噴混植草在高速路巖質邊坡防護工程中的應用

劉洪波

0 引言

隨著我國經濟高速發展，大量工程的開展如房建、公路、鐵路、水利等，在工程建設的同時不可避免會對周圍的自然生態環境造成影響，形成不同程度的工程環境問題。就山區高速公路的修建而言，開挖山坡不可能完全避免。開挖山坡后形成的公路邊坡，特別是裸露的巖質邊坡，需要對其進行防護，如采用傳統的支護方法噴錨支護等，可以保證邊坡的穩定及公路運營安全和長久使用，但從另一方面來說，傳統的支護方法在保證交通安全的同時卻對高速公路周邊原有的植被生態環境造成了破壞，對當地生態環境影響較大。本文對生態護坡技術研究現狀進行了分析，以忻州至保德高速公路秦城鄉至堂爾上鄉段LK30+695～LK30+820邊坡生態護坡工程施工進行了介紹，為公路巖質邊坡生態護坡施工提供工程參考。

1 生態護坡技術研究現狀

隨著自然環境不斷惡化和人們環保意識的加強，在高速公路建設過程中，生態護坡思想也被萌發出來。生態護坡技術的起源，應用與發展在發達國家僅僅75年歷史。1936年美國在南加利福尼亞州的公路邊坡治理中就首次應用了生態護坡技術［1］。從此公路邊坡植被恢復技術引起了越來越多生態學家的關注［2，3］。日本在植被恢復技術方面的研究處在世界前列，至今注冊的植被防護專利已多達40多項，其中開發的噴播技術較好地解決了破碎風化巖土邊坡植被恢復技術難題［4］。目前，綠化網護坡、厚層基料噴射、植被型混凝土等已成為日本最為廣泛的生態護坡技術。

我國高速公路建設起步較晚，環境保護意識薄弱，因此對公路護坡的認識也較晚。20世紀90年代以后，我國高速公路建設迅速發展，1996年云南昆曲高速公路開始運用生態護坡進行綠化，從此公路植被恢復揭開了新的內容［5］。近年來，我國也開始了類似于客土噴播技術的研究和應用，并取得了一定的進展，如開挖巖質邊坡噴混植草技術、巖石坡面噴混快速綠化、巖石邊坡生態治理技術等。生態護坡技術雖然歷史不悠久，但卻朝著日趨完善的方向發展。

2 工程概況及工程地質條件

2.1 工程概況

忻州至保德高速公路全長191.45 km，概算投資105億元，起于忻州市忻府區后秦城，止于保德縣楊家灣鄉前會村，途經忻府區、靜樂縣、寧武縣、岢嵐縣、保德縣一區四縣，是山西省單項投資最大、建設里程僅次于太原至陽泉的一條在建高速公路。

2.2 工程地質條件

項目區位于秦嶺和陰山兩個巨型構造帶之間。主體構造線方向為北北東向，而南北兩端呈北東向，故使其總體構造呈一個拉長的“S”形。構造格架形成于中生代，自新生代以來在中部地區由于構造活動形成了縱貫全省的斷陷帶:主體部分隆起的特征明顯，以呂梁～太行斷塊為主體，邊部跨有燕山斷塊、內蒙斷塊、鄂爾多斯斷塊。各斷塊間以及斷塊內的次級斷塊間，一般往往以樞紐逆沖斷裂為界。

陽坡鄉至后河堡鄉段LK30+695～LK30+820巖質邊坡為灰白色～灰黃色砂礫巖夾砂巖。地形地貌復雜，溝侵蝕谷較深，基巖風化程度高，巖石節理裂隙發育，表層松散堆積物厚度較大，該邊坡開挖后為四級邊坡，此次工程主要對該邊坡的二、三、四級坡體進行防護。

2.3 支護措施選取

對于開挖后裸露的巖質邊坡，為了避免邊坡進一步風化，一般采用掛網噴混凝土或漿砌片石護坡或護面墻的方式。由于忻保高速公路途經蘆芽山、云中山、賀家山3個自然保護區，自然保護區內植物以華北落葉松、油松為主，野生動物有褐馬雞、黑鸛等國家保護動物。因為保護沿途脆弱的生態地質環境，因此選擇合理的支護措施對保護公路沿線生態環境具有重要的意義。

3 噴混植草護坡技術的特點

噴混植草護坡技術是生態護坡技術的一種，是一種經濟、操作方便、環保、生態效益高的防護措施。它采用各種植物作為生態護坡材料，在公路兩側形成草、灌結合的立體植物群落，可以有效地加強和保持邊坡穩定性，具有抗侵蝕性、抗水土流失及生態穩定性，是工程與生態緊密結合的施工技術。具有以下三個特點:1)經濟。適合地質條件惡劣的巖石坡面，降低邊坡的防護成本。經計算，每平方米邊坡的噴混植草防護的成本不足工程措施的1/10。2)生態。植物體可以通過自身的光合作用吸收二氧化碳，制造并釋放出氧氣，使公路沿線的空氣保持新鮮。植物體還能吸收和阻滯在公路上行駛的車輛排放的尾氣中所含的各種有害氣體、煙塵、飄塵以及產生的交通噪聲，減輕并防治污染、凈化和改善大氣的質量。3)美化。通過不同植物品種的搭配，創造出不同的景觀，美化路容。總之，生態護坡技術適用范圍廣;構造簡單、固坡迅速;基材抗侵蝕性強;混合草種抗逆性強;施工易，工期短，造價低;粗放管理，免維護，具有工程防護所不可替代的經濟效益、社會效益和生態效益。

4 施工工藝及實施效果

4.1 施工工藝

忻州至保德高速公路秦城鄉至堂爾上鄉段邊坡根據設計要求采用噴混植草防護技術進行生態綠化防護，具體步驟如下:

1)整修邊坡:主要目的是清除邊坡上不穩定的石塊，把凹凸不平的地方大致整平，使植被厚薄均勻。即先用鐵鍬及撬棍將坡面浮石清理干凈，然后將坡面起伏較大的地方用撬棍或風鎬大致整平，對于松散的巖石用水泥砂漿抹縫粘結。

2)錨桿鉆造:根據設計要求用施工線在邊坡上按2 m×2 m間距梅花形布置錨桿孔位，然后根據孔位搭設腳手架開始造孔，錨桿長2 m，造孔完畢后注漿封孔。

3)掛網:將規格8 cm×10 cm的鍍鋅鐵絲網滿鋪在坡面上并同錨桿連接固定好，鍍鋅鐵絲網應盡量貼緊坡面。

4)種植基材噴播:種植基材按比例混合好后用噴射機在大馬力空氣壓縮機的風壓下，將基材均勻的噴在巖石表面(厚度7 cm～8 cm)，在噴口處用另外的設備同時供水，噴射厚度是今后植物生長的關鍵所在，在此環節隨時檢查厚度以保證施工質量。

5)噴播植物種子:將配好的種子混合材料用噴射機直接噴射在種植基材表面上，該施工環節和種植基材噴播相同。種植基材及植物種子噴播工藝流程見圖1。

6)覆蓋:采用無紡布覆蓋以防止雨水沖刷和水分蒸發過快，并同時保溫利于種子發芽。

7)養護:噴播后用水車將水運至施工現場灑水養護，用于本次施工的草籽高羊茅和白三葉一般7 d～14 d發芽，60 d成坪覆蓋可達90%以上，成坪后逐漸減少澆水的次數，在養護期間需觀察水肥情況，1年后草坪基本形成自身的生態，不需要特別的養護。

8)噴混植草的材料:種植基材由種植土、有機質、肥料、保水劑、粘合劑、混合草種子組成(pH值:6.8～7.2)，基材配比見表1。

表1 種植基材配比(1 m2用量)

9)植物種子的配比:因本地區氣候干燥，且冬季寒冷可達－20℃，故選擇根系發達，抗旱，抗逆性強，耐貧瘠在坡面上表現很好的高羊茅，白三葉，檸條或胡秄子參加混播，使用的種子配比見表2。

表2 噴混合料植草植物種子配比(1 m2用量)

4.2 實施效果

LK30+550～LK30+665段于2010年8月開工，2010年10月30日完工，經過兩個月的生長，植草覆蓋坡面率達95%以上，植草長達20 cm～40 cm。

5 結語

5.1 存在的問題

由于屬于生態護坡技術之一的噴混植草技術是近年來新興的一項技術，其研究程度和應用范圍都處于初步階段，并且由于忻州至保德高速公路秦城鄉至堂爾上鄉段巖石邊坡生態系統比較復雜，包括植被和地理、氣候因素等，因而在施工工藝過程中還存在以下兩個問題:1)種子配比調試。從現場施工情況來看禾科植物長勢普遍好于豆科植物，所以在施工過程中適當調整了豆科植物與灌木的種子用量，目前灌木長勢良好。2)地理、氣候條件。秦城鄉至堂爾上鄉段LK30+695～LK30+820邊坡二、三、四級坡體巖石節理極為發育且多為破碎巖石厚度達1 m～2 m，邊坡儲水性極差，植物生長緩慢，需增加混合料基層厚度。并且因本地氣候干燥且夏天溫度較高，陽坡坡面水分蒸發快，種子成活率低，所以為了保證種子存活率，需增大種子用量。可見，噴混基材的優化和護坡植物的優化在施工工藝過程中都需要慢慢摸索和改進。

5.2 展望

噴混植草防護技術在忻保高速公路秦城鄉至堂爾上鄉段巖石邊坡得到了成功的應用，取得了良好的綠化及防護效果，說明這項新技術是高速公路巖石邊坡生態防護中一種可行的生態綠化防護手段。雖然噴混植草防護技術的實施和研究都處于初級階段，但隨著這項技術日臻成熟和完善，該技術的適用范圍會更加廣泛，不僅適用于公路，同樣在鐵路、水利、房地產等工程巖石邊坡的綠化防護、水土保持、環境保護中也能發揮出重要作用。

［1］ Donald H.Gray，Robbin B.Sot ir.B io technical stabilization of highway cut slope［J］.Journal of Geo technical Engineering，1992，1(18):1395-1409.

［2］ ［日］山寺喜成.景觀の土木手法—自然との共生をめざす技術データー.全國SF綠化工法協，1990.

［3］ MarkW，Paschke，ClaireDeI eo，et al.Redente.Regeneration of Road-cut slopes in Mesa Verde National Park，U.S.A.Restoration Ecology，2000，8(3):276-282.

［4］ 高 強，汪在芹，李 珍.坡面植被恢復技術的現狀與趨勢［J］.長江科技學院學報，2007，24(5):20-23.

［5］ 楊滿宏.高等級公路的景觀設計［J］.中外公路，1998，18(1):1-4.