岩石边坡护坡绿化技术应用研究

1、前言

在水利、公路、铁路、矿山等建筑工程建设中，经常有大量的开挖，开挖破坏了原有植被，造成大量的裸露土坡和岩石边坡，导致严重的水土流失和生态环境失衡。如水土流失、滑坡、泥石流、局部小气候的恶化、光声污染及生物链的破坏等。这些工程所形成的边坡靠自然界自身的力量恢复生态平衡往往需要较长时间。土质边坡通过人工防护和绿化可以在较短时间内实现生态恢复，但岩石边坡很难恢复原有植被。随着我国经济实力的增强和人们环保意识的提高，对生态环境的保护与研究越来越重视。国家颁布的《水土保持法》对植被环境保护也有了明文规定。

环境绿化在发达国家比较重视，如美国、法国、加拿大、澳大利亚等到处绿色成茵。边坡绿化日本起步比较早，在工程建设中他们的主导思想是建设与绿化同步进行。边坡绿化常用的方法有钢筋水泥框格法、植生卷铺盖法、客土植生带法、纤维绿化法、生态多孔混凝土绿化法、厚层基材喷射绿化法等。其中客土植生带法、纤维绿化法、生态多孔混凝土绿化法、厚层基材喷射绿化法可用于岩石边坡绿化。但是客土植生带法、纤维绿化法和厚层基材喷射绿化法共同弱点是强度很低不能承担边坡防护作用，并且客土植生带法只能用于缓边坡，纤维绿化法和厚层基材喷射绿化法存在保水性能差、不耐旱等缺点。生态多孔混凝土绿化法强度比较高防护作用好，但也存在两个几问题；为植物提供养分能力差且成本过高，其护坡工程费用大约在20000-30000日元/m2.目前，国内在边坡防护与绿化方面的研究还比较少，多限于模仿和引进国外的边坡防护绿化方法，如国内常用的客土植生带法、生态多孔混凝土绿化法、纤维绿化法等技术。这些技术在日本由于地理位置、气候条件相当优越，很适应植物的生长，所以在日本是比较成功的。我国内陆大部分地区基本上属于干旱气候，研究开发一种适合我国国情，对岩石边坡地既有一定强度和抗雨水冲刷能力达到防护作用又长期适应植物生长达到绿化目的的环保新技术是工程技术人员当前的紧要任务。本文对三峡大学专利技术“植被混凝土边坡防护绿化技术”在高陡岩石边坡上的应用进行了研究。

2、工程实例概况

高坝洲水利枢纽大坝右肩至下游王家冲段高陡岩石边坡，与下游航道平行，与升船机毗邻。坡底长260m，坡最高处达80m，倾角70——80°，面积14000m2，岩石为灰岩，灰岩夹薄层不发育，边坡走向40°，NW倾向，岩面为开挖新岩石。高陡岩石边坡每12m分一个码道。该地区属亚热带气候，年平均降雨量1200mm，最热月平均气温7月是28.8℃，最低月平均气温1月是3.0℃。如图1所示（略）。

3、植被混凝土边坡防护绿化技术简介

植被混凝土护坡绿化技术是采用特定的混凝土配方和种子配方，对岩石边坡进行防护和绿化的新技术。它是集岩石工程力学、生物学、土壤学、肥料学、硅酸盐化学、园艺学和环境生态等学科于一体的综合环保技术。植被混凝土是根据边坡地理位置、边坡角度、岩石性质、绿化要求等来确定水泥、土、腐植质、保水剂、混凝土添加剂（三峡大学专利技术）及混合植绿种子的组成比例。混合植绿种子是采用冷季型草种和暖季型草种根据生物生长特性混合优选而成的。植被混凝土边坡防护绿化技术具体做法是：先在岩体上铺上铁丝或塑料网，并用锚钉和锚杆固定。将植被混凝土原料经搅拌后由常规喷锚设备喷射到岩石坡面，形成近10cm厚度的植被混凝土。喷射完毕后，覆盖一层无纺布防晒保墒，水泥使植被混凝土形成具有一定强度的防护层。经过一段时间洒水养护，青草就会覆盖坡面，揭去无纺布，茂密的青草自然生长。植被混凝土护坡绿化技术可以一劳永逸地解决岩坡防护与绿化问题。故此，我们又称工程绿化技术

4、植被混凝土边坡防护绿化技术在高坝洲的应用

4.1高坝洲工程植被混凝土的配比

高坝洲工程植被混凝土由水泥、土、腐植质、长效肥、保水剂、混凝土添加剂及混合植绿种子7种组成。水泥是形成强度达到工程防护目的的固结材料，一般采用425#大坝水泥；土是营造植物长期生长提供养分储存养分的基础材料，一般采用壤土或沙壤土（含砂量不超过5%）；腐植质是优先为植物提供养分和产生植物根系生长空间的基础材料，一般采用酒糟、锯末、秸干纤维等；长效肥是为植物生长提供长期效力的复合肥，一般采用尿素、生物肥、化学复合肥；保水剂是水分丰裕时吸收水分，天气干燥时为植物提供水分，一般采用粒度100目的保水剂；混凝土添加剂是三峡大学绿野环保工程有限公司专利产品，主要功能营造植物生长环境；混合植绿种子采用冷季型草种和暖季型草种，混合根据生物生长特性优选配制。

4.2.2植被混凝土喷射厚度

植被混凝土的厚度应满足边坡防护强度、抗雨水冲刷能力要求和适应植物长期生长要求。为了满足这两个要求，考虑到高坝洲王家冲段高陡岩石边坡完全是新鲜开挖岩面，我们设计植被混凝土喷射厚度为10cm.并且分基层和面层二次喷射，基层喷射厚度为8cm，面层喷射厚度为2cm.混合植物种子只拌合在面层喷射。

4.2.3混合植物种子的确定

高坝洲王家冲段高陡岩石边坡紧邻大坝坝头，不仅满足四季长绿要求，还满足景观设计要求。故此，混合植绿种子采用冷季型草种和暖季型草种并根据生物生长特性混合优选而确定。采用节水草、黑麦草、狗牙根、羊胡子草、白三叶。

4.2.4主要施工机械

（1）粉碎机；（2）搅拌机；（3）空压机；（4）混凝土喷射机；（5）升降机；（6）手风钻；（7）高压水泵；（8）吊篮。

4.2.5施工工艺流程

主要施工工艺流程如图2所示。

（1）修筑天沟及排水沟。在边坡四周、码道、边坡纵向每20m设置排水沟。

（2）清理、平整坡面。清除坡面淤积物、浮石，打掉突出岩石，使坡面尽可能平整，再用高压水枪清洗坡面，使坡面有利于植被混凝土和岩石的完全结合。

（3）铺设固定复合网。铺设固定复合网的目的是增强护坡强度、形成加筋植被混凝土，一般采用Φ20mm钢筋按1.5m×1.5m交叉锚固，锚杆长30-80cm.

（4）搅拌植被混凝土。根据搅拌机大小，按植被混凝土的配比计量拌合。在面层喷射层拌料时加入混合植物种子。

（5）喷射植被混凝土。要求喷枪口距岩面1m左右，加水量应保持植被混凝土不流不散。分基层和面层二次喷射，在基层喷射过程中，应注意第二次找平。

（6）覆盖无纺布。在面层喷射层完成后，覆盖28g/m2无纺布进行保墒，营造种子快速发牙环境。

（7）喷水养护。在养护期应当保持植被混凝土呈湿润状态。喷水设备应采用喷雾喷头移动喷洒，杜绝高压水头直接喷灌。一般养护期为植物覆盖地面为限（50天左右）。

5、工程防护与绿化实效

5.1植物生长与绿化效果

喷射施工完成后，经保墒养护6天，混合植物种子中冷季型草种优先发牙，随继其它草种陆续发牙。由于植被混凝土配方的合理应用，植物生根快，长势旺。由于采用混合植物种子的生物生长特性的合理搭配，植物生长在抗旱、抗病虫害方面表现出良好的性能。50天绿草成坪，完全覆盖岩石坡面。此后基本上不必人工养护，可以自然生长。

5.2抗暴雨冲刷与边坡防护能力

喷射施工完成后经养护48小时，植被混凝土就会产生一定的强度。6天后就能抵抗暴雨冲刷。由于植被混凝土厚度和密度的控制，其渗漏性能比较弱。因而有利于岩石坡面和植被混凝土之间的胶结。一年来经过风吹雨打、烈日暴晒植被混凝土没有发现裂缝和脱落现象。

6、结语

（1）植被混凝土边坡防护与绿化技术经过诸多工程的应用、自然气候和植物生长周期的检验，证明植被混凝土在岩石边坡防护作用和绿化效果是满足设计要求的，技术是令人鼓舞的。

（2）岩石边坡绿化是一项新兴边缘学科，它涉及岩石力学、生物学、土壤学、肥料学、硅酸盐化学、园艺学和环境生态学等多个学科。此学科在我国刚起步，目前从事该学科的研究人员很少。还有许多工作问题需要试验、需要研究、需要创新。