边坡植物防护专利技术分析

■李硼飞 ■国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏 苏州 215500

1 引言

对边坡表层进行植物防护是一种对施工工艺要求不高、成本不高以及防护效果非常不错的边坡防护方式。国际上通用的认知是“独立使用植被或者利用植被与土木工程相互融合的方式，以实现降低对坡面的破坏与侵蚀的目的”。

在边坡表层结构相对稳定时，依靠植被的根茎依附在边坡的土壤上，以及植被根茎之间的交叉缠绕以实现对坡面的加固和增加坡面对雨水的抗冲洗能力。植物防护不仅仅可以对边坡进加固、降低边坡水土流失的速度，而且实现了空气的净化、环境的美化，提高了边坡的安全性，因此边坡植物防护对经济上的效益、社会上的效益以及生态上的效益具有突出的优势。现今，政府与民众都具有提高环境条件和改善自身生存空间的意识，植物防护已经逐渐成为边坡防护的一种发展方向。

植物防护通常是利用种植草、灌木或者铺上草皮，同时还可以与堆砌的石块或者预先定制的网格状混凝土相配合。边坡植物防护是一种边缘性学科，其形成一门学科进行研究还是最近二十几年的事，但是其涉及了许多其他种类的学科，比如工程力学、生物科学、园艺设计科学、环境生态科学等。一九九四年九月在英国牛津第一次举行了以植物护坡为会议主题的国际会议。

2 边坡植物防护技术发展趋势

在确定了边坡植物防护这一技术领域后，在中国专利文献检索系统数据库(CNABS)、德温特世界专利数据库(DWPI)中以关键词和IC、EC 分类号进行检索，检索对象定义在全球公开日或公告日2014 年7月6 日之前的发明和实用新型专利申请，检索后对检索结果进行分析。

2.1 专利申请区域分布状况

图1 边坡植物防护专利全球分布情况

图1 是边坡植物防护专利全球分布情况。从图1 中对边坡植物防护专利申请区域分析可以得出，到目前为止，日本相关专利申请量占比位居全球第一，为54%，超过其他国家申请量总和，其次是中国、韩国、欧美国家。

2.2 边坡植物防护技术分支

边坡植物防护技术领域的专利申请，主要可以分为:(1)在坡面上形成预制砖、块类或网格结构并配合种植草灌木;(2)传统植物防护;(3)边坡喷播技术;(4)其他边坡植物防护技术。其中相关技术种类专利申请量的比例分布如图2 所示。

图2 各类边坡植物防护技术在专利申请中的数量分布

从图2 中各类边坡植物防护技术在专利申请中的数量分布可以得出，在边坡植物防护这一技术领域，通过在坡面上形成预制砖、块类或网格结构(含同时种植草灌木的)这一技术是应用最为广泛的，其次为传统植物防护和边坡喷播技术。

图3 边坡植物防护专利申请年度发展趋势

2.3 主要国家边坡植物防护技术发展过程

边坡植物防护专利申请年度发展趋势如图3 所示，图3 主要是针对1990 年以后全球以及各国家、地区的专利申请量进行分析。从图3中可以看出，1990 -1995 年间，全球关于边坡植物防护的专利申请量非常少，而随着时间的推移，全球的专利申请量呈现明显的上升趋势。从图中可以看出，坡面绿化技术起源于日本和欧美等发达国家，日本和欧美是世界上较早进行高速公路建设的国家，在进行大量的基础工程建设时，有意识的对建设过程中遭到破坏的边坡进行修复和绿化。

二十世纪五十年代后期，日本的经济进入到了飞速发展的时期，随着日本国内的新干线、公路等这种大规模基础工程的建设而兴起的坡面绿化法，日本的植物防护技术主要集中在厚层基础材料喷射方法，框架格植物绿化方法(包括预制型框架格、现场浇注框架格)、绿化网等。

为了预防河岸被水流冲击，同时出于对环境保护的目的，1995 年日本逐渐开始对多孔型混凝土种植植被进行研究。日本在坡面绿化初期，采用外来草种的植生盘用于治理坡面，例如专利JPS52126002 A 公开了一种植生用组成物，以用于种植草物来治理边坡;JPS53105005 A实现了纤维土绿化方法，其体现了岩体型坡面的绿化工程的起源，其思想就是日本早期开发的厚层基础材料喷射方法，即是在坡面附着一层可以保存水分和营养的类似自然界土壤的基层材料。JPS54142823 A开发的喷射种子法，由于高速公路的发展需求而得到广泛的应用以及建设发展需要，日本从美国引进了一种压力喷射播种机械，把当时一种非常先进的注液压式喷射播种技术(专利公开号US3971223 A 19760727)在高速公路旁的边坡进行修复和绿化而得到广泛的使用;二十世纪八十年代后期，日本还从法国引进可以连续纤维加筋土方法(专利公开号 FR2587383 A1 19870320)，然后利用它与现有的坡面绿化工艺方法相组合使用;二十世纪九十年代，日本开始研究回收废弃物制成的有机材质用于喷射的基础材料，研究成果取得了重大的进展。

欧美国家在边坡生态治理上所采用的常用方式是先将边坡整理平缓，然后铺上土层，利用液压式喷射播种、表面覆盖麦秸秆、干草、框架格、带孔砖(或砌块)等各种有利于边坡防护和绿化的施工措施，逐渐在欧美以及日本等经济发达、基础设施建设完善的国家得到了大量的研究以及推广使用，比如，采用阶梯方式种植植被、框架格种植植被、三维网格种植植被以及客土喷射播种方式等，这些工艺都被收纳到了公路建设技术标准中，并且制定了大量的设计和施工过程的规范，体现了在基础设施的建设过程中环境的恢复和保护受到了人们的重视。目前，主流的两种植被种植模式包括:高养护类型——湿式快速喷射播种植草工艺(以美国为主)，高投入类型——客土喷射播种工艺(以日本为主)。

国内基础设施建设比较晚，导致对植物护坡技术的研究起步相较于国外比较晚。二十世纪九十年代以前，通常采用人工扔撒草籽、挖穴或挖沟播种、表面铺设草皮、片石形成骨架进行种植草物等护坡措施，而后对液压式喷射播种技术进行了研究。经过近十几年的研究和发展，我国各地区建设的高速公路、铁路等工程的边坡广泛的采用了液压式喷射播种技术。二十世纪九十年代，我国引入土工材料植草防护工艺，而且与塑料工艺制品厂合作，研究出了各种样式的土工材料的产品，比如，三维植物种植网、网格栅等，在基础设施中结合现有的种草植草技术得到了广泛的应用。随后引进了湿法喷射播种工艺，在此基础上还研发了基于边坡厚层基础材料喷射播种植被的成套工艺，同时采用经过改良的喷射播种机械把混凝土和基础材料按比例的混合喷射到需要护坡的坡面上。

3 结语

国内对边坡防护技术的研究时间还很短，同时还缺少对日本的客土喷射播种工艺体系进行系统的研究和总结，并未制定出设计和实施规范，同时也缺少质量检验标准，对防护后的边坡也没有进行作用与效益的分析。因此急需开展客土喷射播种工艺与现场工程之间的实践，研究其与国内的环境之间结合方式是当务之急。

［1］胡福强等.高速公路边坡植物防护技术研究［J］.现代园艺.2011(13).

［2］陈江南等.高速公路边坡水土保持植物防护设计方案探讨［J］.水土保持学报.2002，16(3).