公路边坡植草防护工程设计施工新技术研究与应用

公路边坡植草防护工程设计施工新技术研究与应用

徐春霞1  余为干2
(1 江西省公路机械工程局  南昌  330013)
(2 江西省交通厅京福高速公路建设项目办公室  抚州  344000)

摘  要：公路路基边坡防护主要分为软防护和硬防护2大类。软防护主要是植草，在各种不同土质的边坡上植草，且要使其生长茂盛，寿命延长，这其中很有讲究，如在土质边坡上植草易，在岩石边坡上植草就难；春天植草易，秋天植草就难；普通植草易，植出景观就难。笔者借助京福高速公路温沙段的工程建设，与其他工程技术人员一道，就公路边坡植草的设计与施工作了一番探究，探索出各种植草方法的基本内容和施工工艺，并形成本小结材料，供同仁们参考。
关键词：道路工程；边坡植草防护；设计施工；新技术研究应用

0  前  言
《公路工程技术标准》（JTJ 001-97）指出“高速公路应采取工程防护和植物防护相结合的防护措施，确保稳定，协调景观。”
工程防护和植物防护相结合，就是工程建设与生态环保相结合。公路工程建设上的生态环保工程主要体现为绿化覆盖率，而边坡绿化的基础是植草。植草可以固土，使边坡土壤不会随水而流失造成边坡不稳定；植草可以掩土，绿油油的草叶将裸露的土石掩盖，给人们良好的视觉享受；植草可以协调环境，将受施工扰动的地带与周围的环境和谐地联接起来。
京福高速公路江西省温家圳至沙塘隘项目的建设者们，依靠集体的力量，采取走出去，请进来的方式，通过众多专家学者的指导，对三维网、土工格网、挂网喷播、CF技术等植草新技术进行了认真的研究和探讨，通过1.5年时间的艰苦实践，使178km的高速公路不管是土质边坡还是石质边坡都进行了全面的植草绿化，使它获得了“京福高速公路上最美的一段”的赞誉。
1  公路边坡植草防护的研究与应用
1.1土质边坡
土质边坡主要对挖沟植草绿化、三维植被网喷播植草绿化、土工格室喷播植草绿化等几种型式进行了探究。
1.1.1型式Ⅰ挖沟植草绿化
1.1.1.1适用边坡类型 
挖沟植草绿化是指在坡面上沿等高线按一定的行距人工挖楔形沟，在沟内回填适宜于草籽生长的土壤、养料、土壤改良剂等有机肥土，然后挂三维
收稿日期：2005-03-15
植被网，喷播植草。
挖沟植草绿化适用范围为：边坡自身稳定，坡比不陡于1：0.75，基岩为泥、页岩或砂、泥岩互层的土质边坡，每级边坡高度一般低于15m。坡率缓于1：1的土质边坡，挖沟植草绿化方案效果较好。
1.1.1.2施工工艺
整平、清理坡面；沿坡面横向开挖楔形沟；沟内回填富含有机肥料的土壤，在坡面上覆盖潮湿土1cm-3cm，再挂三维网并用U形钉固定，网上撒细粒土以覆盖三维网网包；采用液压喷播机将保水剂、土壤改良剂、稳定剂、肥料和草籽的混合料均匀喷洒在坡面上；覆盖无纺布，并定期洒水，养护边坡直至植草成坪。对于砂、泥岩互层边坡，在泥岩边坡上按上述要求开挖楔形沟，回填种植土与砂岩坡面齐平，再在坡面上喷射有机基材，喷射厚度3cm-5cm，然后铺设三维网垫，用U形钉、坡面锚杆或钢钉将网垫固定，以网垫平整、紧贴坡面为度，最后再喷射2.0cm厚的有机基材植草绿化。
挖沟植草绿化技术简单，造价较低，一年4季都可进行。
边坡种植的草籽：春季选用弯叶画眉草、狗牙根、百喜草等草籽，按一定的比例配合混播，秋播可同时掺入高羊茅，以使冬季能有绿化效果。
从路线的起点以南约60km，沿线地表土质一般为橙黄色、浅红色、砖红色粘土、亚粘土，结构较松散。此段的上下边坡大多采用挖沟植草绿化方法。从目前的情况来看，草坪生长茂盛，发达的根系已紧紧扎于泥土中，对边坡已能起到固土防护的作用。
1.1.2型式Ⅱ三维植被网喷播植草绿化
1.1.2.1适用边坡类型
原料，采用科学配方，经挤出、拉伸、焊接、收缩等一系列工艺而制成的2层或多层表层呈凹凸不平网包的层状结构孔网。材质疏松柔韧，耐酸碱，抗腐蚀，具有一定的弹性和强度，网孔有较大的容土空间，植草覆盖率高，抗风、抗水冲蚀能力强，并能加强较陡边坡的防护，抵抗大雨、暴雨的袭击。即在草皮未形成之前，可保护坡面免受风雨侵蚀；草皮长成后，草根与网垫、泥土一起形成一个牢固的复合力学嵌锁体系，还可起到坡面表层加筋的作用，有效防止坡面冲刷，达到加固边坡、美化环境的目的。
适用于坡率缓于1：1的路堤边坡和路堑边坡，在土质边坡、强风化的基岩边坡上效果较好。
1.1.2.2施工工艺
修整边坡，清除坡面上的细石块、杂草及小灌木等，在条件允许的情况下，辅以喷药，抵制野草生长。对于被冲刷成沟的坡面要用编织袋装土填沟，保持坡的表面基本平整；覆耕植土于平整好的坡面上；采用液压喷播进行第一次喷播植草；将三维网垫沿坡面从上而下铺设、整平，用U形钉和网钉固定，使网垫紧贴坡面；网垫全部铺通、固定后，将细粒土及肥料采用人工方式自坡顶向坡下坦铺，以将网包覆盖为宜；用液压喷播机将混有种籽、肥料、土壤改良剂、种子粘结剂、保水剂和水的混合物均匀喷洒在坡面上；覆盖无纺布并及时洒水养护，直至植草成坪。
三维土工网垫材料防护具有工期短、效率高、工艺简单、造价低、效果好等优点。有着比传统圬工砌体防护无法相比的优势。
利用风化石填筑的路堤（如K16+000～K19+800），由于土少而破碎风化石多，普通方法种植草籽发芽率很低。因此，对这样的路堤边坡，我们一般都采用三维植被网喷播技术进行播种，不仅较好地解决了发芽率低的问题，且由于三维网的覆盖，在施工阶段还能有效地防止雨水对路基的冲刷。
1.1.3型式Ⅲ土工格室喷播植草绿化
1.1.3.1适用边坡类型
土工格室喷播植草绿化，指在展开并固定在坡面上的土工格室内填充种植土，然后在其上挂三维植被网，均匀喷播草种。本方法能使不毛之地的边坡充分绿化，而且施工方便，可调节性较好，绿化效果好。
土工格室是以高分子聚合物为主要原料，以精良的工序加工挤出形成工程所需的三维网格结构的立体格室。在应用时，通过单元间的连接，可组成工程中需要的规格。
适用于坡比不陡于1：0.75的稳定路堑边坡或路堤边坡。
1.1.3.2施工工艺
清理、平整坡面；采用插件式连接法连接土工格室单元，根据不同坡比的边坡可采用不同单元组合形式；在坡面上按设计的锚杆位置放样、钻孔，插锚杆；铺设土工格室应预系土工绳，以备与三维网绑扎；工格室固定好后，即可向格室内填充种植土、土壤改良剂、肥料等填料，填充时要使用振动板使之密实，靠近表面部分用潮湿的粘土回填；自上而下铺挂三维植被网，并与土工格室上的土工绳绑扎牢固，贴紧坡面；采用液压喷播植草，并覆盖土工膜，定期浇水养护，直至植草成坪。
1.2石质边坡
对砂砾边坡、风化石边坡、岩石边坡，主要采用了土工（网）格栅植草绿化、骨架内填土反包植草绿化、骨架内加土工格室植草绿化，有机基材喷播植草绿化和CF技术边坡绿化等几种型式。
1.2.1型式Ⅳ  土工（网）格栅植草绿化
1.2.1.1适用边坡类型
土工网或土工隔栅植草绿化是指在坡面上挂土工网或土工格栅，然后采用液压喷播植草进行边坡绿化的方法。
土工（网）格栅植草绿化，适用于边坡自身深层稳定，坡比不陡于1：0.75的土质或易于风化的泥、页岩边坡，特别适用于第四系砾石土边坡。
1.2.1.2施工工艺
清理坡面浮石和松土；在凹陷处填充粘土保持坡面平整，然后在整个坡面回填耕植土并经人工轻轻夯实，使土将网覆盖为宜；将土工（网）格栅沿坡面由上而下铺挂，用U型锚钉固定，确保网、土工格栅平整并紧贴坡面；土工格栅铺设完毕后，采用液压喷播将混有土壤改良剂、肥料和草籽的混合料均匀喷洒在坡面上；覆盖无纺布，并定期洒水，养护边坡直至植草成坪。
K16+000～K19+800段的上边坡地质土壤主要是千枚岩的风化岩，挖方路堑边坡围岩破碎，基本无泥土。通过修坡、回填耕植土、挂网、喷播、盖无纺布等一系列工艺，虽然是石渣边坡，可绿油油的青草还是满铺在整个坡面上。
1.2.2型式Ⅴ骨架内填土反包植草绿化
1.2.2.1适用边坡类型
骨架内填土反包植草绿化是指在边坡上砌筑片石或浇筑混凝土，在框架内填土后用土工格栅由坡底向坡顶反包抵制填土滑动，然后挂三维网喷播植草，并用U形钉或钢钉固定格栅与草皮。此方法既能加固边坡，又能达到绿化的目的。
骨架内填土反包植草绿化适用于各类边坡，特别适用于边坡较陡、绿化困难的岩质边坡或需进行土质改良的边坡。当坡面冲刷严重时，此方法要慎用。
1.2.2.2施工工艺
清除、整平岩面；砌筑框架锚梁，视边坡具体情况选择锚梁的固定方式；预埋反包土工格栅，相邻格栅的搭接长度以15cm为宜；沿原坡面在框架内填厚度30cm的营养土，边填边用人工进行夯实、整平；将土工格栅由坡底上铺至坡顶，且压于格子梁及平台之下，用U形钉或钢钉固定牢固，紧贴坡面；挂三维植被网，将三维网压于坡顶掩埋沟下，从上至下平铺至坡底，且压于平台之下，用U形钉和钢钉固定。要求网与坡面紧贴，不能悬空或摺皱；用人工或泥浆喷播机覆泥至三维植被网上，覆泥应填满空隙，且坡面平整；用液压喷播机将混有肥料和草籽的混合料均匀喷洒在坡面上；覆盖无纺布洒水养护边坡直至植草成坪。
此法对修整得较为规则的边坡效果更好。如在K168+251～K175+000，由于此段地处武夷山脉，山峦陡峭，填挖深度大。为了确保边坡稳定，设计中工程防护采用锚索锚固的方法，将山头锁住。绿化时我们把锚固防护中的锚梁当作钢筋混凝土骨架，在骨架内砌筑片石框架，再进行铺格栅，填营养土、播种等一连串工序后，其成坪的效果与土质边坡不相上下，甚至比土质边坡上单一的草坪更漂亮。
1.2.3型式Ⅵ骨架内加工土格室植草绿化
1.2.3.1适用边坡类型
骨架内加土工格室植草绿化是在路堑边坡坡面上砌筑片石或浇筑混凝土锚梁形成骨架，骨架内设土工格室，并在格室内填土20cm-50cm，然后挂三维网喷播植草绿化。锚梁通过普通锚杆固定在较陡的坡面上。
此方法适用于自身稳定的边坡，边坡坡率1：0.3-1：1，边坡坡面应处理平整，易于锚梁施工和土工格室铺设。
1.2.3.2施工工艺
清除坡面危岩，整平坡面，整平后的坡面无大的石块和冲沟存在；锚杆放样，进行锚杆钻孔施工，土工格室上预系土工绳；在坡面上现场编制锚梁钢筋，将横向锚梁上部分钢筋伸出锚梁20cm，以便挂设土工格室，最后立模现浇锚梁；在混凝土骨架内填土20cm，展开土工格室并用固定钉固定，然后在格室内填土（10cm厚），填土时应人工轻拍、夯实，防止格室和填土产生胀肚现象；在坡面喷播1cm-2cm营养土覆盖土格室，由上而下挂铺三维植被网，并与土工格室上预系土工格绳绑扎牢固，三维网纵向搭接处用U形锚钉固定；采用液压喷播机将混有种子、肥料、土壤改良剂、种子粘结剂、保水剂的混合料均匀喷洒在坡面上，喷播完后，视情况覆盖一层薄土，以覆盖网包为宜；覆盖无纺布并及时洒水养护边坡，直至植草成坪。
此方法虽然在1：0.3～1：1的边坡上都能用，但对缓于1：0.75的石质边坡更为适应。骨架主要起修饰边坡、稳定边坡的作用，由于其内填充了足够厚度的耕植土，喷播时与种子一起被喷出去的混合料中又含有丰富的营料，所以能形成良好的草坪。
1.2.4型式Ⅶ有机基材喷播植草绿化
1.2.4.1适用边坡类型
有机基材喷播植草绿化技术是将由有机质土、长效肥、速效肥、粘结剂、保水剂及凝固剂和草籽等按一定比例组成并搅拌均匀的有机基材，通过专门喷播机喷播在挂有底网的坡面上，然后再在其表面喷播草种。
主要适用于高陡（坡比1：0.3-1：0.5）的稳定岩石路堑边坡，若与工程措施相结合，该方法也可用于不稳定岩质边坡。视边坡情况可在坡面上挂底网，当边坡陡于1：1时，一般在坡面上打设锚杆并挂底网，底网分为铁丝网和土工网，网径一般大于5cm。
1.2.4.2施工工艺
清除坡面的浮石、浮土等；将铁丝网沿坡面顺势铺下，铺平整顺，用长锚杆及短锚杆将网从上至下固定，根据需要在锚杆中采用不同厚度的混凝土垫圈，以使铁丝网与坡面的距离保持在5cm-7cm。在坡顶处，铁丝网应伸出坡顶20cm，若坡顶截水沟未修，最好使其置于坡顶截水沟的浆砌石之下，在坡底，也应有20cm的铁丝网埋置于平台填土中；利用喷射机将混合均匀的有机基材喷于坡面，喷射应尽可能从正面进行，凹凸部分及死角部分要喷射充分，喷射的平均厚度一般为10cm，其中铁丝网之上要保证有2cm-3cm的基材；基材喷射完成后，用喷播机将含有草种的营养泥均匀地喷播于有机基材上；覆盖无纺布，并定期养护直至植草成坪。
K94+500～K104+000中的几个山头都是红砂岩。有机基材喷播植草法的最大优点就是能在凹凸不平的岩石面上，通过挂网、喷浆，使岩面上覆盖一层适宜植物生长的营养层，草籽在这经过改造的山崖上不到半个月，就露出鲜嫩的绿芽，再过十几天，已与周围荒山连成一片，混为一体了。
1.2.5型式ⅧCF技术（椰棕网）边坡绿化
CF技术也有能使无规则的岩面变成芳草坪的特点。
CF技术的工艺流程为：清理平整坡面并补洞→布设锚杆施工→铺设并固定铁丝网→喷射基材→挂椰棕网→喷播草种→覆盖无纺布→养护管理，即敲除掉凸出的岩石，清理边坡上的杂物，用红粘土对一些孔洞进行补洞；采用风钻钻孔，孔深0.8m-1.5m交错，孔口直径为40mm-50mm，锚杆用12mm螺纹钢，埋入锚孔内，露出孔口20cm-30cm，然后用水泥砂浆灌注穴孔，固定锚杆；采用12#-14#镀锌铁丝网，网孔为7cm，2网边紧挨但不必重叠，用铁丝扎牢固，网眼挂入锚杆，用铁丝扎紧；喷播原料主要由粘性红土及椰粉营养土等组成，配制后的基质以手抓成团，手松落地散开为宜，厚度为5cm-10cm；从坡顶往下铺设挂椰棕网，铺设时尽量紧贴土层，用U型钉以50cm间距固定；用喷射机将含有草种、粘合剂、肥料、保水剂、绿化颜料、纤维素的营养土均匀的喷播于基材混合物上；加盖一层无纺布，用U型钉固定。无纺布可以起到保温、保湿及防止草种被冲刷的作用；前期养护30天-60天，以浇灌为主。中期靠自然雨水养护，每月喷水2次，并追肥。在6个月养护中，应注意病虫害的防治。
1.3骨架内植草护坡
骨架护坡是硬防护的一种，由圬工砌体与植草组成。其工艺流程为：
修坡。将土或土石混合质的坡面按设计边坡坡率进行整修。
挖槽砌筑。根据骨架的设计尺寸，在坡面上挖出相应的沟槽后，在沟槽上砌石，形成骨架。
填充。在骨架内回填耕植土，整平，拍紧。
种植、覆盖、养护。其工艺如同前面“土质边坡”所讲述的几种方法。

骨架边坡防护工艺简单，防护稳定，适应性强，特别是其内空砌面积率高，可大量栽种绿色植物，对生态环保极为有利。所以， 温沙高速公路的边坡防护工程中，实施得最多的就是骨架内植草防护。1.4植物造景
植物造景的主要内容有选坡、修坡、放样、植树种草。即：选择较为适合于植物生长的土质边坡，坡高8m左右，坡长100m上下，坡率缓于1：1者；沿路线走向按设计坡率整修整齐，削去鼓包，填平凹处；根据设计好的图案按比例放到边坡上；根据图案的色彩，将不同种类的小灌木栽植于图案样板版面上。将草籽撒播于坡面上，覆盖、洒水、养护、修剪。
在土质比较好的低矮边坡上（高度不超过10m），我们采用草灌结合、绿美相融的手法，利用色彩各异的小灌木和花草进行景观布设，勾勒出二龙戏珠、孔雀开屏、飞鸟归林、母象怜子、熊猫弄竹等一系列憨态可掬、栩栩如生的图案。这些图案因设计巧妙，养护精细，过往的人们无不交口称赞，有些还成为精典之作，被多家媒体登载。这些图案与原地形地貌吻合贴切，达到了自然美观的效果。
2  结  语 
由于下面一些因素的影响和需求，公路植草防护的研究探索工作将越来越迫切：
国家在生态、环保方面的政策法规越来越具体和明确；人们在满足公路使用要求的同时，对领略公路本身和公路周围的自然风光的要求会随时间的推移而越来越高；公路投资和规模越来越大，所占而被闲置的土地也越来越多，如互通区动辄百亩上千亩，如果其内能种于优质牧草，由此将带来较大的经济效益；对在公路两旁“植上草”、“长好草”的真正了解和规律性的认识还没有入门，如边坡植草易退化的问题、4季常绿植物种子配比的问题、抗干旱的问题等等，虽然问题简单，但真正解决却十分困难；在《公路路基设计规范》和《公路路基施工技术规范》中，对各种工程防护均有相应的条文，而对植物防护只提出了原则，无具体条款可查，编制概（预）算无据可依，这体现了人们对它的规律性的认识还远远不够。
面对社会的需要，公路自身可持续发展的需要，认真研究和探索植草养草的问题任务还相当艰巨，而意义也是相当重大的。