巖石邊坡防治的生物技術措施

曾昭蓉， 孫金坤

(攀枝花學院土木與建筑工程學院, 四川攀枝花 617000)

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巖石邊坡防治的生物技術措施

曾昭蓉， 孫金坤

(攀枝花學院土木與建筑工程學院, 四川攀枝花 617000)

【摘要】研究與探討巖石邊坡防治措施中與生態環境協調發展的生物措施。結合安徽省公路恢復和改建項目G205路段關于邊坡防治的工程實踐，探討巖石邊坡的生態特點、生物防治措施的功能、生物防治措施的基本技術手段、生物防治措施的前景展望等，以期對相關巖石邊坡防治提供有益的技術參考。

【關鍵詞】巖石；邊坡；防治；生物措施

在建筑工程中，由于大量開挖的存在，導致原有植被的破壞從而形成了存在極大安全隱患的邊坡。相比土質邊坡可以通過人工養護和綠化在較短時間實現生態恢復，巖石邊坡因其自身特點難以恢復原有的生態環境，致使邊坡存在極大的失穩風險。傳統的巖石邊坡防治措施如噴錨、擋土墻等雖然能有效確保邊坡的穩定，但與周邊的景觀協調性差，滿足不了現代城市景觀和人們追求舒適居住環境的要求。同時這些措施也沒有系統地以恢復生態學理論為基礎進行全面整體規劃。隨著時代的變遷，巖石邊坡防治的生物技術措施日益彰顯其發展潛力。

在國外發達國家，巖石邊坡的生物防治措施應用歷史較長，因此對之有較明確的定義，即“用活的植物，單獨用植物或者植物與土木工程和非生命的植物材料相組合，以減輕邊坡的不穩定和侵蝕”[1]。近年來隨著我國經濟技術的發展，對環境保護的意識與日俱增，巖石邊坡防治的生物措施也得到了學者以及工程技術人員的廣泛重視。

1邊坡防治生物技術措施的主要功能

生物技術措施作為重要的邊坡防治手段，能極大地改善工程建設的生態環境，創造良好的經濟效益、社會效益和環境效益。生物防治措施的主要功能體現在：首先是邊坡加固功能，如植物深根的錨固作用、淺根的加筋作用、降低坡體孔隙水壓力提高土體的抗剪強度等；其次，可以控制土壤侵蝕，保持水土，降低噪聲和光污染，保證行車安全；第三能有效促進有機污染物的降解，凈化大氣，美化環境。

生物防治措施在邊坡治理中所體現出來的將工程防治與環境保護相結合，既滿足了工程實踐的需要，也達到了保護生態環境的可持續發展思維模式，使得這一措施在工程界的應用趨勢日漸明朗。

2巖石邊坡的生態特點

(1)不具備植被生長必要的土壤條件及養分。巖石邊坡不同于土質邊坡，它不具備植被生長所必需的土壤環境，無法直接進行種子散播或綠化措施。即使采用鋪草皮的方法或者目前國內廣泛應用的液壓噴播，但由于噴漿與坡面巖體的黏結很差，防護效果也不理想[2]。另外巖體的保水功能很差，含有的活化養分較低，植被很難從邊坡巖層中得到水分及養分供其生長發育。

(2)需研制適合巖石邊坡的生態材料以供植被生長。由于巖石邊坡沒有土壤，無法提供植物生長的必要條件，而巖石自身條件是既定的，只能通過尋求更為適合的生態材料或者改良的植物生長方式、改良施工方式以求達到護坡的優良效果。

(3)邊坡自身坡度大。在公路、鐵路工程中的巖石邊坡，一般設計坡度都在1∶0.75以上，有的可以達到1∶0.3[2]。而這一特點使得要在邊坡上進行生物防治，對植物本身的抗傾覆能力是一巨大考驗。同時由于邊坡坡度較大，雨水流速較大，在降雨過多的地區使得植被易被沖刷，坡面自然風化而得的土壤顆粒也很難繼續留于坡面；而在干旱地區雨水也因為坡面較陡而不能滲入坡面也使得植被難以生存，這對選擇適合的植物又是一巨大的考驗。

3巖石邊坡防治主要的生物措施

傳統的邊坡生物防治措施中應用較廣的有人工種草、鋪草皮、三維植被網植草護坡、植生袋(帶)護坡等[3]，這些措施經濟性好且護坡效果顯著，但更適用于土體邊坡或弱風化的巖石邊坡。一旦邊坡自身條件限制，則對植物的選擇就有了更高的要求，所以生物防治措施也需要在傳統植被防治基礎上作出相應的發展才能順應不同邊坡錯綜復雜的狀況。適用于巖石邊坡的生物措施主要有[4]：

(1)植被混凝土。主要由多孔混凝土、填充材料、表層土三部分組成。

(2)水泥生態種植基。這是由固體、液體和氣體三相物質組成的具有一定強度的多孔人工材料。固體物質包括粗細不同的土壤礦物質顆粒(選用適合于植被生長的土壤)、膠結材料(一般選用低堿性水泥如42.5普通硅酸鹽水泥、砂)、成孔材料(如稻草秸桿)、肥料和有機質等。

(3)適用于巖石邊坡防治的生物措施還有[5-6]客土噴播護坡技術、六邊形混凝土空心磚植物護坡技術、漿砌片石骨架植草護坡技術等，這些技術實施手段也在近年來得到較成熟的發展。

上述生物防治措均依賴于為植被賦予巖體所不具備的生態基使其再生，從而達到邊坡防治及生態保護之效應。但它們又各有不足之處，如植被混凝土技術雖然可以一勞永逸地解決巖坡防護與綠化問題，但成本過高；六邊形混凝土[6]不能全覆蓋護坡，易出現局部斑禿等。工程實踐中需要綜合權衡工程實況，進行合理地選擇，以求揚長避短。

4工程實例

以安徽省公路恢復和改建項目(第Ⅲ批)G205屯溪至省界N24.2合同段邊坡防治工程為例。

4.1工程概況

該合同段是連接皖浙的主要干道之一，起點與徽杭高速公路黃山市連接線相接，向北延伸與黃山市城區道路、S103、S326相連，終點至皖浙省界處。合同段完成以后主要承擔區域間的經濟流通與高速公路的集散功能，并在一定程度上充當著重要縣鄉公路角色。項目的建設對加快皖南地區旅游資源的開發、大力發展旅游經濟具有重要意義。

4.2邊坡隱患

合同段工程不良地質現象主要有滑坡和崩塌。其中有兩處大型滑坡：一處是K27+850-K27+895，另一處是K29+840-K29+870。而且本工程工期跨度大，修建過程跨越兩個雨季，開挖造成的裸露巖石邊坡在雨季存在極大的失穩風險，均須采取有效防治。

4.3防治措施

早期設計中，共提出漿砌片石拱形護坡、擋土墻、生態防護3種巖石邊坡防治措施。但考慮合同段緊靠著名的黃山風景區，生態環境的保護尤顯重要，經多方反復論證，為盡量保證防治效果明顯、生態環境協調發展，最后提出3種方案綜合利用：在路基以下采用經濟性較優且施工效率高的漿砌片石拱形護坡、擋土墻；在路基以上的巖石邊坡采用生態基植草、植被混凝土的生物防治措施，并施以SNS主動網防護及GPS2型主動網防護，以便在植被生長完成前進行主動防護，擋住落石保證過往行人及車輛安全。

4.4施工組織

(1)生態基材植草施工。清理平整坡面，布置錨桿孔位，用風鉆鑿孔，采用水泥漿固定錨桿，鋪設、固定鍍鋅網，拌合基材混合物，把綠化基材、纖維、種植土及混合植被種子按設計比例依次倒入攪拌機攪拌，用人工上料方式把基材混合物倒入混凝土噴射機。首先噴射不含種子的基材，然后噴射含種子的基材混合物2cm。前期養護60d左右，每天養護2次，早晚各一次，避免在強烈的陽光下噴水養護。

(2)植被混凝土施工。先在巖體上鋪鐵絲或塑料網，并用錨釘和錨桿固定。將植被混凝土原料經攪拌后由常規噴錨設備噴射到巖石坡面，形成厚度10cm左右的植被混凝土。噴射完畢后，覆蓋一層無紡布防曬保濕，水泥使植被混凝土形成具有一定強度的防護層。在施工完成后的8h內進行3～4h的表層養護，再經過一段時間的持續灑水養護，待青草覆蓋坡面，揭去無紡布，使茂密的青草自然生長。

4.5防治效果回訪

該路段施工完成已近3年時間，據統計路基，采用生物措施進行防治的巖石邊坡未出現過大型滑坡，植被生長狀況良好，不僅為過往旅客營造了良好的視覺景觀，又使該路段生態環境逐步恢復，并隨著時間推移植被的生長對邊坡的防治效果越是加強。

5展望

從上述巖石邊坡防治工程實例的施工過程中，并不難總結生物防治措施對于環境保護的優越之處，但相比于傳統的防治措施，其經濟效益不高、施工周期長、養護時間長、防治效果無法立竿見影等不足也無法回避。因此，生物措施在巖石邊坡防治的應用中也有不得不思考之處。

(1)自從邊坡開展生物防治以來，多是從國外引進生態修復理論和技術方法，而結合我國實際情況的理論和技術研究還很缺乏，相應配套的規范和技術規程也不完善。

(2)巖石邊坡的生態條件非常脆弱，因此植物生長所需要的人工基質和能夠適應巖石邊坡惡劣環境生長的植物是生物措施應用于巖石邊坡防治的關鍵問題。

(3)應針對不同的地質情況、不同的氣候條件選擇合適的防治方式，以實現防治意義及經濟效益，所以對不同防治方法適用范圍的研究也是一個重要課題。

(4)現在學者的研究及工程應用中多是對較為緩和的邊坡開展生物防治，而對于一些高坡度巖石邊坡的生態修復則相對較少，高坡度巖石邊坡的特殊地質狀況是對今后生物防治技術的巨大考驗。

6結束語

生物技術措施要真正達到預期的防治效果還應遵循邊坡穩定原則、協調性原則、生態自然修復與景觀再造相結合原則、生態效益、社會效益和經濟效益統籌兼顧原則等，并從規劃、設計、施工、規范完善、維護等多方面綜合權衡才能使邊坡防治與環境保護達到協調發展。

參考文獻

[1]中國科學院地學部.中國數字地球[J].科學新聞周刊，1999(4).

[2]張俊云，周德培，李紹才.巖石邊坡生態護坡研究簡介[J].水土保持通報，2000(8).

[3]范志平，曾德慧，余新曉.生態工程理論經基礎與構建技術[M].北京化學工業出版社，2006.

[4]張俊云，周德培，李紹才.巖石邊坡生態種植基試驗研究[J].巖石力學與工程學報，2001(20).

[5]肖建波.客土噴播技術介紹[J].北京水務，2009(4).

[6]趙警衛，蘆建國，王榮華.七種生態護坡在高速公路邊坡的應用效果[J].公路，2006(1).

[作者簡介]曾昭蓉(1988～)，女，碩士研究生，助教，主要從事土木工程與地質災害防治中的力學問題研究。

【中圖分類號】U213.1+5

【文獻標志碼】B

[定稿日期]2016-03-28