植被混凝土生態修復技術在高陡邊坡中的應用

王 強，景東紅

（中國電建集團華東勘測設計研究院，浙江 杭州 310052）

近年來，我國基礎建設飛速發展，在交通、水利、礦山等建設項目施工時，常因施工開挖產生大量裸露坡面。在日常的公路、隧道、大壩等工程項目施工時會形成巖石邊坡，但這種邊坡一般較為陡峭，沒有植物生存條件，僅靠自然力量修復很難保持生態平衡[1]。這些裸露的巖石邊坡日積月累發展下去會帶來很多問題，比如生態食物鏈的破壞、局部地區氣候條件的惡化、影響交通線路的視線等[2]。這不僅對生態環境造成一定影響，還可能形成地質災害潛在隱患，影響綠化工程項目的安全穩定[3]。由此，很多地方開始大力開展邊坡綠化。水利工程中的大壩邊坡覆蓋綠化可以美化環境、恢復生態，創造和諧、自然、優美的坡面生態環境。目前，在一些工程項目中通過“客土植生帶綠化法”“框格客土綠化法”等方法對大壩邊坡進行覆綠[4]，雖然造價低、施工速度快，但缺乏植物生長的基礎，坡面綜合綠化成活率普遍較低，遇暴雨沖刷容易脫落，僅適用于緩邊坡和土質邊坡，無法在高陡邊坡中得到很好應用。本文針對大壩開挖裸露的高陡邊坡生態修復問題，研究提出了植被混凝土生態修復技術，并通過工程實例進行驗證，結果表明該技術不僅可以保證高陡邊坡的強度和穩定性，防止水土流失和滑坡，還能涵養水源、美化環境、凈化空氣，生態效益十分顯著。

1 植被混凝土生態修復技術

1.1 技術簡介

植被混凝土是一種包含土壤學、園藝學、生物學、環境學、巖石力學等多學科結合的綜合環保新技術，適合對高陡硬巖邊坡、礦山采石場、庫區消落帶等進行生態修復[5]。它主要根據地理位置、巖石性質、邊坡角度和綠化要求等確定水泥、腐殖質、土壤、活性添加劑和混合植被種子的組成比例[6]，通過特殊的混凝土配比和混合綠植種子材料配方，對裸露巖石邊坡進行植被恢復。

1.2 技術特點

（1）生態景觀效果好。該技術綠化效果突出，植物多年生長情況良好，從噴灑播種完到實現植被物種整體全覆蓋只需2 個月。在創造初期環境的基礎上，通過風、雨水、動植物活動的帶動作用，可加速推動植物演替進程，與本地物種、周邊自然生態融為一體。

（2）抗沖刷能力強。該技術采用一定量的水泥作為基材粘結劑，增強抗沖刷能力和附著力，噴灑播種完4 h后即可承受雨水沖刷，適用于南方雨水較多的氣候特點。

（3）肥力可持續。該技術通過使用活性添加劑，可中和水泥堿性，防止植被混凝土層龜裂，有效改善植被混凝土的化學特性、生物特性，利用微生物對植物殘體降解吸收和釋放肥力供植物吸收，可營造更好的植物生長環境。

1.3 技術原理

植被混凝土生態修復技術的原理是利用高次團粒劑使土壤結合密實，植物纖維發揮出類似植物根莖的聯結作用，形成耐雨水沖刷、牢固透氣和與自然覆土相近的生態基礎[7]。它通過特殊的混凝土配比和混合綠植種子材料配方，對裸露巖石邊坡進行植被恢復。此項技術的核心在于混凝土綠化添加劑，這種添加劑不僅能提高邊坡強度和穩定性，還能使植被混凝土層不出現龜裂，并改善植被混凝土的內在特性，提供植物生長的適宜環境。噴植混凝土主要用于巖石坡面和硬質噴植土地等綠化困難的地帶，可助其快速恢復自然生態環境和景觀美化綠化。巖石坡施以錨桿掛網的工程措施后，輔以噴植混凝土將起到較為理想的防護作用，是巖石邊坡較為完美的防護方法。

2 高陡邊坡植被混凝土施工工藝

2.1 施工準備

（1）植物種子和機械準備。混合植物種子種類、用量及施工設備配備，詳見表1—2。

表1 混合植物種子種類和數量

表2 施工設備配備

（2）植被混凝土基材配制。植被混凝土基礎材料主要由水泥、腐殖質、土壤、植被混凝土綠化添加劑（A-B菌）組成，各材料選型要求如下：土壤中含砂量不超過5%，含水量不超過20%，最大粒徑小于8 mm；水泥采用P42.5 普通硅酸鹽水泥；腐殖質由酒糟、醋渣和有機質的粉碎物混合制成；植被混凝土綠化添加劑（A-B菌）因水泥和其他添加劑的影響會偏嚴重堿性，需要調節pH值。

植被混凝土基材包括基層和表層，按照不同配比配制，詳見表3。

表3 基材配比kg

按照配比制備各組分材料，利用攪拌機充分攪拌后待用。表層基材攪拌時應加入按設計要求的植物種子，植物種子用量配比詳見表4。

表4 植物種子用量配比

2.2 施工工藝介紹

（1）坡面整治。開工后用人工施工，由上至下清除坡面雜物和浮土，確保施工面干凈整潔。為了給基材混合物和坡面連接創造條件，需要做好以下3個方面工作：①對坡面開口線以上的接觸面進行清理，原始植物只保留地下根莖部位，作為工程與坡面的過渡段（植被結合部）；②清除邊坡表面的雜草、落葉枯枝、浮土浮石等；③利用修整工具對硬巖邊坡凸出易脫落部位進行擊落清除，凹陷部位進行修補。

（2）錨釘和包塑防腐鐵絲網選型。①坡面錨釘選型：坡面錨釘直徑16 mm，外露長度10 cm，按照間距1.0 m×0.5 m 條狀帶布置，在巖質邊坡中錨固深度選擇30 cm，在土質邊坡中錨固深度選擇60 cm。碰到巖層風化較為嚴重部位，適當加長錨釘長度。②包塑防腐鐵絲網選型：本項目需要增加庫區岸坡的侵蝕耐久度，特考慮采用包塑防腐鐵絲網，網子規格50 mm×50 mm，直徑2.2 mm，鋪掛網子應拉緊，網間搭接寬度不小于10 cm，每隔一定距離用防腐鐵絲扎緊。

（3）CBS3.0 抗滑緩釋營養系統安裝。CBS3.0 抗滑緩釋營養系統主要由直徑9 cm 聚丙烯PP 長纖生態棒、內裝緩釋營養劑5 kg、植被混凝土添加劑A-B菌15 kg 組成。生態棒之間固定間距1 m，噴射混凝土面層需要加密的部位為30 cm。生態棒能夠增加植物生長所需的營養物質，提高植物生長能力，改善邊坡環境。①生態棒材料主要是聚丙烯PP纖維袋，具有透水透氣抗老化功能，每條長度3.0 m、直徑9 cm，緊貼坡面水平鋪掛，相互連接。通過直徑10 mm 的鋼筋“U”形錨釘固定，錨釘長度30 cm、間距1 m。網片綁扎于生態棒外，與坡面保持一定的距離。②生態棒內填充的營養物質主要包括土壤、緩釋肥料、保水劑、植被混凝土綠化添加劑A-B 菌、生根粉、蕓苔素內脂、種子、腐殖質等。③生態棒上下行排距為100 cm，按照現場具體情況施工。生態棒可以在邊坡的植被混凝土綠化工程中應用，提供一種緩釋營養成分，彌補邊坡綠化基質層的養分流失。

（4）CBS 植生混凝土基材基層、表層噴播施工。噴植設備選擇車載式一體液力車，將基層和表層分開進行噴射。按照先基層后表層、自上而下的原則進行噴射，單次噴射寬度為4～6 m、高度為3～5 m。①噴CBS 植生混凝土基材基層10 cm：噴射前需再次將坡面清理干凈并用水潤濕坡面，以便基材和坡面的有效連結，再通過試噴試驗調節水灰比，調整好后進行噴漿，噴護厚度保持均勻，控制在10 cm。噴射作業按照先送風、后開機、再給料的順序操作，完成后再關風。噴射時可一次性噴到設計厚度，不需要逐層噴植。②噴CBS 植生混凝土基材表層2 cm：基材基層噴射完成后的8 h內需開始表層噴射，噴射時間控制在3～4 h，噴射厚度控制在1～2 cm；表層噴射前也需將坡面潤濕，以便基層和表層有效連結；噴射從上往下進行，單塊寬度控制在4～6 m。噴射CBS植生基材各層應注意各種材料與植生土混合攪拌比例、攪拌時間；噴射方向、角度、厚度、均勻度以及噴射后的管養措施。

3 工程實例

3.1 松陽縣黃南水庫工程

松陽縣黃南水庫大壩位于松陰溪支流黃南村上游，與松陽縣城相距約35 km，壩型采用混凝土面板堆石壩，壩頂高程337 m，防浪墻頂高程337.5 m，壩頂長度267 m，相應最大壩高97 m，上、下游壩坡坡比均為1∶1.4。黃南水庫大壩范圍內的大部分邊坡采用了錨噴支護，為美化環境、恢復生態，采用CBS植被混凝土技術對混凝土坡面及原始開挖的巖石邊坡進行覆綠，CBS植被混凝土總工程量54800 m2，施工后營造了和諧、自然、優美的坡面生態環境。

3.2 天臺縣抽水蓄能電站專項地質勘探項目

浙江天臺抽水蓄能電站位于浙江省天臺縣坦頭鎮境內，上庫（壩）位于蒼山北側的一溝源洼地內，下庫位于榧溪龍王堂村河段。電站裝機容量1700 MW（4×425 MW），額定水頭724 m，初擬以500 kV電壓等級接入500 kV 回浦變電站，線路直線距離約30 km。采用CBS 植被混凝土總工程量3000 m2進行施工后，起到了美化環境、恢復生態的重要作用。

4 結語

大壩高陡邊坡覆綠可以美化環境、恢復生態，創造和諧、自然、優美的坡面生態環境。針對大壩開挖裸露的高陡邊坡生態修復問題，研究提出了植被混凝土生態修復技術，在松陽縣黃南水庫和天臺縣抽水蓄能電站專項地質勘探項目實際應用后，不僅增強了高陡邊坡強度和穩定性，避免了滑坡、水土流失等次生災害的發生，還發揮了美化環境、凈化空氣的顯著生態效益。