植生毯在陕北黄土地区隧道洞顶施工技术研究

吴晓明，杨静媛，张 伟，薛军秀

(陕西交通控股集团有限公司，陕西 西安 710065)

近年来，随着绿色公路理念及品质工程建设深入人心，相比于工程防护，生态防护在项目建设中占据越来越重要的地位。欧哲[1]对混凝土锚喷边坡植被恢复施工技术研究，有效的提高了混凝土坡面保水保墒的能力。马贵友[2]将水保植生毯技术与其他坡面防护应用效果对比分析得出水保植生毯对边坡形成整体覆盖效果较好，坡面抗风蚀能力增强，节约资源，后期维护简单。叶合欣[3]通过植生毯室内抗冲流速试验分析植生毯设计抗冲流速显然高于护坡草皮的抗冲流速。黄锦林[4]将植生毯应用于南雄市浈江干流治理工程，护坡实施效果良好。姚凯[5]采用模拟试验装置，对比试验表明植生毯坡面抗侵蚀能力相比裸露坡面明显提高，坡面几乎无侵蚀发育，稳定性较好。植生毯作为一种生态防护方式越来越被大众所接受并应用与工程施工，这些研究为植生毯的应用提供了良好的借鉴经验。高速公路建设过程中会对植被产生不可逆的破坏，特别是隧道的开挖削坡使原有的地貌发生改变，坡体植被破坏严重。如何将植生毯应用于高速公路隧道洞顶施工，减少隧道开挖削坡造成的生态环境破坏及水土流失，目前研究较少，可借鉴经验较少。针对植生毯在陕北黄土地区刘家崖隧道洞顶草籽优选及配比、防护方案设计、施工工艺研究、施工质量控制等方面归纳总结，研究总结出植生毯在陕北黄土地区隧道洞顶施工技术要点，植被恢复及水土保持效果显著。

1 隧道工程概况

刘家崖隧道起点位于延川县永坪镇刘家崖村，终点位于延川县永坪镇董家湾村，整体近呈北西-南东向，是一座越岭分离式中隧道，技术标准为双向四车道。左线隧道进出口均坐落于坡积体上，洞口稳定性差；右线进出口位于黄土梁峁区的黄土陡坡中，周边冲沟分布，地形坡度相对较陡，自然坡度45°～50°，自然坡体整体稳定性较好。洞口围岩主要为离石黄土(Q2eol)土质较致密，局部夹古土壤层，硬塑-坚硬，垂直节理发育；围岩稳定性一般，洞口开挖易坍塌，侧壁有时失稳。洞口斜坡地段自然边坡稳定，在雨季或工程条件下湿陷性黄土洞口仰坡易发生小范围滑塌，同时洞口段湿陷性黄土的地基稳定性较差。

2 植生毯工作原理

植生毯是将植物纤维或合成纤维毯与不同草籽加工成网孔合理并锚固至坡面的水土保持产品，洒水养护成草坪。结合陕北黄土地区隧道洞顶实际施工情况，将传统植生毯的施工工艺进行改进。

2.1 植生毯草籽优选及配比

植生毯草籽选择结合陕北黄土地区自然气候条件，在满足根系、繁殖能力、抗旱、耐盐碱等要求的同时考虑固土护坡的效果及隧道洞顶景观的丰富。充分对比分析，刘家崖隧道洞顶施工植生毯草籽选取如下。

波斯菊：一年生草本植物，自播能力强，花色鲜艳。

柠条：多年生灌木，耐干旱瘠薄，抗盐碱。

紫花苜蓿：繁殖能力强，根系发达，抗干旱。

配比：波斯菊∶柠条∶紫花苜蓿=2∶2∶1，30 g/m2。

2.2 植生毯特点

(1)根据当地的气候和地质条件选择适宜的草种，满足不同地区不同自然环境下的植物生长，特别是自然环境比较恶劣的地区。

(2)装卸、运输方便，施工工序少，过程简便，难度低，安全性高，可以缩短工期节约造价。

(3)施工快捷，针对工期短、质量要求高、施工地形陡峭的边坡，植生毯适应性强、施工效率高，与传统工艺相比，其施工速度可提高十几至几十倍。

(4)植生毯防护将植物与坡面组成牢固的复合体，复合体从坡顶到坡脚的连续构造，对雨水具有一定程度的耐冲性，有效缓解了雨水对坡面的冲刷。大幅度提高水土流失治理效率和效果。

(5)保种、育苗维系植物生长，使种子在夏季高温时免受紫外线的侵害，在冬季起保温作用，在春、秋两季种子生长期起保水作用。有效呵护植物种子萌芽、出苗、叶，植生毯逐步降解成为地表腐质层，可以涵养土壤，有效的改善表层土壤结构。

(6)防护效果明显，铺设植生毯后，2～3 d种子开始发芽，4 d芽苗清晰可见，20 d绿化效果明显，45 d后成坪。

2.3 植生毯隧道洞顶防护方案设计

刘家崖隧道左线出口右侧边坡，为防止水土流失、稳定坡面，施工植生毯。具体施工设计如图1所示。

图1 刘家崖隧道左线出口右侧边坡设计方案

3 植生毯施工控制

3.1 施工工艺

清除边坡垃圾-平整边坡-洒水-撒播草籽-开沟-铺设植生毯-浇水-养护管理

3.2 施工中质量控制要点

(1)清除边坡垃圾

刘家崖隧道洞顶为回填土坡面，第一步施工为清除边坡表土中的建筑垃圾、石块和植物残枝、残根等垃圾。

(2)平整边坡

垃圾清运结束后，边坡上的较大的土块需要敲碎或深埋，然后在边坡上撒施复合肥料，如果土壤养分很低的时候可以加入适量的农家肥，用量为20～30 g/m2。然后用铁耙将边坡搂平耙细，这样即有利于肥料均匀的挂载边坡，不致于大量滑落到坡脚，更能使植生毯与边坡高度贴合。

(3)洒水

整地结束后用雾状水洒水浇灌，直至渗水厚度至少10 cm，本环节要注意一定是来回反复喷洒，以保证回填土塌实，并且浇灌均匀。

(4)撒播草籽

浇水后次日，将波斯菊+柠条+紫花苜蓿(2∶2∶1，30 g/m2)均匀撒播于边坡上。

(5)开沟

开沟的主要作用是为了固定植生毯顶端。沟的规格是15 cm宽×20 cm深，长度具体根据边坡实际情况确定。

(6)铺设植生毯

将植生毯一端置入沟内填土压实后，沿边坡自上而下展开植生毯，尽量使植生毯与地面高度贴合，随后用木楔将植生毯固定在边坡上，植生毯铺设的边缘接触要保持整齐一致。两块植生毯连接处用U形铁钉各钉一块边沿与坡面垂直固定在坡面上，坡脚处的植生毯依然采用开沟填土镇压以防止被风掀起。铺设完毕不允许随便解开植生毯，以便确保种植的种子正常发芽和生长。

(7)浇水

植生毯铺设后一定要再一次浇水，使植生毯湿润以利于草坪快速发芽。

(8)养护管理

结合天气情况，做好日常养护工作。

4 洞顶植生毯施工效果

刘家崖等四处隧道施工植生毯的坡面在施工当年草籽出苗率较高，成坪率快，7、8月份陕北地区降雨较多，草籽逐渐出苗减少雨水对坡面的冲刷，有效将洞顶坡面的裸露黄土稳定。

一年后植生毯生长效果，边坡红线左侧为植生毯绿化施工，草坪覆盖率极高，小斑秃处植生毯网依然完好，防水土流失及雨水冲刷能力依然存在，右侧为栽植连翘(高50 cm，冠25～30 cm，16株/m2)，黄土明显可见。

5 结 语

刘家崖隧道左线出口右侧边坡施工植生毯，将隧道边坡坡顶与坡底形成牢固的一体，提高了雨水的耐冲性，有效缓解了雨水对坡面的冲刷，大幅度提高水土流失治理效率和效果；其余三座隧道施工植生毯坡面植被恢复及水土流失防治效果明显，植生毯在陕北黄土地区隧道洞顶施工的成功应用，为黄土地区高速公路隧道出入口坡面防护施工质量控制及生态恢复提供了有效借鉴。

对植生毯的研究目前总结了施工期当年与第二年的生态恢复情况，未能从全寿命周期进行分析研究，需在植生毯生产设计、施工工艺、长期的生态恢复效果等方面进行更加细致的研究，将植生毯的使用更加贴合于实际施工中去。