溧高高速公路巖質邊坡三聯生態防護技術研究

彭 韋，王芮文，歐定福

(1.南京市公共工程建設中心，江蘇 南京 210000；2.江蘇森淼工程質量檢測有限公司，江蘇 鎮江 212000；3.江蘇省交通技師學院，江蘇 鎮江 212000)

1 溧高高速公路三聯生態防護設計

溧高高速公路路線設計時充分利用自然地形與地域文化相結合的方式，其起自溧陽至廣德高速公路南渡樞紐，向西經溧陽強埠、湯橋、高淳椏溪，溧水和鳳，止于高淳至蕪湖高速公路和鳳樞紐，路線全長約34 km。常州段16.6 km，為4車道高速公路，總投資為12.5億元。該項目是溧陽與南京之間的高速通道，將進一步完善常州市西南部高速公路網絡。

江蘇省溧陽至高淳高速公路(南京段)路線跨越周城河、大溪河、蕪申運河和高淳區縣道001，沿線設計橋梁8座、主線路基涵洞通道28座等，其邊坡防護形式按省交通運輸廳的多樣化、綠色化和科學化要求，進行沿線綠化及防護特色設計。其中挖方段巖質邊坡采用三聯邊坡形式進行。

溧高高速公路巖質邊坡的起訖樁號為K9+236～K11+760.000，總綠化工程量為53 862 m2。在裸露的巖質邊坡上必須有土壤生境系統、植被群落系統和物質循環系統等植被。設計目標是就是通過再現土壤生態環境系統、植被群落以及物質循環系統來保證邊坡安全和美觀。必須注意的是，通過植物種植實現生態防護技術，其核心技術是生態修復用土壤修復劑、群落調節劑和循環物質生成劑等。

1.1 抗蝕要求設計

溧高高速公路所經區域降水量大、邊坡高陡且長，邊坡匯水面大，雨水徑流速度快、沖擊力強。比如有在高淳一標的挖方段，過水面積比正常段落多出43%，一旦遇雨，一般的防護難以完成其抗腐蝕的要求；高淳二標開挖路段和框架隧道附近，兩側山體高度較高，面積較大，除了匯水面積大之外，還存在水量特別集中的情況。由于這些路段的存在，因此，構建植生層應采用生物抗蝕材料或采取防雨水沖涮措施，在植被蓋度沒形成前，要避免裸露邊坡和已種植邊坡暴雨沖蝕、風蝕，防止水土流失造成自然災害。

1.2 土壤生境重建

土壤生境是邊坡防護中的重點內容。所謂的土壤生境是指邊坡內的土質能夠完全適合植物的自然生長，其基本特征為，具有合適的含水率和保水水平，本身含有植物生長所必須的礦物質，在一般情況下，有能力保證這些礦物質不流失，土質粘聚力適中，內部氧氣可暢通，并能阻止大顆粒危害性物質進入土壤。在巖質邊坡裸露后，應對裸露面的土壤養分分布情況進行檢測，并有針對性地對巖質坡面進行改造。此時，應采用如土壤改良劑、生態基質材料等，對土壤質地、塑造團粒結構、提高土壤孔隙度和肥力水平進行有效調節，從而保證土壤保水能力和保肥能力。

1.3 植物群落構建

通過現場踏勘及背景調查分析，參照原始坡面穩定的植物群落結，并根據氣候、土質、坡面情況恢復構建植物群落。設計采取適合本地區的喬、灌、草鄉土物種，進行合理組合和配比，使修復后的坡面形成穩定-喬灌草結合-具備物種多樣性的植被系統，具有生態景觀效果和植被護坡功能。

溧高高速公路三聯生態防護建植植物物種采用灌木和草本兩大類型。設計的配比見表1。

表1 三聯邊坡建植植物物種配比推薦表

1.4 物質循環系統構建

根據現場取樣對土壤樣品微生物菌群進行檢測分析，通常項目現場土壤樣品的細菌、真菌、放線菌濃度很低，土壤不具備活力，建植的群落無法從土壤中持續獲得營養，不利于植物群落的長期穩定和可持續，應采用微生物技術進行土壤微生物群落的激活與構建，形成植被-枯落物-土壤之間的物質循環和能量利用系統，科學配比降解枯落物、促進植被生長繁盛等功能菌群，有效提高土壤自肥力，提高功能菌群的活性與代謝速率，促進植物的分蘗能力和地下地上根莖的生長速度，保障植被自營養、自循環和后期免養護。本研究采用的生物技術是指專用微生物菌劑和體系基質材兩種生物制劑。

1.5 植被生態修復功能結構層及三層施工厚度

應遵循植被生態修復技術原理，巖質邊坡采用功能組合層及厚度為基質種子層(3 cm)+微生物層(3 cm)+粘接基質層(6 cm)方案，實現構建土壤生境系統、植物群落系統和物質循環系統，對裸露巖質坡面進行針對性植被生態修復和防護。膨脹土邊坡采用功能組合層及厚度為基質種子層(3 cm)+微生物層(3 cm)+封底基質層(4 cm)方案，對裸露膨脹土坡面進行針對性生態防護。植生基材厚度和分層方式設計參數見表2。

表2 3S-OER配置和分層設計參數

1.6 邊坡截排水設施設計

根據高速公路沿線山體坡面實際情況和區域降雨特點，設計截排水溝，減少汛期短時大量降雨對坡面的侵蝕，完善集中水流的引排，防止沖刷。一個完善有效的排水系統應包括路基邊溝、坡面設置的排水溝及截水溝，并通過攔水帶及急流槽等進入自然排水體系。建議對于所有排水設施底部均應鋪設隔水土工布，防止雨水下滲。根據項目邊坡情況，同時在坡面完成截排水等設施后方可實施坡面生態防護。

2 生態防護施工工序

2.1 清坡

清坡是質量控制中的第一道工序，也是非常重要的工序，如果清坡不到位，會對后續工作產生較大影響。在清坡時，應保證坡面平整和穩定，巖質邊坡坡頂跟自然坡面圓順過渡。坡面平整均勻，上下坡度基本一致。對于巖質邊坡上任何地方的虛土和浮渣都應該全部清除?？紤]邊坡高度較大，應在巖質邊坡的坡頂和坡腳設置排水溝。

2.2 物理防護

物理防護即錨固系統，根據現場勘測結果結合項目地質勘查報告，通過力學計算分析，采用2 m寬的14號菱形鍍鋅鐵絲網，網孔尺寸5 cm×5 cm，網間橫向搭接長度不小于10 cm，縱向搭接長度不小于15 cm，同時用錨桿將鍍鋅鐵絲網固定在巖面上，錨桿縱向間距1 m，橫向間距1 m，采用交錯成打設置主錨桿和輔錨桿，主錨桿長120 cm，輔錨桿長80 cm。

對于物理防護中的錨固系統，在整個三聯防護中，起到連接上下、骨架支撐和加筋連接的作用。坡面與平面不同，如果植生層與坡面之間沒有連接，在重力作用下會下滑，所以必須采取有效的錨固措施使植生層與坡面緊密連接起來。其次，施工所用的材料都是細小顆粒，必須要骨架支撐才能在坡面上形成一定的厚度，滿足植物生長對土壤生境的要求。

2.3 基材配置

對于三聯防護中的基層材料，主要是通過抗蝕系統來確保植物在生長過程中免受腐蝕。要有較好的結構，工程中為了滿足結構要求，使用了多種纖維材料，有天然的材料如草炭等，也有各種人造纖維材料。

基質材料的配比方案，在不同的區域、自然氣候環境中是不盡相同的。結合溧高高速公路的巖質邊坡具體情況，對粘結材料、保水劑、滲透劑、纖維和菌劑進行配比設計，最終選擇了抗沖刷性能較強、物理、化學、生物性質優越的基質材料。

2.4 分層噴灑

采用分層噴附方式逐層構建植生層，第1層為基質層，厚度可根據坡面條件進行調整；第2層屬于培育微生物層，其施工厚度保證在40 mm左右；第3層則設計為種子層，其施工厚度也保證在40 mm。在噴灑過程中，需要實時監控噴灑的均勻性，可采用中小型連續式植物種子撒布機進行撒布，撒布機的轉速、單位時間噴水量等性能指標需經有關部門進行標定，否則不得使用。

2.5 覆蓋養生

分層噴灑構建植生層之后，需要對邊坡進行養生覆蓋。在養生覆蓋期間，必須保證內部含水量達到植物自然生長的需要，一般要求含水量在25～31%之間。通常的做法是，在土壤里埋設濕度傳感器，當傳感器所處的位置含水量下降時，即開啟水泵進行灑水，當含水量達到要求時，即停止噴灑。養生時間一般為1個月。

2.6 植生層

植生層構建嚴格按照設計要求633構建方式，633模式是近年來在三聯邊坡領域創新研究的一種先進科學的構建方法，通過該模式的使用，可以達到三層防護具有較大的強度、較強的植物生長條件以及保證種子均勻。即6 cm粘接封底基質層、3 cm微生物層、3 cm種子層，進行分層施工，噴附完成后坡面平整，不能有鐵絲網外露現象。具體檢測標準及方法見表3。

表3 各層次檢測項目和標準[5]

2.7 植物群落

植被建植初期以草本植物為主，進入第二年灌木與草本植物共同構成植被群落系統，構建的植被群落質量檢測標準及方法參照表3。每項工程取樣樣方不少于5個，工程面積小于10 000 m2均按照5～8個樣方點計算，取其平均值。

3 結 語

本研究課題選擇的起訖樁號K9+236～K11+760.000，溧高高速公路是沿線邊坡裸巖典型路段，而其他路段采用普通的客土噴播方法進行防護，通車兩年后發現，采用三聯防護的路段植被茂盛，無沖刷，無邊坡滑動，而普通的客土噴播路段，邊坡存在具備沖刷，植被綠化形態明顯不及三聯防護，該防護方法取得了良好的應用效果。