工程边坡生态防护技术研究综述

黄河

（岳阳市公路桥梁基建总公司，湖南 岳阳 414000）

0 引言

随着我国基础设施建设的快速增长，在市政道路、房建等工程建设过程中难以避免会形成大量裸露边坡，对于没有支护的人工边坡，如不进行妥善处理，会严重破坏自然生态环境。因此对裸露边坡实施生态防护具有重要的社会及工程意义。

1 边坡生态防护研究概况

1.1 国外研究进展

在国外，欧美国家很早就意识到在工程建设过程中注重边坡生态防护。1953年，美国最先发明了喷播植草机，1965年，美国制定了公路绿化标准，上世纪八十年代，美国发明了三维植草护坡技术，从此液压喷播技术在美国广泛使用[1]。1960年日本引进液压喷播技术，通过几十年发展，取得了较为理想的效果。且目前的技术尽量采用纯植物方式对边坡进行生态防护，从而减少对环境的污染，材料也易于降解。

1.2 国内研究进展

我国边坡生态防护技术发展起步较晚。上世纪90年代前多采用铺草皮、移植苗木或撒草种等传统方法进行护坡，这些方式简单，效果差。随后，我国从国外引入了客土喷播技术，首先在华南地区进行试验；2000年我国学者提出了厚层基材喷播技术，该技术达到了国际先进水平；2002年我国学者发明了植被混凝土生态护坡技术[2]；2004年朗煜华从日本引进土壤菌绿化法并将其运用在江珠高速上[3]；2019年叶建军团队提出湿喷植被混凝土生态防护技术，并取得理想的效果[4]。目前，边坡生态防护在我国越来越受到重视，新成果也不断涌现。

2 边坡生态防护机理

2.1 防止侵蚀

降雨时，雨滴直接击打坡面产生的分裂力会使坡面土体颗粒分离飞溅，而雨滴汇集又会产生坡面径流对坡面产生冲蚀，两者共同作用会造成边坡土体颗粒大量流失。当坡面被植物覆盖时，植物能吸收雨滴大量的冲击能并发挥缓冲作用；当坡面存在落叶等腐殖质时，未被茎叶拦截的雨滴直接击打在落叶上，避免雨滴与坡面直接冲击，且落叶还可以减缓坡面径流速度，截留土体颗粒，防止雨水侵蚀坡面。

2.2 加固边坡

稳定边坡主要靠植物根系力学效应，植物根系的力学效应由浅根的加筋作用以及深根的锚固作用组成。植被浅层根系在边坡坡面表层土中错综盘结，从而形成具有加筋效应的加筋土坡面，能有效提升坡面稳定性。而深根嵌入边坡内部岩土层，形成类似锚杆（索）加固的锚固体系，进一步提升了坡面表层与坡体间的联系，提升坡体整体稳定性。同时根系还可吸收土体内的水分，从而有效降低坡体土壤孔隙水压力，提高土体抗剪强度[5]。

3 边坡生态防护种类

3.1 客土喷播植草

客土喷播是指将种子、肥料、木纤维等与较稀种植土拌和制成黏土状混合物，再将混合物喷射至坡面，客土喷播技术能够适应各类边坡。随后，在喷播植草技术的基础上，又衍生出CF纤维网喷播、挂网喷播等技术[6]。客土喷播技术适用范围广、基材性质统一、复绿效果好、施工方便。

3.2 植被混凝土

植被混凝土边坡生态防护最早由三峡大学提出[6]，采用水泥、种植土、植物种子、肥料及添加剂按照相关配比混合制成植被混凝土基材，然后再用喷射机将基材喷射到坡面。植被混凝土能适应岩体坚固、坡度大、客土喷播难以堆存、植物难以定植的边坡，能够使植物在严重缺乏土壤和水分的裸岩边坡中生存。而后，为增强植被混凝土的稳定性，又提出了纤维植被混凝土技术。

3.3 框格梁防护

框格梁生态防护技术是在坡面上用混凝土、浆砌片石等材料砌筑形成框格骨架，将边坡分成格网，然后在格网内填土或者喷播植草。主要用于高边坡以及地质条件不好的边坡。对于地质条件复杂的边坡类型，采用框格梁-锚杆锚固防护体系保证边坡稳定，再辅以生态修复技术保护边坡生态环境保护，两者共同作用，能够实现高边坡等地质条件不好的边坡生态防护。

3.4 土工格室植草

土工格室植草边坡生态防护技术是一种在整平的坡面上安装土工格室，通过往格室内填充种植土的技术方案。土工格室植草可解决坡面土体颗粒在雨水冲蚀下浅层坡面不稳定问题。施工简单、操作方便，在特殊坡段可配合喷锚灌注混凝土加固边坡。

3.5 土壤菌绿化法

土壤菌绿化法[3]的核心技术是利用有效土壤菌对岩质边坡进行土壤再造，恢复岩石、土壤、微生物、植物四者之间的自然循环及生态平衡。有效土壤菌能将岩石风化、土壤化过程加速几万倍，同时从空气和岩土中吸收养分，土壤菌能促进岩石边坡永久绿化。

4 存在的问题和发展趋势

4.1 注重乡土植物的合理利用

对于处于不同地区、不同环境气候的边坡，并不是所有的植物都能很好地适配。乡土植物是长时间自然选择的结果，是最适合边坡生态防护的植被种类。现在已有部分学者对边坡生态防护时引入乡土植物有一定研究，将乡土植物引入生态边坡防护，需要因地制宜，如果每一项工程都需进行调查选种然后再施工，这需投入很大的精力和资金。

4.2 减小非植物、难降解材料的应用

随着时间的推移、边坡植被的发育，镀锌铁丝网[7]在土壤中生锈腐蚀造成土壤酸化并失效退出工作；三维网、土工布在土壤中难以降解、占用植被根系发育空间，这些材料在短期内对边坡稳定性和植被发育起促进作用，但从长期效果而言，并不是最佳的生态防护选择。在边坡生态防护中如何降低难降解、对土壤有污染的材料的使用，选择植物或植物成分制成的环保绿色材料应重点进行关注。

4.3 丰富及完善相关标准

技术标准具有指导性、规范性，能够更快、更有效推广技术应用。美国、日本等国家相继建立了边坡生态防护标准，而国内还只有部分地方推出相关规范。湖北省《边坡生态防护技术章程》（DB42/T 1355—2018）是目前最新的地方性边坡生态防护标准，但该标准仅列出了铺草皮、撒种、三维植被网、客土喷播、植被混凝土、植生袋等几种边坡生态防护技术，并不全面。

5 结语

“人与自然和谐相处”是当今时代的发展主题，边坡生态防护是实现工程建设与环境保护和谐统一的重要手段。在提高工程建设速度的同时，更应注重与周边环境的协调发展。目前边坡生态防护技术类型众多，但仍有很大发展空间，随着科学技术的进步，边坡生态防护技术将会朝着技术更环保、与自然相处更协调的方向发展。