植被混凝土護坡綠化技術在高陡硬質邊坡生態治理中的應用

吳建中 宋忠華 呂玉荻 趙 赟

1、貴州水投水務集團有限公司 貴州 貴陽 550002 2、貴州丹海建設工程有限公司 貴州 貴陽 550002

正文：

為貫徹落實習近平總書記“創新、協調、綠色、開放、共享”理念，隨著“綠色貴州”建設三年行動計劃于2015年正式啟動，以水體生態系統、地表生態系統、人文生態系統為規劃原則的生態水庫逐漸得到水利行業界的認同。近年貴州規劃建設的603座水庫陸續開工建設，在大壩水利樞紐施工過程中原有植被遭到破壞，出現大面積裸露邊坡，非自然因素產生的高陡邊坡數量也在這一背景之下呈上漲之勢，地表生態系統的修復迫在眉睫。

高陡邊坡在穩定性及生態環境等方面的表現不但會對周邊居民日常生產活動的造成一定的影響，同時也會對其周邊的建筑、公共設施的應用產生作用。如何在景觀打造過程中充分按照生態學原理，保持本地物種的多樣性構建及恢復，確保整個生態系統的穩定，本文將結合這以下兩點內容，從邊坡穩定性和生態環境兩方面入手對高陡軟（硬）質邊坡的治理進行研究，為保證邊坡穩定性采用兩大核心技術解決方案：

1、花仙子柔性支護系統

花仙子柔性支護系統吸收和改良國內外創面治理經驗成果，融合生態治理與生態修復技術與理念，引進聚丙烯生態袋技術，針對公路、城市道路、水利、礦山、市政工程、房地產等項目在施工過程中以及施工完成后所形成創面進行綜合治理，經自主研發和技術改良，并推出了花仙子柔性生態邊坡支護系統。

（1）花仙子柔性支護系統適用范圍

花仙子柔性支護系統主要運用于開挖后巖石易風化、裂隙和節理發育，坡面不平整的巖石挖方邊坡、易受水流侵蝕或沖刷、嚴重剝落的軟質巖石邊坡以及周期性侵水及受水流沖刷的河岸或水庫岸坡的支護。

（2）花仙子柔性支護系統核心組件

花仙子柔性支護系統核心組件-由生態袋，具有優良的性能，只透水不透土、耐酸堿、無毒、不降解、抗UV、對植物友善又可植被綠化。生態袋配合連接扣、綁扎帶、錨桿等三角加固法形成牢固的墻體護坡結構，能適應地形地貌的改變，抗沉降能力極大的優于剛性護坡方式，并對沖擊力有吸能緩沖的作用，抗震性能都是傳統方法無法比擬的。系統能夠結合傳統護坡技術手段，達到更好的支護作用。

（3）花仙子柔性邊坡支護系統工藝流程

工藝流程圖詳見圖1生態袋施工工藝流程圖

圖1 生態袋施工工藝流程圖

2、地球創可貼生態修復系統

針對創面生態修復與綜合治理問題，以花仙子柔性支護系統為基礎，結合植物學、微生物學、化學、土壤學、水利學、工程力學等學科的前沿科技成果，推出了環境治理綜合性解決方案——地球創可貼生態修復系統。也就是本文所討論的生態治理。結合現狀來看，常用的傳統高陡硬質邊坡治理技術并不能很好的滿足邊坡生態恢復的要求，同時在整體治理效果和投入成本上都與預期存在一定差異。本文所介紹的植被混凝土護坡綠化技術能很好的解決上述問題。

一、高陡邊坡生態治理過程中存在的難點問題

（1）高陡邊坡的不穩定性難以進行準確分析

在相關工程的開展過程中，若僅根據施工圖紙來完成邊坡開挖，忽略了對地質構造以及邊坡穩定規律等的考量，那么這一施工過程就很有可能導致邊坡不穩定。同時，若邊坡自身在設計上存在不合理因素，而施工方在開挖過程中忽略了對這些因素的分析，那么邊坡整體的穩定性同樣有可能會受到影響。在實際施工過程中，當邊坡結構面傾向與邊坡的傾向一致，結構面傾角大于或等于內摩擦角或結構面傾角小于內摩擦角但底部臨空時，那么邊坡就已經處于危險狀態，一旦受到外部震動、地下水等外力的作用，就會出現邊坡失穩，導致滑坡問題出現。需要注意的是，在開挖過程中，部分坡面可能在表面上難以發現其不穩定性，但在外力作用之下，邊坡與地殼深層的巖層已經脫離，實際上保留的斷面變得極不穩定，在這樣的背景之下，隨著開挖工程的不斷推進，植被對于水土的穩定能力將會逐漸消失，最后出現崩塌、滑坡等問題。

（2）高陡邊坡自身特性影響生態環境的恢復

高陡邊坡自身特性對于生態環境的影響主要體現在以下兩方面：

①由于坡度相對較大，植被并不能在這一區域內自然恢復。高陡邊坡自身的保水、保肥、固土能力都相對較差，因此，在沒有外力介入的情況下，坡面自行恢復植被不但周期較長，實際效果也難以滿足要求。對于部分混凝土坡面來說，自行恢復植被的可能性是十分低的。

②治理難度相對較大。通常意義下，高陡邊坡的坡高都在30m以上，而這樣的特性必然會導致實際施工難度的大幅增加，相關治理操作也難以在這樣的背景下高效完成。

二、現階段常用高陡邊坡治理技術應用過程中存在的缺陷

結合現狀來看，現階段常用的高陡邊坡治理措施大部分都存在難以同時保障防護性能和綠化效果的問題。以“錨桿+掛網+噴混凝土”進行治理為例，這一技術雖然能有效的解決山體淺層穩定性問題，但在綠化上是無法發揮作用的，且成本相對較高。同樣的，錨索、擋土防護墻等都屬于同一類“鋼性技術”，這些技術的應用雖然能有效的發揮出防護性能，但在綠化上通常效果較差，甚至無法對邊坡生態環境治理發揮正面作用。對于另一類技術來說，這一類治理技術雖然能在綠化上發揮出一定作用，但卻無法從根本上達到固土作用，邊坡的穩定性問題難以得到有效解決，一旦出現暴雨沖刷或烈日暴曬等狀況，那么坡面就很有可能出現溝蝕、片蝕，甚至整體垮塌等狀況。厚層基材綠化法就屬于此類。這一技術主要是采用掛網錨固等措施來進行治理，但顯然，當這一技術應用于高陡邊坡時，坡高和土壤自重等都會導致這一技術實際的應用效果大幅降低。

三、植被混凝土護坡技術在高陡硬質邊坡生態治理過程中的應用

本文主要以貴州省平壩區石朱橋水庫工程大壩開挖邊坡為例對植被混凝土護坡綠化技術的應用進行討論，該工程生態治理主要施工部位有以下幾點：

（1）面板堆石壩后壩坡綠化：

主要施工工藝：錨桿安裝→特殊工藝立體生態袋框格內至下而上堆疊→掛鍍鋅鐵絲網→規劃設計和安裝工藝（兩層）表層綠化采用兩次干噴法——基層噴播、面層噴播技術解決方案成品養護→檢查驗收：柔性邊坡支護。

（2）溢洪道邊坡、右壩岸邊坡錨桿+掛雙層鐵絲網+營養棒護坡+ABS兩次干噴施工；

工藝摘要：坡面清理→打導根洞→鋼筋錨桿施作→排水管道安裝→掛第一層鋼絲網→掛生態營養棒→規劃設計和安裝工藝（第一次干噴）厚7cm→掛第二層鋼絲網→規劃設計和安裝工藝（第二次干噴）厚3cm→成品養護→檢查驗收；

（3）公路沿線硬質邊坡支護綠化；

工藝摘要：坡面清理→透水不透土、抗UV、防鼠疫齒咬、無毒、不助燃、裂口不延伸填充種植土→立體生態袋堆疊→錨桿施作→排水管規劃設計和安裝工藝→掛鍍鋅鐵絲網規劃設計和安裝工藝→表層綠化采用兩次干噴法——基層噴播、面層噴播（含種植層）；

（4）水庫壩后消落帶生態處理；

工藝摘要：沿庫岸邊設計放坡→沿庫岸邊河床清理→生態袋基礎開挖→基礎澆筑→針對坡段不同采取三段式治理階梯狀層壓錯位鋪砌生態袋以種植植物，景觀多樣性和生態多樣性兼顧河湖邊坡對水體的協同治理能力。

施工前的主要現狀如圖2所示：

圖2 石朱橋水庫工程治理前狀況

（一）植被混凝土護坡綠化技術

結合上文中的內容，植被混凝土護坡綠化技術是為了滿足高陡邊坡治理在保護性能及生態恢復兩方面的要求而出現的，在實施地表開挖在同時利用硬質高邊坡生態綠化，生態料場+制土工廠模式，利用地球創可貼等技術快速針對開挖地表實施生態修復，這一技術主要是指在開挖邊坡形成以后，通過種植植物措施來達到對邊坡進行防護加固的目標。結合這樣的定義，這一技術在實際應用過程中不但能很好的在邊坡表層穩定性上達到要求，同時也能有效恢復被破壞的自然植被，從而與周邊環境相協調。另一方面，這一技術的實際應用對高陡邊坡治理過程中的各類影響因素都做了考量，遵循水力穩定性原則、生態原則、回歸自然原則等。為了在經濟效益與治理成效上達到預期，利用這一技術來完成高陡邊坡的生態治理是非常有必要的。

（二）植被混凝土配方

植被混凝土配方的科學性及合理性是決定這一綠化技術能否在高陡邊坡生態治理過程中發揮出預期效果的主要因素之一，對于這一點來說，相關技術人員必須從利于植物生長、提升土壤與巖石的黏結能力兩方面進行考量，進而在此基礎之上確保這一技術在綠化和保護性能上都能發揮作用。對于前者來說，植被混凝土應能為植物的生長提供必須的水分和營養，對于后者來說，植被混凝土中的水泥是提升這一材料固結能力的主要構成，只有這樣，這一材料才能在植物生長初期發揮出抗沖刷能力。

本文主要使用ABS植被混凝土配方來完成具體的施工過程，其主要材料配比如下：基層配方：生植土0.1m3-0.20m3，水泥10-12kg，CBS混凝土綠化添加劑A型5kg，綠化添加劑B菌5kg，腐殖質0.03m3；面層配方：生植土0.10m3-0.20m3，水泥6-8kg，混凝土綠化添加劑A型5kg，綠化添加劑B菌5kg，腐殖質0.03m3。

（三）施工工藝

本項目采用生態袋護坡系統構筑穩定的植物生長的結構護面，結合噴播綠化與栽植灌木對坡面進行綠色防護。讓局部反坡處的禿石裸露，使之與周邊植物相映成趣。

1、施工技術

生態袋護坡系統針對開挖坡度65°～75°，甚至更大坡度，開挖面基本為未風化或弱風化的巖石邊坡；少數碎巖填方造成，填方密實度不夠，易發生滑坡和垮塌的邊坡，宜采用生態袋生態護坡系統進行防護施工。生態袋護坡系統是最近幾年從國外引進的一種目前國內最新的一種邊坡防護技術，其核心技術是不可替代的高分子生態袋：一種進口的用由聚丙烯及其它高分子材料復合制成的材料編織而成，耐腐蝕性強，耐微生物分解，抗紫外線，易于植物生長，使用壽命長達70年的高科技材料制成的護坡材料。

圖3 三角型生態袋結構

生態袋護坡系統通過將裝滿植物生長基質的生態袋沿邊坡表面層層堆疊的方式在邊坡表面形成一層適宜植物生長的環境，同時通過專利的連接配件將袋與袋之間，層與層之間，生態袋與邊坡表面之間完全緊密的結合起來，達到牢固的護坡作用，同時隨之植物在其上的生長，進一步的將邊坡固定然后在堆疊好的袋面采用綠化手段播種或栽植植物，達到恢復植被的目的。由于采用生態袋護坡系統所創造的邊坡表面生長環境較好（可達到30-40cm厚的土層），草本植物、小型灌木，甚至一些小喬木都可以非常良好的生長，能夠形成茂盛的植被效果。近年被廣泛應用于各種惡劣情況下的邊坡防護施工以及其他一些防護和生態修復領域。

圖4 施工過程中圖片

施工前準備。首先，植被混凝土護坡綠化工程的開展應能滿足國家現有要求。其次，對于施工過程中可能要應用到的材料及設備應依照其自身特性選擇合適的堆放及保管位置，避免周邊環境對施工材料的性能產生影響。最后，若邊坡未設置截排水工程，那么在植被混凝土護坡綠化工程開展之前，施工方則應首先完成這一項目的施工，避免后續施工過程因此而受到影響。

1、清整坡面。清除坡面中存在的雜草雜物，盡量避免后續施工過程因此而受到影響，保障坡面的平整性，若出現倒坡狀況，施工方則應通過漿砌石的方式來找平，為后續施工過程提供便利。

2、鍍鋅鐵絲網鋪設。鍍鋅鐵絲網的鋪設應依照設計要求來完成，并按照由上至下的順序，保障坡頂與網的搭接長度、網片間的搭接長度不小于15cm。

3、錨釘施工。按照設計標準測量放線，在鉆孔時，施工人員應從垂直坡面或與坡面呈10°～15°上傾角鉆入，一次成孔，將孔間距保持在±100mm以內。成孔之后插入錨釘，防止孔內出現雜物或浮土，進而依照設計標準將錨釘與鍍鋅鐵絲網綁扎。

4、噴植施工。在噴植施工開始之前，避免在雨天或溫度低于0℃的條件下施工，以免影響到噴植施工質量。所應用到的植被混凝土拌合物應在噴植施工開始之前攪拌完成，且保障攪拌時間在1分鐘以上。施工人員應確保噴槍口與坡面距離1000mm左右，并盡量保持這兩者之間呈直角，嚴禁出現仰噴、漏噴等狀況。噴植的順序同樣應以由上至下的順序來完成，噴植厚度應與設計要求相符，最大誤差不能超過±20mm。最后，施工方應針對這一施工過程中的用水量進行控制，確保基質能在含水量達標的基礎上不會出現流淌的狀況。

5、坡面養護。在種子發芽及幼苗期，具體的養護工作應以澆水噴灌為主，這樣的養護模式主要是為了保證植被混凝土能處于濕潤狀態，滿足種子及幼苗生長過程中對于水分和養分的需求。這一養護過程的時長應結合坡面植物生長狀況來確定，一般情況下不能少于45d。在坡面被植被覆蓋之后，相關工作人員應依照《城市園林綠化養護管理標準》中的內容來完成養護工作，需要注意的是，在針對植被混凝土進行澆水噴灌時應嚴格避免使用高壓水頭直接噴射的狀況，而應使用搖臂噴頭移動噴灑，以免坡面的穩定性受到影響。

（四）治理成效

在水土保持方面，植被混凝土護坡綠化技術的應用能通過改變微地形、增加地面植被、改良土壤性質等來達到攔蓄地表徑流、減輕土壤侵蝕的目的，土壤的水土保持能力自然能得到有效提升，從而提升高陡邊坡的穩定性。在生態效益方面，這一技術的應用能達到恢復生態的目的，高陡邊坡周邊區域的生態狀況都將得到有效的改善，并能為大量的動植物提供生存環境，實現建設工程與自然環境之間的有效協調。在經濟效益方面，植被混凝土護坡綠化技術自身具備投入較少、后期維護費用較低等特點，經濟效益優于傳統的高陡邊坡治理辦法。對于本文所討論的石朱橋水庫工程來說，因為水庫修建所導致的植被破壞、邊坡巖石風化狀況嚴重、穩定性較差等問題已經得到了有效的緩解，高陡邊坡生態環境已經得到了很大程度的改善。利用植被混凝土護坡綠化技術進行治理之后的邊坡狀況如圖5所示。

圖5 石朱橋水庫治理后狀況

結束語

綜上所述，在對高陡硬質邊坡治理的難點及現有治理技術應用過程中存在的問題進行論述的基礎之上，本文主要從對植被混凝土護坡綠化技術的介紹、植被混凝土配方的確定以及具體的施工工藝等方面對這一技術的應用辦法做了研究，在最后一部分內容中，本文也針對這一技術在治理成效上的表現進行了總結。在后續發展過程中，施工方應在盡量保障邊坡穩定性及生態環境的基礎上對其治理方法進行研究，確保植被混凝土護坡綠化技術的應用能在綜合效益上達到預期。