岩石边坡防治的生物技术措施

曾昭蓉， 孙金坤

(攀枝花学院土木与建筑工程学院, 四川攀枝花 617000)



岩石边坡防治的生物技术措施

曾昭蓉， 孙金坤

(攀枝花学院土木与建筑工程学院, 四川攀枝花 617000)

【摘要】研究与探讨岩石边坡防治措施中与生态环境协调发展的生物措施。结合安徽省公路恢复和改建项目G205路段关于边坡防治的工程实践，探讨岩石边坡的生态特点、生物防治措施的功能、生物防治措施的基本技术手段、生物防治措施的前景展望等，以期对相关岩石边坡防治提供有益的技术参考。

【关键词】岩石；边坡；防治；生物措施

在建筑工程中，由于大量开挖的存在，导致原有植被的破坏从而形成了存在极大安全隐患的边坡。相比土质边坡可以通过人工养护和绿化在较短时间实现生态恢复，岩石边坡因其自身特点难以恢复原有的生态环境，致使边坡存在极大的失稳风险。传统的岩石边坡防治措施如喷锚、挡土墙等虽然能有效确保边坡的稳定，但与周边的景观协调性差，满足不了现代城市景观和人们追求舒适居住环境的要求。同时这些措施也没有系统地以恢复生态学理论为基础进行全面整体规划。随着时代的变迁，岩石边坡防治的生物技术措施日益彰显其发展潜力。

在国外发达国家，岩石边坡的生物防治措施应用历史较长，因此对之有较明确的定义，即“用活的植物，单独用植物或者植物与土木工程和非生命的植物材料相组合，以减轻边坡的不稳定和侵蚀”[1]。近年来随着我国经济技术的发展，对环境保护的意识与日俱增，岩石边坡防治的生物措施也得到了学者以及工程技术人员的广泛重视。

1边坡防治生物技术措施的主要功能

生物技术措施作为重要的边坡防治手段，能极大地改善工程建设的生态环境，创造良好的经济效益、社会效益和环境效益。生物防治措施的主要功能体现在：首先是边坡加固功能，如植物深根的锚固作用、浅根的加筋作用、降低坡体孔隙水压力提高土体的抗剪强度等；其次，可以控制土壤侵蚀，保持水土，降低噪声和光污染，保证行车安全；第三能有效促进有机污染物的降解，净化大气，美化环境。

生物防治措施在边坡治理中所体现出来的将工程防治与环境保护相结合，既满足了工程实践的需要，也达到了保护生态环境的可持续发展思维模式，使得这一措施在工程界的应用趋势日渐明朗。

2岩石边坡的生态特点

(1)不具备植被生长必要的土壤条件及养分。岩石边坡不同于土质边坡，它不具备植被生长所必需的土壤环境，无法直接进行种子散播或绿化措施。即使采用铺草皮的方法或者目前国内广泛应用的液压喷播，但由于喷浆与坡面岩体的黏结很差，防护效果也不理想[2]。另外岩体的保水功能很差，含有的活化养分较低，植被很难从边坡岩层中得到水分及养分供其生长发育。

(2)需研制适合岩石边坡的生态材料以供植被生长。由于岩石边坡没有土壤，无法提供植物生长的必要条件，而岩石自身条件是既定的，只能通过寻求更为适合的生态材料或者改良的植物生长方式、改良施工方式以求达到护坡的优良效果。

(3)边坡自身坡度大。在公路、铁路工程中的岩石边坡，一般设计坡度都在1∶0.75以上，有的可以达到1∶0.3[2]。而这一特点使得要在边坡上进行生物防治，对植物本身的抗倾覆能力是一巨大考验。同时由于边坡坡度较大，雨水流速较大，在降雨过多的地区使得植被易被冲刷，坡面自然风化而得的土壤颗粒也很难继续留于坡面；而在干旱地区雨水也因为坡面较陡而不能渗入坡面也使得植被难以生存，这对选择适合的植物又是一巨大的考验。

3岩石边坡防治主要的生物措施

传统的边坡生物防治措施中应用较广的有人工种草、铺草皮、三维植被网植草护坡、植生袋(带)护坡等[3]，这些措施经济性好且护坡效果显著，但更适用于土体边坡或弱风化的岩石边坡。一旦边坡自身条件限制，则对植物的选择就有了更高的要求，所以生物防治措施也需要在传统植被防治基础上作出相应的发展才能顺应不同边坡错综复杂的状况。适用于岩石边坡的生物措施主要有[4]：

(1)植被混凝土。主要由多孔混凝土、填充材料、表层土三部分组成。

(2)水泥生态种植基。这是由固体、液体和气体三相物质组成的具有一定强度的多孔人工材料。固体物质包括粗细不同的土壤矿物质颗粒(选用适合于植被生长的土壤)、胶结材料(一般选用低碱性水泥如42.5普通硅酸盐水泥、砂)、成孔材料(如稻草秸杆)、肥料和有机质等。

(3)适用于岩石边坡防治的生物措施还有[5-6]客土喷播护坡技术、六边形混凝土空心砖植物护坡技术、浆砌片石骨架植草护坡技术等，这些技术实施手段也在近年来得到较成熟的发展。

上述生物防治措均依赖于为植被赋予岩体所不具备的生态基使其再生，从而达到边坡防治及生态保护之效应。但它们又各有不足之处，如植被混凝土技术虽然可以一劳永逸地解决岩坡防护与绿化问题，但成本过高；六边形混凝土[6]不能全覆盖护坡，易出现局部斑秃等。工程实践中需要综合权衡工程实况，进行合理地选择，以求扬长避短。

4工程实例

以安徽省公路恢复和改建项目(第Ⅲ批)G205屯溪至省界N24.2合同段边坡防治工程为例。

4.1工程概况

该合同段是连接皖浙的主要干道之一，起点与徽杭高速公路黄山市连接线相接，向北延伸与黄山市城区道路、S103、S326相连，终点至皖浙省界处。合同段完成以后主要承担区域间的经济流通与高速公路的集散功能，并在一定程度上充当着重要县乡公路角色。项目的建设对加快皖南地区旅游资源的开发、大力发展旅游经济具有重要意义。

4.2边坡隐患

合同段工程不良地质现象主要有滑坡和崩塌。其中有两处大型滑坡：一处是K27+850-K27+895，另一处是K29+840-K29+870。而且本工程工期跨度大，修建过程跨越两个雨季，开挖造成的裸露岩石边坡在雨季存在极大的失稳风险，均须采取有效防治。

4.3防治措施

早期设计中，共提出浆砌片石拱形护坡、挡土墙、生态防护3种岩石边坡防治措施。但考虑合同段紧靠著名的黄山风景区，生态环境的保护尤显重要，经多方反复论证，为尽量保证防治效果明显、生态环境协调发展，最后提出3种方案综合利用：在路基以下采用经济性较优且施工效率高的浆砌片石拱形护坡、挡土墙；在路基以上的岩石边坡采用生态基植草、植被混凝土的生物防治措施，并施以SNS主动网防护及GPS2型主动网防护，以便在植被生长完成前进行主动防护，挡住落石保证过往行人及车辆安全。

4.4施工组织

(1)生态基材植草施工。清理平整坡面，布置锚杆孔位，用风钻凿孔，采用水泥浆固定锚杆，铺设、固定镀锌网，拌合基材混合物，把绿化基材、纤维、种植土及混合植被种子按设计比例依次倒入搅拌机搅拌，用人工上料方式把基材混合物倒入混凝土喷射机。首先喷射不含种子的基材，然后喷射含种子的基材混合物2cm。前期养护60d左右，每天养护2次，早晚各一次，避免在强烈的阳光下喷水养护。

(2)植被混凝土施工。先在岩体上铺铁丝或塑料网，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，形成厚度10cm左右的植被混凝土。喷射完毕后，覆盖一层无纺布防晒保湿，水泥使植被混凝土形成具有一定强度的防护层。在施工完成后的8h内进行3～4h的表层养护，再经过一段时间的持续洒水养护，待青草覆盖坡面，揭去无纺布，使茂密的青草自然生长。

4.5防治效果回访

该路段施工完成已近3年时间，据统计路基，采用生物措施进行防治的岩石边坡未出现过大型滑坡，植被生长状况良好，不仅为过往旅客营造了良好的视觉景观，又使该路段生态环境逐步恢复，并随着时间推移植被的生长对边坡的防治效果越是加强。

5展望

从上述岩石边坡防治工程实例的施工过程中，并不难总结生物防治措施对于环境保护的优越之处，但相比于传统的防治措施，其经济效益不高、施工周期长、养护时间长、防治效果无法立竿见影等不足也无法回避。因此，生物措施在岩石边坡防治的应用中也有不得不思考之处。

(1)自从边坡开展生物防治以来，多是从国外引进生态修复理论和技术方法，而结合我国实际情况的理论和技术研究还很缺乏，相应配套的规范和技术规程也不完善。

(2)岩石边坡的生态条件非常脆弱，因此植物生长所需要的人工基质和能够适应岩石边坡恶劣环境生长的植物是生物措施应用于岩石边坡防治的关键问题。

(3)应针对不同的地质情况、不同的气候条件选择合适的防治方式，以实现防治意义及经济效益，所以对不同防治方法适用范围的研究也是一个重要课题。

(4)现在学者的研究及工程应用中多是对较为缓和的边坡开展生物防治，而对于一些高坡度岩石边坡的生态修复则相对较少，高坡度岩石边坡的特殊地质状况是对今后生物防治技术的巨大考验。

6结束语

生物技术措施要真正达到预期的防治效果还应遵循边坡稳定原则、协调性原则、生态自然修复与景观再造相结合原则、生态效益、社会效益和经济效益统筹兼顾原则等，并从规划、设计、施工、规范完善、维护等多方面综合权衡才能使边坡防治与环境保护达到协调发展。

参考文献

[1]中国科学院地学部.中国数字地球[J].科学新闻周刊，1999(4).

[2]张俊云，周德培，李绍才.岩石边坡生态护坡研究简介[J].水土保持通报，2000(8).

[3]范志平，曾德慧，余新晓.生态工程理论经基础与构建技术[M].北京化学工业出版社，2006.

[4]张俊云，周德培，李绍才.岩石边坡生态种植基试验研究[J].岩石力学与工程学报，2001(20).

[5]肖建波.客土喷播技术介绍[J].北京水务，2009(4).

[6]赵警卫，芦建国，王荣华.七种生态护坡在高速公路边坡的应用效果[J].公路，2006(1).

[作者简介]曾昭蓉(1988～)，女，硕士研究生，助教，主要从事土木工程与地质灾害防治中的力学问题研究。

【中图分类号】U213.1+5

【文献标志码】B

[定稿日期]2016-03-28