植物纖維毯在大廣高速公路邊坡防護中的應用

陳金成

（河北省高速公路衡大管理處，河北 衡水 053000）

1 大廣高速衡大段項目概況

1.1 項目簡介

大廣高速公路深州至大名段（冀豫界）是國務院審批通過的國家高速公路“7918”網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個勘察設計典型示范工程之一。本路段起于深州市榆科，止于大名高莊，全長220.425km。全線設計速度為120km/h。

1.2 項目沿線土質特點

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

1.3 項目沿線氣候特點

大廣高速公路衡大段地屬暖溫帶大陸性季風氣候區，冬春多風干燥，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℃；多年平均蒸發量為2247.7mm。但自80年代以來，年降水量明顯減少，不斷出現春、夏、秋持續干旱年份，非常不利于高速公路護坡植物的生長。

2 植物纖維毯的固坡技術原理

2.1 植物纖維毯的結構

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

2.2 植物纖維毯的優點

（1）植物纖維毯節能、環保，能有效防止邊坡水土流失，保護坡面地被，防止坍塌侵蝕，并防風固土，可在一定程度上遏制風沙對高速環境的危害。

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

（3）能抑制土壤水分蒸發，保持有效的土壤溫度和濕度；吸附細沙塵土，秸稈腐爛后又可增加土壤有機質和養分含量，為植物生長提供良好的成長環境。

2.3 植物纖維毯中植物品種的確定

根據大廣高速衡大段項目沿線的地理概況和邊坡土壤的實際情況，經過充分調查研究和專家論證，最終確定在粉砂性土路段共12個路基標段的邊坡防護，采用能適應這種土質和氣候特點的植物纖維毯。為了邊坡植物后期的出芽成活和護坡整體效果，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、胡枝子等幾個品種。

因此 ， 在 衡 大 段 路 基 標 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，并在施工中有機地將護坡固坡和綠化美化結合在一起。

3 植物纖維毯的施工工藝

3.1 邊坡的坡面整理

植物纖維毯鋪設前，檢查路面施工單位完成二灰土后，路基單位進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。根據粉砂土的特性，衡大段項目路基邊坡普遍采用1∶1.5的坡率，確保坡體穩定不滑坡。最終達到表面平整、密實、濕潤，坡度基本符合植物纖維毯鋪設的設計要求，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

在植物纖維毯鋪設施工作業前，用霧狀噴頭將坡面全面淋濕，以達到坡面的平整和夯實。坡面徹底陰濕以后，草毯和坡面才可以更好的貼合，同時起到一定的保濕作用，更有利于植物的生長發芽。

植物纖維毯鋪設時，要從坡頂至坡腳，由上而下地鋪放草毯卷（如圖2）。同時，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，并呈半繃緊狀態而不懸空。植物纖維毯毯面保持平整，并無褶皺現象。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、錨釘長度在35～45cm之間為宜。

3.3 施工質量控制

植物纖維毯施工質量是本技術的關鍵所在，本項目中，施工質量控制主要分為兩個階段進行：施工前質量檢查和施工過程控制。

（1）施工前質量檢查。①檢查確認施工材料沒有發生變化，如有些成品草毯會因擱置時間長，而使內部肥料發生了質變，從而大大影響后期植物的發芽率。②檢查測試草毯中的肥料、草籽的配合比和用量等關鍵具體指標。

（2）施工過程控制。在施工過程中，應對坡面的踏實度、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行檢查，上道工序未經檢驗合格，嚴格控制不得進行下一道工序。

4 植物纖維毯對邊坡的防護作用

4.1 植物纖維毯鋪設初期的防護作用

植物纖維毯在鋪設施工完成初期，就可以起到防止風沙流動和雨水沖刷邊坡等防護作用。由于試驗段邊坡的土壤多偏沙性，當冬春干燥多風時，造成風沙流動嚴重；而植物纖維毯鋪設完成后，起到了明顯的防風固沙作用。

2010年7月19日，大廣高速公路邢臺段普降大雨，LQ17標段粉砂性道路路基沖刷嚴重。而在同一路段，大雨之前就鋪設上植物纖維毯的邊坡，基本沒受到大雨的影響（如圖3）?？梢?，采用植物纖維毯進行邊坡防護，即便是植物未生長時期，也能對邊坡起到較好的防沖刷并產生徑流的作用，避免了雨后再次重整路基施工，從而大大加快了衡大段項目的總工期進度。

4.2 植物纖維毯鋪設后毯中植物的生長情況

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

4.2.1 沙打旺的生長情況 對鋪設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開始發芽，發芽率達68%；5～8d出苗。沙打旺幼苗期間生長緩慢，并且易有“蹲苗”習性，“蹲苗”期大約21～28d，但此時沙打旺根系生長卻很快?！岸酌纭边^后，沙打旺地上部分的生長逐漸加快。其幼苗“蹲苗”期間，要及時除草，除草時為防止誤傷幼苗，盡量用手拔。苗木生長期，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98%。在不同時間，鋪設沙打旺的生長情況詳見表1。

表1 沙打旺的生長情況對比

試驗表明：沙打旺的抗逆性強，適應性廣，具有抗旱、抗寒、抗風沙、耐瘠薄等特性，且較耐鹽堿，但不耐澇。沙打旺對土壤的要求不嚴，并具有很強的耐鹽堿能力，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。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 紫穗槐的生長情況 對鋪設完的植物纖維毯，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后開始萌動發芽，發芽率達67%；12～20d出苗。其幼苗生長初期，苗木地上部分和根系同時開始生長，并形成根系，但普遍分布比較淺，需要不間斷地及時適量澆水。紫穗槐1a生苗平均高度約120cm，覆蓋度達99%。在不同時間，鋪設紫穗槐的生長情況詳見表2。

表2 紫穗槐的生長情況對比

試驗表明：紫穗槐是喜光、耐寒、耐旱、耐濕、耐鹽堿、抗風沙、抗逆性極強的灌木。種子堅硬，硬粒較多，不易吸水透氣，而且發芽緩慢。其幼苗出齊后，需及時除草，除草時，為防止傷苗，也盡量用手拔。在苗木生長期，一般除草2～3次。

4.2.3 胡枝子的生長情況 對鋪設完的植物纖維毯，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開始發芽，發芽率達63%，10～15d出苗。幼苗生長初期，苗木地上部分和根系開始同時生長，并形成根系，但普遍分布比較淺。苗木生長期，仍需灌水2～3次，并及時除草。除草時，為防止傷苗，也盡量用手拔。苗木生長期，要除草2～3次。胡枝子1a生苗平均高度約90cm，覆蓋度達95%。在不同時間，鋪設胡枝子的生長情況詳見表3。

試驗證明：胡枝子喜光、喜肥、較耐寒，較耐干旱，根系發達，是兼有水土保持作用的叢生狀灌木。

4.3 植物纖維毯長成后的整體防護作用

植物纖維毯中的植物普遍生長后，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 胡枝子的生長情況對比

1a后，沙打旺、紫穗槐、胡枝子的主根平均深度可達75cm以上。地下淺層根系通過加筋作用，增加了根系土層的機械強度；深層根系起到預應力錨桿作用，增加了土體的阻力，阻擋了土層的滑移和運動，從而大大提高了邊坡的穩固性，也為現代高速公路的邊坡綠化美化、環保節能走出了一條探索之路。各品種的防護效果見圖4～圖7。

5 植物纖維毯在衡大段項目建設中的應用效益

5.1 有效縮短和節省了通車總工期

衡大段建設項目根據省里的要求，2010年年底必須全線通車，所以工期緊、任務重也是本項目的難點之一。采用植物纖維毯護坡，從而取消了其他防護形式中的誤工防護，也促進了施工工序的季節優化，使邊坡防護在雨季之前、路基施工完成之后即可開始實施，而且施工程序簡單快速，節省了大量的時間和人力資源，為本項目按時通車節省了總工期。

5.2 有效降低和節約了項目總投資

通過對近年來各種植物防護技術的價格對比（如表4）和施工后的邊坡防護效果的調查，植物纖維毯防護技術不僅可以媲美其他植物護坡技術，而且它的造價相對來說比較低。普通土工格室加植草進行邊坡防護，一般在70～100元/m2，而采用植物纖維毯護坡，一般每平米僅在25～33元左右，為本項目節省了大量的資金投入。

表4 植物防護技術單價對比

6 結語

通過以上對植物纖維毯生態護坡技術在大廣高速粉砂性土路基邊坡防護中實際應用的詳細介紹可知，無論是在邊坡防護效果方面，還是在工程效益方面，采用植物纖維毯對粉砂性土路基進行護坡，都具有非常好的推廣性，既很好地達到了工程防護的效果，又取得了工程效益和經濟效益的雙豐收。在大廣高速衡大段項目建設中普遍采用植物纖維毯護坡，既縮短了施工項目總工期，又節約了大量資金投入，也為2010年年底全線順利通車奠定了基礎。

在植物選擇方面一定要充分調查邊坡的立地條件，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，增加了養護作業量，同時存在冬季火災隱患，施工初期需要及時澆水，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略緩，早期需要及時澆水除草，但后期生長良好，景觀效果突出，生物防護作用大，纖維毯降解后，灌木形成了良好的立體生物防護效果，因此建議盡量采用適合的灌木品種進行綠化。

現在，高速公路建設飛速發展，日新月異，而環境治理和生態問題，也同時引起了工程界的廣泛關注。植物纖維毯生態護坡技術，做為邊坡防護形式中的植物防護新型技術，在公路路基防護方面因它的造價低廉、施工簡單快速，對路基土質的適用廣泛，為高速公路路基防護工作的現代化、快速化施工提供了新的選擇。

［1］李愛國，楊海峰.植物固沙防護在沙漠公路中的應用［J］.養護機械與施工，2005，（4）：40－42.

［2］陳宏榮，夏衛平.公路建設可能產生的水土流失及防治措施——以漳平高速公路漳州境段為例［J］.福建水土保持，2001，（3）：34－36.

［3］顧衛，姜偉.植被護坡與灰漿砌體護坡的比較分析［J］.中國水土保持科學，2006，（1）：111－115.