn)較差，短期內(nèi)沒能形成良好的植被，其他3種表現(xiàn)良好，均可當(dāng)年形成很好的覆蓋效果，生物防護(hù)作用非常明顯。

4.2.1 沙打旺的生長(zhǎng)情況 對(duì)鋪設(shè)完成的植物纖維毯澆透水后，沙打旺種子（每平米含種子量15～20g）一般2～3d開始發(fā)芽，發(fā)芽率達(dá)68%；5～8d出苗。沙打旺幼苗期間生長(zhǎng)緩慢，并且易有“蹲苗”習(xí)性，“蹲苗”期大約21～28d，但此時(shí)沙打旺根系生長(zhǎng)卻很快。“蹲苗”過后，沙打旺地上部分的生長(zhǎng)逐漸加快。其幼苗“蹲苗”期間，要及時(shí)除草，除草時(shí)為防止誤傷幼苗，盡量用手拔。苗木生長(zhǎng)期，中耕除草2～3次。正常情況下，沙打旺1a生苗平均高度約80cm，覆蓋度達(dá)98%。在不同時(shí)間，鋪設(shè)沙打旺的生長(zhǎng)情況詳見表1。

表1 沙打旺的生長(zhǎng)情況對(duì)比

試驗(yàn)表明：沙打旺的抗逆性強(qiáng)，適應(yīng)性廣，具有抗旱、抗寒、抗風(fēng)沙、耐瘠薄等特性，且較耐鹽堿，但不耐澇。沙打旺對(duì)土壤的要求不嚴(yán)，并具有很強(qiáng)的耐鹽堿能力，在pH值8.5～9.5、全鹽量0.3%～0.4%的鹽堿地上，沙打旺仍可正常生長(zhǎng)。沙打旺沒有固定的播種期，從早春到初秋均可，但不能遲于初秋，否則難以越冬成活。

4.2.2 紫穗槐的生長(zhǎng)情況 對(duì)鋪設(shè)完的植物纖維毯，首先全面澆3遍透水，紫穗槐種子（每平米含子量20～25g）一般8～12d后開始萌動(dòng)發(fā)芽，發(fā)芽率達(dá)67%；12～20d出苗。其幼苗生長(zhǎng)初期，苗木地上部分和根系同時(shí)開始生長(zhǎng)，并形成根系，但普遍分布比較淺，需要不間斷地及時(shí)適量澆水。紫穗槐1a生苗平均高度約120cm，覆蓋度達(dá)99%。在不同時(shí)間，鋪設(shè)紫穗槐的生長(zhǎng)情況詳見表2。

表2 紫穗槐的生長(zhǎng)情況對(duì)比

試驗(yàn)表明：紫穗槐是喜光、耐寒、耐旱、耐濕、耐鹽堿、抗風(fēng)沙、抗逆性極強(qiáng)的灌木。種子堅(jiān)硬，硬粒較多，不易吸水透氣，而且發(fā)芽緩慢。其幼苗出齊后，需及時(shí)除草，除草時(shí)，為防止傷苗，也盡量用手拔。在苗木生長(zhǎng)期，一般除草2～3次。

4.2.3 胡枝子的生長(zhǎng)情況 對(duì)鋪設(shè)完的植物纖維毯，先要全面地澆3遍透水，胡枝子種子（每平米含種子量20～30g）一般是7～10d開始發(fā)芽，發(fā)芽率達(dá)63%，10～15d出苗。幼苗生長(zhǎng)初期，苗木地上部分和根系開始同時(shí)生長(zhǎng)，并形成根系，但普遍分布比較淺。苗木生長(zhǎng)期，仍需灌水2～3次，并及時(shí)除草。除草時(shí)，為防止傷苗，也盡量用手拔。苗木生長(zhǎng)期，要除草2～3次。胡枝子1a生苗平均高度約90cm，覆蓋度達(dá)95%。在不同時(shí)間，鋪設(shè)胡枝子的生長(zhǎng)情況詳見表3。

試驗(yàn)證明：胡枝子喜光、喜肥、較耐寒，較耐干旱，根系發(fā)達(dá)，是兼有水土保持作用的叢生狀灌木。

4.3 植物纖維毯長(zhǎng)成后的整體防護(hù)作用

植物纖維毯中的植物普遍生長(zhǎng)后，通過截留、蒸騰、滲透等截留降雨，降低了坡體孔隙水壓力，削弱濺蝕，抑制坡面土壤侵蝕，可以有效地防止邊坡水土流失。

表3 胡枝子的生長(zhǎng)情況對(duì)比

1a后，沙打旺、紫穗槐、胡枝子的主根平均深度可達(dá)75cm以上。地下淺層根系通過加筋作用，增加了根系土層的機(jī)械強(qiáng)度；深層根系起到預(yù)應(yīng)力錨桿作用，增加了土體的阻力，阻擋了土層的滑移和運(yùn)動(dòng)，從而大大提高了邊坡的穩(wěn)固性，也為現(xiàn)代高速公路的邊坡綠化美化、環(huán)保節(jié)能走出了一條探索之路。各品種的防護(hù)效果見圖4～圖7。

5 植物纖維毯在衡大段項(xiàng)目建設(shè)中的應(yīng)用效益

5.1 有效縮短和節(jié)省了通車總工期

衡大段建設(shè)項(xiàng)目根據(jù)省里的要求，2010年年底必須全線通車，所以工期緊、任務(wù)重也是本項(xiàng)目的難點(diǎn)之一。采用植物纖維毯護(hù)坡，從而取消了其他防護(hù)形式中的誤工防護(hù)，也促進(jìn)了施工工序的季節(jié)優(yōu)化，使邊坡防護(hù)在雨季之前、路基施工完成之后即可開始實(shí)施，而且施工程序簡(jiǎn)單快速，節(jié)省了大量的時(shí)間和人力資源，為本項(xiàng)目按時(shí)通車節(jié)省了總工期。

5.2 有效降低和節(jié)約了項(xiàng)目總投資

通過對(duì)近年來各種植物防護(hù)技術(shù)的價(jià)格對(duì)比（如表4）和施工后的邊坡防護(hù)效果的調(diào)查，植物纖維毯防護(hù)技術(shù)不僅可以媲美其他植物護(hù)坡技術(shù)，而且它的造價(jià)相對(duì)來說比較低。普通土工格室加植草進(jìn)行邊坡防護(hù)，一般在70～100元/m2，而采用植物纖維毯護(hù)坡，一般每平米僅在25～33元左右，為本項(xiàng)目節(jié)省了大量的資金投入。

表4 植物防護(hù)技術(shù)單價(jià)對(duì)比

6 結(jié)語

通過以上對(duì)植物纖維毯生態(tài)護(hù)坡技術(shù)在大廣高速粉砂性土路基邊坡防護(hù)中實(shí)際應(yīng)用的詳細(xì)介紹可知，無論是在邊坡防護(hù)效果方面，還是在工程效益方面，采用植物纖維毯對(duì)粉砂性土路基進(jìn)行護(hù)坡，都具有非常好的推廣性，既很好地達(dá)到了工程防護(hù)的效果，又取得了工程效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙豐收。在大廣高速衡大段項(xiàng)目建設(shè)中普遍采用植物纖維毯護(hù)坡，既縮短了施工項(xiàng)目總工期，又節(jié)約了大量資金投入，也為2010年年底全線順利通車奠定了基礎(chǔ)。

在植物選擇方面一定要充分調(diào)查邊坡的立地條件，選用適合的植物品種，通過2a的觀察，多年生草本雖然形成效果比較快，但后期需要割除，增加了養(yǎng)護(hù)作業(yè)量，同時(shí)存在冬季火災(zāi)隱患，施工初期需要及時(shí)澆水，尤其是春季施工后由于高溫缺水造成幼苗大量死亡。選用適合的灌木品種施工初期生長(zhǎng)略緩，早期需要及時(shí)澆水除草，但后期生長(zhǎng)良好，景觀效果突出，生物防護(hù)作用大，纖維毯降解后，灌木形成了良好的立體生物防護(hù)效果，因此建議盡量采用適合的灌木品種進(jìn)行綠化。

現(xiàn)在，高速公路建設(shè)飛速發(fā)展，日新月異，而環(huán)境治理和生態(tài)問題，也同時(shí)引起了工程界的廣泛關(guān)注。植物纖維毯生態(tài)護(hù)坡技術(shù)，做為邊坡防護(hù)形式中的植物防護(hù)新型技術(shù)，在公路路基防護(hù)方面因它的造價(jià)低廉、施工簡(jiǎn)單快速，對(duì)路基土質(zhì)的適用廣泛，為高速公路路基防護(hù)工作的現(xiàn)代化、快速化施工提供了新的選擇。

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