三维植被网预制草毯技术的意义和发展初探

徐一斐， 陈盛彬， 邓阿琴

(湖南环境生物职业技术学院，1a.园林学院;1b.教务处，湖南 衡阳421005)

0 前 言

三维植被网用于植草护坡作为近年来迅速发展起来的一种新型的生物护坡和斜坡绿化技术，受到土木工程界的广泛关注. 三维植被网垫又称三维土工网垫，其独特的立体网包结构，可使植物根系穿过网孔与网筋相互纠结，形成整体板块结构，预制草毯草皮就像卷地毯一样整体起运到需要绿化防护的区域，它能快速恢复生态环境，广泛应用于公路、铁路、河道、堤坝、高尔夫球场、足球场、广场等，是一种高效、快速、经济的新型生态防护技术.

1 三维植被网预制草毯材料分析

三维植被网是采用聚乙烯、聚丙烯或可降解材料等原料，其质地疏松、柔韧，有90%的空间可充填土壤和沙砾.三维植被网产品生产率高，成本较低，强度高、延伸率大、门幅宽、表面网眼尺寸可设计等特点.而三维植被网预制草毯则是以三维植被网为骨架，以植草固土为填充料，植物根系充分伸展并缠结其间，均衡、整齐、舒适地生根发芽，成坪后的草根与网垫、表层土质紧密地结合在一起，由于植物根系可深达地表以下30 ～40 cm，形成了一层坚固的绿色生态复合保护层［1］.

1.1 常用三维植被网原料合成简述如下

1.1.1 底层网

三维网的底层为高模量的基础层，采用双向拉伸技术，保证其强度高，足以防止植被网变形，并能有效地防止水土流失.

1.1.2 表层网

三维网的表层为起泡层，其膨松的网包便于填入土壤，种上草籽帮助固土.

1.1.3 三维网底层与表层的复合

即:底层网—表层网—复合—产品:三维植被网的底层为高模量基础层(双向拉伸平面网)，其强度较高，表层为多层塑料凹凸网包，表层与底层在交接点处经热熔点粘结而成稳定的立体网状结构.它具有一定的热形变性、耐应力开裂、无腐蚀性，化学性能稳定.

1.2 产品原料规格及性能参数

原料规格及性能参数见表1.

表1 产品原料规格及性能参数Tab.1 Product raw material specification and performance parameter

2 三维植被网预制草毯技术的意义

三维植被网预制草毯技术又称为加筋草皮技术，三维植被网植草护坡技术得以发展是由于纯草皮护坡易遭受强降雨或常年坡面径流的冲蚀，而造成边坡不稳定、易导致水土流失甚至山体滑塌等自然灾害，并且三维植被网以其独特的坡表加筋锚固性和植被一起综合作用于边坡，水土流失得到良好的控制，此技术已被许多大型工程采用，并与传统的如台阶式种植、菱形格种植有机地结合在一起应用于护坡绿化，达到防护与美化的双重效果. 三维植被网预制草毯技术的意义可从以下几个方面来分析:

2.1 社会发展的需要

在国家提倡“环境保护与工程建设并重”的前提下，社会的高速发展既要良性进行工程建设，又要对这些自然植被遭受破坏的地区进行恢复与保护，采取快速、长效和强有力的措施控制水土侵蚀与流失，是土工界长期研究的课题.

2.2 生态环境的需要

三维植被网预制草毯技术一方面加固坡面的土层结构，另一方面保证植被的正常生长，该技术工程造价也相对低，是未来边坡生态防护工程技术的发展方向.三维植被预制草毯绿化技术能够快速有效防止泥土流失及净化空气、草叶上有很多气孔，不仅能吸收二氧化碳，也能吸收对人体有害的毒气、毒物、粉尘等. 天气晴燥时，裸地上空的尘埃比草坪上空多13 倍.夏季草坪上空气温比建筑物周围低10 ～15 ℃，比柏油马路上空低15 ～20 ℃;密集的绿草可降低噪音8 ～10 分贝.在雨水的冲刷下，三维植被草坪较好地保护裸露的表土层流失.

2.3 环境景观的需要

随着我国社会经济的迅速增长，高速公路边坡生态防护坚持了“统筹兼顾，效益优先，适度超前，突出创新，注重环境生态的恢复，坚持可持续发展”的原则，使公路建设与生态环境保护协调统一. 高速公路美化绿化，不仅可促进公路与周围环境景观的协调关系，而且可以营造出适宜人的生活工作环境，减少汽车尾气对环境的污染，提高公路的环境质量.为实现“生态环保路”目标，三维植被网预制草毯生态绿化技术将做到“人在车中坐、车在画中行、行一路快车、赏一路美景”，以达到改善公路环境，协调自然的目的.

2.4 三维植被网预制草毯技术的优越性和可行性

在一些坡度较缓的坡面，加筋草皮护坡技术、土工格室等代替六棱花饰或圬工砌体护坡，从而节约成本、快速环保、促进生态绿化恢复，使公路易于融入自然生态的景观. 三维植被网预制草毯新型材料技术的优越性和可行性具体表现如下:

1)三维植被网预制草毯技术采用三维土工网垫作为加筋材料，其独特的立体网包结构，可使植物根系穿过网孔并与网筋相互纠结，形成整体板块结构，能把预植草皮象卷地毯一样整体起运到需要绿化防护的地点，又象铺地毯一样铺贴在需防护的区域，从而达到快速绿化的目的. 在新城市环境景观建设的进程中发挥出不可替代的优越性.

2)三维植被网预制草毯技术可大幅度降低护坡工程的造价，其综合造价是C15 混凝土和干砌块石护坡造价的1/7，是浆砌块石护坡造价的1/8. 三维植被网预制草毯技术可替代混凝土、沥青、块石等永久性的坡面防护材料，用于公路、铁路、河道、堤坝、山坡等坡面保护. 在环境保护和生态恢复工程中起到了不可忽略的作用，在植被护坡技术的研究中不断创新.

3)三维植被网垫是由表层塑料起泡网和高强度底层平面网复合而成的立体结构网，即其表面有波浪起伏的“网包”，能够对填充于网垫的土质有良好的加筋加固作用，减缓雨水的冲蚀，有效地防止水土流失，使植被根系能够保证稳固、健康地生长.三维植被网垫还具有优异的“保温”作用，在夏季可使植物根部的微观环境温度比外部环境温度低3 ～10 ℃，在冬季则正好高3 ～10 ℃，有利于植被均匀地生长［2］.这些分析都表明三维植被网预制草毯技术中的网垫、表土和草坪三者相互协作，完美结合.

4)成功例子如位于湖北省宜昌市城区中心位置的夷陵广场，占地面积5.52 ×104m2，其中草坪面积为3.2 ×104m2，此处原为宜昌市商贸市场.1997年11月8日举世闻名的三峡工程大江截流，宜昌市要举办盛大庆典活动，为此兴建夷陵广场. 由于工期紧，土建工程要在当年10月下旬才能完工，如果按照传统方法种植草坪，短短的十多天内，广场不可能达到景观绿化效果. 于是决定采用加筋草皮技术方案，土建工程与草坪种植同步进行，土建工程完工后马上移植加筋草皮，达到平整快速绿化的目的.

5)在夷陵广场环境景观工程项目中，土建工程完工前两个月，从宜昌市城郊选择一块较平整、肥沃的空地作为坪床，细平整后平铺三维土工网垫，回填1 cm 左右厚种植土(以盖住网包为宜)，然后播撒选用的草种并进行浇水、施肥、除杂草、防病虫害等养护管理.草种播下后10 d 左右时间，开始萌芽出苗;养护管理40 d 后，草坪成坪;60 d 后草坪生长茁壮茂盛，可以开始起草皮、收卷、搬运、移植. 这样有计划有步骤地进行安排工程项目，其操作方式在所有工程项目中是可行的.

3 三维植被网预制草毯技术的研究现状和发展趋势

三维植被网预制草毯护坡技术兼并了土工网垫和植草护坡技术的优点，发挥了双重护坡效果.当边坡的植被覆盖率达到30%以上时能承受小雨的冲刷，当覆盖率达80%以上时能承受暴雨的冲刷.待植被生长茂盛时，能抵抗冲刷的径流流速达6 m/s，其固土护坡能力为一般草皮的2 倍多［3］. 三维植被网预制草毯技术快速成型和长期有效的机制激发了课题的不断深入研究和可待续发展.

3.1 三维植被网预制草毯技术的研究现状

越来越多的城市河流护坡环境景观建设都围绕着“生态环保”概念展开，河流生态护坡工程技术是指采用配有草种的可降解生物纤维编织袋并装进种植土，垒成台阶岸坡，等到植被成坪之后就能够抵抗较大的水流冲刷，从而有效地控制了坍塌现象，保证了坡面的稳定. 美国新泽西州雷里坦河一段河流生态护坡工程经受了一次飓风洪水考验后，证实了土工生态护坡工程应用的可靠性. 在国内，不断吸取国外成功的经验，开始重视并研究了生态环保护坡，有如黄河游览区黄土边坡植被护坡和长江三峡某全风化岩边坡治理采用三维植被网护坡技术，经历了多次大暴雨袭击，边坡完好无损，防护效果明显. 目前国内采取的生态型护坡技术主要有:三维植被网护坡技术、河岸种植绿竹护坡技术、地植生带护坡技术、毯式混凝土草坪护坡技术、挂网客土喷播护坡技术等等. 这些型式的护坡工程有效抑制暴雨径流对边坡的侵蚀，增加土体的抗剪强度，减小孔隙水压力和土体自重力，从而大幅度提高边坡的稳定性和抗冲刷能力，这些有效的、可行的生态护坡型式，是融合了土壤学、植物学、生态学理论的生态防护技术. 对于三维植被网加喷播植草技术已在襄十高速、湘耒高速、长常高速、连霍高速、三峡工程等边坡生态防护工程运用并得到了认可.

三维植被网预制草毯技术的研究运用是属于个别区域试验阶段，例如位于宜昌市城区中心位置铁路坝的夷陵广场就率先采用加筋预制草皮技术方案，一夜之间如此大的广场就变绿，现今的夷陵广场，绿草茵茵、花木葱珑、白鸽翩飞，已成为宜昌市标志性建筑之一. 而对于需要快速成效的土质缓坡防护有待进一步的推广和运用.

3.2 三维植被网预制草毯技术的发展趋势

建国以来，我国的交通事业迅速发展，作为促进社会经济发展的高速公路交通开辟却给自然生态环境和景观带来了一些负面影响和破坏，例如:地表植被遭到破坏，水土流失日趋恶化，严重时造成山体滑坡、泥石流、山洪等危害. 而传统上的补救办法有:砌筑铺设和喷锚封闭护坡、铺设草皮和一般的喷播草种、还有混凝土骨架固坡结合种草籽或植草皮等. 目前边坡绿化防护大力推广三维植被网、喷混植草和液压喷播植草等技术. 这类生物护坡技术具有工程造价较低，既可稳定边坡、又可恢复与改善公路沿线生态环境与景观环境的优点，是未来边坡生态防护的主导方向. 三维植被网预制草毯技术利用生态植被结合土工合成材料，在护坡坡面构建一个具有自身生长能力的防护系统，通过植被的生长对边坡进行绿化并加固. 常用于高速公路固土护坡和大面积广场绿化，省时省工，成坪速度快，景观见效高，覆盖效果好.

在“园林城市”的建设热潮中，城市中的河流护坡建设不但符合“蓄水、引清、航运、泻洪、排涝”等城市河流的基本功能要求，而且还考虑“生态、景观、旅游和对周边环境的呼应”等的功能需求，城市水道能够体现碧水睛天、两岸绿荫、滨江风光的滨江生态景观.城市河流护坡技术也由原来的纯土工措施逐步向生态环保型护坡技术发展，而三维植被网技术的防护效果在河道护坡试验边坡中已得到了证实.

4 结 语

如何开发利用创新型三维植被网预制草毯绿化技术，创建为现代生态防护土工材料绿化的先进技术，并具有生命力强、近期和远期效果俱佳、病虫害少、养护成本低等，以及得到普遍推广创新，是本项目重点研究、探讨的一个重要课题.

［1］许 红，张雪莲.浅谈三维网植被护坡在连霍高速公路安徽段的应用［J］.交通科技，2002，(6):19-21.

［2］阮道红.三维植被网垫在边坡防护工程中的应用［J］.交通科技，2000，(2):14-15.

［3］张宝森，荆学礼，何丽.三维植被网技术的护坡机理及应用［J］.中国水土保持，2001，(3):32-33.