植被混凝土护坡绿化技术在高陡硬质边坡生态治理中的应用

吴建中 宋忠华 吕玉荻 赵 赟

1、贵州水投水务集团有限公司 贵州 贵阳 550002 2、贵州丹海建设工程有限公司 贵州 贵阳 550002

正文：

为贯彻落实习近平总书记“创新、协调、绿色、开放、共享”理念，随着“绿色贵州”建设三年行动计划于2015年正式启动，以水体生态系统、地表生态系统、人文生态系统为规划原则的生态水库逐渐得到水利行业界的认同。近年贵州规划建设的603座水库陆续开工建设，在大坝水利枢纽施工过程中原有植被遭到破坏，出现大面积裸露边坡，非自然因素产生的高陡边坡数量也在这一背景之下呈上涨之势，地表生态系统的修复迫在眉睫。

高陡边坡在稳定性及生态环境等方面的表现不但会对周边居民日常生产活动的造成一定的影响，同时也会对其周边的建筑、公共设施的应用产生作用。如何在景观打造过程中充分按照生态学原理，保持本地物种的多样性构建及恢复，确保整个生态系统的稳定，本文将结合这以下两点内容，从边坡稳定性和生态环境两方面入手对高陡软（硬）质边坡的治理进行研究，为保证边坡稳定性采用两大核心技术解决方案：

1、花仙子柔性支护系统

花仙子柔性支护系统吸收和改良国内外创面治理经验成果，融合生态治理与生态修复技术与理念，引进聚丙烯生态袋技术，针对公路、城市道路、水利、矿山、市政工程、房地产等项目在施工过程中以及施工完成后所形成创面进行综合治理，经自主研发和技术改良，并推出了花仙子柔性生态边坡支护系统。

（1）花仙子柔性支护系统适用范围

花仙子柔性支护系统主要运用于开挖后岩石易风化、裂隙和节理发育，坡面不平整的岩石挖方边坡、易受水流侵蚀或冲刷、严重剥落的软质岩石边坡以及周期性侵水及受水流冲刷的河岸或水库岸坡的支护。

（2）花仙子柔性支护系统核心组件

花仙子柔性支护系统核心组件-由生态袋，具有优良的性能，只透水不透土、耐酸碱、无毒、不降解、抗UV、对植物友善又可植被绿化。生态袋配合连接扣、绑扎带、锚杆等三角加固法形成牢固的墙体护坡结构，能适应地形地貌的改变，抗沉降能力极大的优于刚性护坡方式，并对冲击力有吸能缓冲的作用，抗震性能都是传统方法无法比拟的。系统能够结合传统护坡技术手段，达到更好的支护作用。

（3）花仙子柔性边坡支护系统工艺流程

工艺流程图详见图1生态袋施工工艺流程图

图1 生态袋施工工艺流程图

2、地球创可贴生态修复系统

针对创面生态修复与综合治理问题，以花仙子柔性支护系统为基础，结合植物学、微生物学、化学、土壤学、水利学、工程力学等学科的前沿科技成果，推出了环境治理综合性解决方案——地球创可贴生态修复系统。也就是本文所讨论的生态治理。结合现状来看，常用的传统高陡硬质边坡治理技术并不能很好的满足边坡生态恢复的要求，同时在整体治理效果和投入成本上都与预期存在一定差异。本文所介绍的植被混凝土护坡绿化技术能很好的解决上述问题。

一、高陡边坡生态治理过程中存在的难点问题

（1）高陡边坡的不稳定性难以进行准确分析

在相关工程的开展过程中，若仅根据施工图纸来完成边坡开挖，忽略了对地质构造以及边坡稳定规律等的考量，那么这一施工过程就很有可能导致边坡不稳定。同时，若边坡自身在设计上存在不合理因素，而施工方在开挖过程中忽略了对这些因素的分析，那么边坡整体的稳定性同样有可能会受到影响。在实际施工过程中，当边坡结构面倾向与边坡的倾向一致，结构面倾角大于或等于内摩擦角或结构面倾角小于内摩擦角但底部临空时，那么边坡就已经处于危险状态，一旦受到外部震动、地下水等外力的作用，就会出现边坡失稳，导致滑坡问题出现。需要注意的是，在开挖过程中，部分坡面可能在表面上难以发现其不稳定性，但在外力作用之下，边坡与地壳深层的岩层已经脱离，实际上保留的断面变得极不稳定，在这样的背景之下，随着开挖工程的不断推进，植被对于水土的稳定能力将会逐渐消失，最后出现崩塌、滑坡等问题。

（2）高陡边坡自身特性影响生态环境的恢复

高陡边坡自身特性对于生态环境的影响主要体现在以下两方面：

①由于坡度相对较大，植被并不能在这一区域内自然恢复。高陡边坡自身的保水、保肥、固土能力都相对较差，因此，在没有外力介入的情况下，坡面自行恢复植被不但周期较长，实际效果也难以满足要求。对于部分混凝土坡面来说，自行恢复植被的可能性是十分低的。

②治理难度相对较大。通常意义下，高陡边坡的坡高都在30m以上，而这样的特性必然会导致实际施工难度的大幅增加，相关治理操作也难以在这样的背景下高效完成。

二、现阶段常用高陡边坡治理技术应用过程中存在的缺陷

结合现状来看，现阶段常用的高陡边坡治理措施大部分都存在难以同时保障防护性能和绿化效果的问题。以“锚杆+挂网+喷混凝土”进行治理为例，这一技术虽然能有效的解决山体浅层稳定性问题，但在绿化上是无法发挥作用的，且成本相对较高。同样的，锚索、挡土防护墙等都属于同一类“钢性技术”，这些技术的应用虽然能有效的发挥出防护性能，但在绿化上通常效果较差，甚至无法对边坡生态环境治理发挥正面作用。对于另一类技术来说，这一类治理技术虽然能在绿化上发挥出一定作用，但却无法从根本上达到固土作用，边坡的稳定性问题难以得到有效解决，一旦出现暴雨冲刷或烈日暴晒等状况，那么坡面就很有可能出现沟蚀、片蚀，甚至整体垮塌等状况。厚层基材绿化法就属于此类。这一技术主要是采用挂网锚固等措施来进行治理，但显然，当这一技术应用于高陡边坡时，坡高和土壤自重等都会导致这一技术实际的应用效果大幅降低。

三、植被混凝土护坡技术在高陡硬质边坡生态治理过程中的应用

本文主要以贵州省平坝区石朱桥水库工程大坝开挖边坡为例对植被混凝土护坡绿化技术的应用进行讨论，该工程生态治理主要施工部位有以下几点：

（1）面板堆石坝后坝坡绿化：

主要施工工艺：锚杆安装→特殊工艺立体生态袋框格内至下而上堆叠→挂镀锌铁丝网→规划设计和安装工艺（两层）表层绿化采用两次干喷法——基层喷播、面层喷播技术解决方案成品养护→检查验收：柔性边坡支护。

（2）溢洪道边坡、右坝岸边坡锚杆+挂双层铁丝网+营养棒护坡+ABS两次干喷施工；

工艺摘要：坡面清理→打导根洞→钢筋锚杆施作→排水管道安装→挂第一层钢丝网→挂生态营养棒→规划设计和安装工艺（第一次干喷）厚7cm→挂第二层钢丝网→规划设计和安装工艺（第二次干喷）厚3cm→成品养护→检查验收；

（3）公路沿线硬质边坡支护绿化；

工艺摘要：坡面清理→透水不透土、抗UV、防鼠疫齿咬、无毒、不助燃、裂口不延伸填充种植土→立体生态袋堆叠→锚杆施作→排水管规划设计和安装工艺→挂镀锌铁丝网规划设计和安装工艺→表层绿化采用两次干喷法——基层喷播、面层喷播（含种植层）；

（4）水库坝后消落带生态处理；

工艺摘要：沿库岸边设计放坡→沿库岸边河床清理→生态袋基础开挖→基础浇筑→针对坡段不同采取三段式治理阶梯状层压错位铺砌生态袋以种植植物，景观多样性和生态多样性兼顾河湖边坡对水体的协同治理能力。

施工前的主要现状如图2所示：

图2 石朱桥水库工程治理前状况

（一）植被混凝土护坡绿化技术

结合上文中的内容，植被混凝土护坡绿化技术是为了满足高陡边坡治理在保护性能及生态恢复两方面的要求而出现的，在实施地表开挖在同时利用硬质高边坡生态绿化，生态料场+制土工厂模式，利用地球创可贴等技术快速针对开挖地表实施生态修复，这一技术主要是指在开挖边坡形成以后，通过种植植物措施来达到对边坡进行防护加固的目标。结合这样的定义，这一技术在实际应用过程中不但能很好的在边坡表层稳定性上达到要求，同时也能有效恢复被破坏的自然植被，从而与周边环境相协调。另一方面，这一技术的实际应用对高陡边坡治理过程中的各类影响因素都做了考量，遵循水力稳定性原则、生态原则、回归自然原则等。为了在经济效益与治理成效上达到预期，利用这一技术来完成高陡边坡的生态治理是非常有必要的。

（二）植被混凝土配方

植被混凝土配方的科学性及合理性是决定这一绿化技术能否在高陡边坡生态治理过程中发挥出预期效果的主要因素之一，对于这一点来说，相关技术人员必须从利于植物生长、提升土壤与岩石的黏结能力两方面进行考量，进而在此基础之上确保这一技术在绿化和保护性能上都能发挥作用。对于前者来说，植被混凝土应能为植物的生长提供必须的水分和营养，对于后者来说，植被混凝土中的水泥是提升这一材料固结能力的主要构成，只有这样，这一材料才能在植物生长初期发挥出抗冲刷能力。

本文主要使用ABS植被混凝土配方来完成具体的施工过程，其主要材料配比如下：基层配方：生植土0.1m3-0.20m3，水泥10-12kg，CBS混凝土绿化添加剂A型5kg，绿化添加剂B菌5kg，腐殖质0.03m3；面层配方：生植土0.10m3-0.20m3，水泥6-8kg，混凝土绿化添加剂A型5kg，绿化添加剂B菌5kg，腐殖质0.03m3。

（三）施工工艺

本项目采用生态袋护坡系统构筑稳定的植物生长的结构护面，结合喷播绿化与栽植灌木对坡面进行绿色防护。让局部反坡处的秃石裸露，使之与周边植物相映成趣。

1、施工技术

生态袋护坡系统针对开挖坡度65°～75°，甚至更大坡度，开挖面基本为未风化或弱风化的岩石边坡；少数碎岩填方造成，填方密实度不够，易发生滑坡和垮塌的边坡，宜采用生态袋生态护坡系统进行防护施工。生态袋护坡系统是最近几年从国外引进的一种目前国内最新的一种边坡防护技术，其核心技术是不可替代的高分子生态袋：一种进口的用由聚丙烯及其它高分子材料复合制成的材料编织而成，耐腐蚀性强，耐微生物分解，抗紫外线，易于植物生长，使用寿命长达70年的高科技材料制成的护坡材料。

图3 三角型生态袋结构

生态袋护坡系统通过将装满植物生长基质的生态袋沿边坡表面层层堆叠的方式在边坡表面形成一层适宜植物生长的环境，同时通过专利的连接配件将袋与袋之间，层与层之间，生态袋与边坡表面之间完全紧密的结合起来，达到牢固的护坡作用，同时随之植物在其上的生长，进一步的将边坡固定然后在堆叠好的袋面采用绿化手段播种或栽植植物，达到恢复植被的目的。由于采用生态袋护坡系统所创造的边坡表面生长环境较好（可达到30-40cm厚的土层），草本植物、小型灌木，甚至一些小乔木都可以非常良好的生长，能够形成茂盛的植被效果。近年被广泛应用于各种恶劣情况下的边坡防护施工以及其他一些防护和生态修复领域。

图4 施工过程中图片

施工前准备。首先，植被混凝土护坡绿化工程的开展应能满足国家现有要求。其次，对于施工过程中可能要应用到的材料及设备应依照其自身特性选择合适的堆放及保管位置，避免周边环境对施工材料的性能产生影响。最后，若边坡未设置截排水工程，那么在植被混凝土护坡绿化工程开展之前，施工方则应首先完成这一项目的施工，避免后续施工过程因此而受到影响。

1、清整坡面。清除坡面中存在的杂草杂物，尽量避免后续施工过程因此而受到影响，保障坡面的平整性，若出现倒坡状况，施工方则应通过浆砌石的方式来找平，为后续施工过程提供便利。

2、镀锌铁丝网铺设。镀锌铁丝网的铺设应依照设计要求来完成，并按照由上至下的顺序，保障坡顶与网的搭接长度、网片间的搭接长度不小于15cm。

3、锚钉施工。按照设计标准测量放线，在钻孔时，施工人员应从垂直坡面或与坡面呈10°～15°上倾角钻入，一次成孔，将孔间距保持在±100mm以内。成孔之后插入锚钉，防止孔内出现杂物或浮土，进而依照设计标准将锚钉与镀锌铁丝网绑扎。

4、喷植施工。在喷植施工开始之前，避免在雨天或温度低于0℃的条件下施工，以免影响到喷植施工质量。所应用到的植被混凝土拌合物应在喷植施工开始之前搅拌完成，且保障搅拌时间在1分钟以上。施工人员应确保喷枪口与坡面距离1000mm左右，并尽量保持这两者之间呈直角，严禁出现仰喷、漏喷等状况。喷植的顺序同样应以由上至下的顺序来完成，喷植厚度应与设计要求相符，最大误差不能超过±20mm。最后，施工方应针对这一施工过程中的用水量进行控制，确保基质能在含水量达标的基础上不会出现流淌的状况。

5、坡面养护。在种子发芽及幼苗期，具体的养护工作应以浇水喷灌为主，这样的养护模式主要是为了保证植被混凝土能处于湿润状态，满足种子及幼苗生长过程中对于水分和养分的需求。这一养护过程的时长应结合坡面植物生长状况来确定，一般情况下不能少于45d。在坡面被植被覆盖之后，相关工作人员应依照《城市园林绿化养护管理标准》中的内容来完成养护工作，需要注意的是，在针对植被混凝土进行浇水喷灌时应严格避免使用高压水头直接喷射的状况，而应使用摇臂喷头移动喷洒，以免坡面的稳定性受到影响。

（四）治理成效

在水土保持方面，植被混凝土护坡绿化技术的应用能通过改变微地形、增加地面植被、改良土壤性质等来达到拦蓄地表径流、减轻土壤侵蚀的目的，土壤的水土保持能力自然能得到有效提升，从而提升高陡边坡的稳定性。在生态效益方面，这一技术的应用能达到恢复生态的目的，高陡边坡周边区域的生态状况都将得到有效的改善，并能为大量的动植物提供生存环境，实现建设工程与自然环境之间的有效协调。在经济效益方面，植被混凝土护坡绿化技术自身具备投入较少、后期维护费用较低等特点，经济效益优于传统的高陡边坡治理办法。对于本文所讨论的石朱桥水库工程来说，因为水库修建所导致的植被破坏、边坡岩石风化状况严重、稳定性较差等问题已经得到了有效的缓解，高陡边坡生态环境已经得到了很大程度的改善。利用植被混凝土护坡绿化技术进行治理之后的边坡状况如图5所示。

图5 石朱桥水库治理后状况

结束语

综上所述，在对高陡硬质边坡治理的难点及现有治理技术应用过程中存在的问题进行论述的基础之上，本文主要从对植被混凝土护坡绿化技术的介绍、植被混凝土配方的确定以及具体的施工工艺等方面对这一技术的应用办法做了研究，在最后一部分内容中，本文也针对这一技术在治理成效上的表现进行了总结。在后续发展过程中，施工方应在尽量保障边坡稳定性及生态环境的基础上对其治理方法进行研究，确保植被混凝土护坡绿化技术的应用能在综合效益上达到预期。