邊坡植物防護專利技術分析

■李硼飛 ■國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，江蘇 蘇州 215500

1 引言

對邊坡表層進行植物防護是一種對施工工藝要求不高、成本不高以及防護效果非常不錯的邊坡防護方式。國際上通用的認知是“獨立使用植被或者利用植被與土木工程相互融合的方式，以實現降低對坡面的破壞與侵蝕的目的”。

在邊坡表層結構相對穩定時，依靠植被的根莖依附在邊坡的土壤上，以及植被根莖之間的交叉纏繞以實現對坡面的加固和增加坡面對雨水的抗沖洗能力。植物防護不僅僅可以對邊坡進加固、降低邊坡水土流失的速度，而且實現了空氣的凈化、環境的美化，提高了邊坡的安全性，因此邊坡植物防護對經濟上的效益、社會上的效益以及生態上的效益具有突出的優勢。現今，政府與民眾都具有提高環境條件和改善自身生存空間的意識，植物防護已經逐漸成為邊坡防護的一種發展方向。

植物防護通常是利用種植草、灌木或者鋪上草皮，同時還可以與堆砌的石塊或者預先定制的網格狀混凝土相配合。邊坡植物防護是一種邊緣性學科，其形成一門學科進行研究還是最近二十幾年的事，但是其涉及了許多其他種類的學科，比如工程力學、生物科學、園藝設計科學、環境生態科學等。一九九四年九月在英國牛津第一次舉行了以植物護坡為會議主題的國際會議。

2 邊坡植物防護技術發展趨勢

在確定了邊坡植物防護這一技術領域后，在中國專利文獻檢索系統數據庫(CNABS)、德溫特世界專利數據庫(DWPI)中以關鍵詞和IC、EC 分類號進行檢索，檢索對象定義在全球公開日或公告日2014 年7月6 日之前的發明和實用新型專利申請，檢索后對檢索結果進行分析。

2.1 專利申請區域分布狀況

圖1 邊坡植物防護專利全球分布情況

圖1 是邊坡植物防護專利全球分布情況。從圖1 中對邊坡植物防護專利申請區域分析可以得出，到目前為止，日本相關專利申請量占比位居全球第一，為54%，超過其他國家申請量總和，其次是中國、韓國、歐美國家。

2.2 邊坡植物防護技術分支

邊坡植物防護技術領域的專利申請，主要可以分為:(1)在坡面上形成預制磚、塊類或網格結構并配合種植草灌木;(2)傳統植物防護;(3)邊坡噴播技術;(4)其他邊坡植物防護技術。其中相關技術種類專利申請量的比例分布如圖2 所示。

圖2 各類邊坡植物防護技術在專利申請中的數量分布

從圖2 中各類邊坡植物防護技術在專利申請中的數量分布可以得出，在邊坡植物防護這一技術領域，通過在坡面上形成預制磚、塊類或網格結構(含同時種植草灌木的)這一技術是應用最為廣泛的，其次為傳統植物防護和邊坡噴播技術。

圖3 邊坡植物防護專利申請年度發展趨勢

2.3 主要國家邊坡植物防護技術發展過程

邊坡植物防護專利申請年度發展趨勢如圖3 所示，圖3 主要是針對1990 年以后全球以及各國家、地區的專利申請量進行分析。從圖3中可以看出，1990 -1995 年間，全球關于邊坡植物防護的專利申請量非常少，而隨著時間的推移，全球的專利申請量呈現明顯的上升趨勢。從圖中可以看出，坡面綠化技術起源于日本和歐美等發達國家，日本和歐美是世界上較早進行高速公路建設的國家，在進行大量的基礎工程建設時，有意識的對建設過程中遭到破壞的邊坡進行修復和綠化。

二十世紀五十年代后期，日本的經濟進入到了飛速發展的時期，隨著日本國內的新干線、公路等這種大規模基礎工程的建設而興起的坡面綠化法，日本的植物防護技術主要集中在厚層基礎材料噴射方法，框架格植物綠化方法(包括預制型框架格、現場澆注框架格)、綠化網等。

為了預防河岸被水流沖擊，同時出于對環境保護的目的，1995 年日本逐漸開始對多孔型混凝土種植植被進行研究。日本在坡面綠化初期，采用外來草種的植生盤用于治理坡面，例如專利JPS52126002 A 公開了一種植生用組成物，以用于種植草物來治理邊坡;JPS53105005 A實現了纖維土綠化方法，其體現了巖體型坡面的綠化工程的起源，其思想就是日本早期開發的厚層基礎材料噴射方法，即是在坡面附著一層可以保存水分和營養的類似自然界土壤的基層材料。JPS54142823 A開發的噴射種子法，由于高速公路的發展需求而得到廣泛的應用以及建設發展需要，日本從美國引進了一種壓力噴射播種機械，把當時一種非常先進的注液壓式噴射播種技術(專利公開號US3971223 A 19760727)在高速公路旁的邊坡進行修復和綠化而得到廣泛的使用;二十世紀八十年代后期，日本還從法國引進可以連續纖維加筋土方法(專利公開號 FR2587383 A1 19870320)，然后利用它與現有的坡面綠化工藝方法相組合使用;二十世紀九十年代，日本開始研究回收廢棄物制成的有機材質用于噴射的基礎材料，研究成果取得了重大的進展。

歐美國家在邊坡生態治理上所采用的常用方式是先將邊坡整理平緩，然后鋪上土層，利用液壓式噴射播種、表面覆蓋麥秸稈、干草、框架格、帶孔磚(或砌塊)等各種有利于邊坡防護和綠化的施工措施，逐漸在歐美以及日本等經濟發達、基礎設施建設完善的國家得到了大量的研究以及推廣使用，比如，采用階梯方式種植植被、框架格種植植被、三維網格種植植被以及客土噴射播種方式等，這些工藝都被收納到了公路建設技術標準中，并且制定了大量的設計和施工過程的規范，體現了在基礎設施的建設過程中環境的恢復和保護受到了人們的重視。目前，主流的兩種植被種植模式包括:高養護類型——濕式快速噴射播種植草工藝(以美國為主)，高投入類型——客土噴射播種工藝(以日本為主)。

國內基礎設施建設比較晚，導致對植物護坡技術的研究起步相較于國外比較晚。二十世紀九十年代以前，通常采用人工扔撒草籽、挖穴或挖溝播種、表面鋪設草皮、片石形成骨架進行種植草物等護坡措施，而后對液壓式噴射播種技術進行了研究。經過近十幾年的研究和發展，我國各地區建設的高速公路、鐵路等工程的邊坡廣泛的采用了液壓式噴射播種技術。二十世紀九十年代，我國引入土工材料植草防護工藝，而且與塑料工藝制品廠合作，研究出了各種樣式的土工材料的產品，比如，三維植物種植網、網格柵等，在基礎設施中結合現有的種草植草技術得到了廣泛的應用。隨后引進了濕法噴射播種工藝，在此基礎上還研發了基于邊坡厚層基礎材料噴射播種植被的成套工藝，同時采用經過改良的噴射播種機械把混凝土和基礎材料按比例的混合噴射到需要護坡的坡面上。

3 結語

國內對邊坡防護技術的研究時間還很短，同時還缺少對日本的客土噴射播種工藝體系進行系統的研究和總結，并未制定出設計和實施規范，同時也缺少質量檢驗標準，對防護后的邊坡也沒有進行作用與效益的分析。因此急需開展客土噴射播種工藝與現場工程之間的實踐，研究其與國內的環境之間結合方式是當務之急。

［1］胡福強等.高速公路邊坡植物防護技術研究［J］.現代園藝.2011(13).

［2］陳江南等.高速公路邊坡水土保持植物防護設計方案探討［J］.水土保持學報.2002，16(3).