植物生态防护

植物生态防护（共9篇）

植物生态防护 篇1

摘要：通过根系的力学作用和茎叶的水文作用对公路边坡生态防护中植物加固机理进行了分析,提出了植物在边坡生态防护中的坡面加筋、降雨截留和抑制地表径流等作用。

关键词：公路边坡,生态防护,根系加固机理

公路沿线的植物不仅能美化和恢复当地自然生态环境,还具有较好的护坡的功能。植物护坡适用于土质边坡和破碎岩体边坡。近年来,国内外学者分别采用数值模拟、相似材料模拟以及工程量测动态信息处理等方法在植物护坡机理方面进行了大量的研究工作,但从目前取得的成果来看仍处于探索阶段。

1 边坡生态防护的功能

1)再造被破坏的生态环境。2)防止水土流失。3)调节和净化空气,保护自然环境。4)降低噪声。5)美化路容和减轻视觉疲劳。

2 边坡防护中植物的加固机理

本文拟从植物根系的力学效应和茎叶的水文效应两个方面来阐述岩体边坡防护中植物的加固机理,见图1。

2.1 植物根系的力学效应

1)水平浅根坡面加筋作用。草本植物的根系在土壤中盘根错结,使边坡表层土体在其延伸范围内成为土与草根的复合材料,根系的这种构造以网兜的方式将土颗粒粘结并牢牢固定起来。作如下假定:将草本植物根系视为带预应力的三维加筋材料,随着单位体积中根系数量的增加,土体的抗剪强度也随之提高。根据摩尔—库伦强度理论,植物根系的加筋作用增加了土体的凝聚力c值,使其破坏线向上平移了Δc,另外根系的张拉可有效限制土体的侧向变形,使σ3增加为σ3+Δσ3,从而使摩尔圆向右平移了Δσ3,如图2所示。Δc,Δσ3的大小与根系的密度、强度及土体性质有关。根据1993年Shields和Gray在美国加利福利亚洲所做的相关试验,根的面积比率(简记为RAR)随深度的变化曲线如图3所示,由图3可知:面积比率随着深度的增加而迅速减小,在1.2 m深度以下根的含量已经很小,水平断面上面积比率一直很小,表明大部分的根是水平伸展的侧根。不同的植被的根其强度大小与植物品种、生长环境、季节、根的生长方位和根的直径等有关,并且差别非常大。

长安大学的杨晓华和王文生等人通过对有根和无根的砂土、黏性土的三轴剪切对比室内试验证实了植物的浅层根系加筋的力学效应。试验结果表明:对于砂性土的φ值变化不大,而粘聚力c值却急剧增大为2.5倍～4.0倍;对于黏性土的c,φ值均有所增加,为0.25倍～0.40倍。

2)垂直深根边坡锚固。国内外对植物护坡的机理是基于垂直深根的短锚杆作用与植物水平根的加筋作用。假设土体的自然容重为γ,根与土之间的静摩擦系数为μ,地表下面h1-h2深度处所有直径大于1 mm的根段均参与抗拔力计算,可推导出h1-h2深度区间的根系提供的最大抗拔力为:

其中,根的平均半径沿深度z方向的分布函数为R=P(z);根的数目沿深度z方向的分布函数为N=Q(z),函数P(z)和Q(z)的确定可采用现场量测并通过拟合数据而得到。

2.2 植物茎叶的水文效应

1)降雨的截留、减弱溅蚀作用。当植被覆盖率较高时,网状交错的植被茎叶使降水不能直接降落在边坡表面而沿着叶系下落,因为叶面的脉络对水滴有分割效应,可使水滴逐渐变小。经过叶系对雨水的缓冲作用后,雨滴分散后动能和体积均大为减小,对地表的冲击力也大为减小。由于雨滴有一定的质量和加速度,根据动能定理,雨滴下落时会产生一定的能量打击裸露的坡面,使土壤的结构发生分离、破裂并溅起。假设一个质量为m的雨滴从距地面h1的高空降落,在不考虑空气阻力的情况下,若无植物覆盖雨滴到达地表的能量为:

若地表有植被层,且植被层距地表为h2,当雨滴落到植物上时其能量被植物茎叶的缓冲作用所消耗,假设雨滴再次被分散为n个质量近似相等的若干小雨滴,此时每个小雨滴到达地表时的动能为:

对于草本植物的覆盖层可以近似的认为h2=0,此时雨滴到达地表时的动能E2=0,从而认为植被茎叶基本上消除了雨滴的溅蚀作用,起到有效地防止坡面冲刷的作用。

2)抑制地表径流作用。坡面土体被冲蚀的主要动力来自于地表集中径流。冲蚀的强弱取决于径流流速的大小和径流具有的能量。草本植物呈丛状生长,能够有效的分散和减弱径流对土体的影响,通过阻截径流和改变径流的形态,使径流在草丛间迂回流动。设径流流程为L,流速为V,则径流历时为T可得:

径流在草丛间的迂回流动增大了流程(L+L1),由于径流被分散和阻截,又减慢了流速(V+V1)。由此可知坡面覆盖草本植物可以有效减缓径流流速、分散流量、增加雨水的下渗,枯枝落叶层的存在加大了坡表面的粗糙度,也有阻挡、分散水流的作用。

3)茎叶的蒸腾作用。植物通过光合作用与蒸腾作用,可以吸收一部分水分。植物根系通过吸取土壤中的水分,可使得土壤中的水分减少,孔隙水压力降低甚至变为负值。孔隙水压力降低的同时可增强土体的抗剪强度,对保持边坡的稳定性较为有利,此外,植物的根系还具有向水源丰富的部位生长的特性。

3 结语

从植物根系的力学效应和植被的水文效应两方面分析了植被在生态护坡中的加固作用,坡面植物虽然具有同锚杆等相类似的功能,但不应该简单地把其力学增强效果同锚杆等的加固效果相类比。因为植物是活的生命体,它与自身生活的环境相互作用、相互影响,形成一个开放的系统,具有自我发展、自我适应的特性。植物根系对边坡加固能力明显,生态护坡将是今后边坡防护的重点

参考文献

[1]方华.植被护坡现状与展望[J].水土保持研究,2004,11(3):21-23.

[2]王文生,杨晓华,谢永利.公路边坡植物的护坡机理[J].长安大学学报(自然科学版),2005,25(4):26-30.

[3]王瑞钢,闫澍旺.降雨作用下高填土质路堤边坡的渗流稳定分析[J].中国公路学报,2004,17(4):25-30.

[4]彭佑勇.公路边坡生态防护技术探讨[J].山西建筑,2009,35(8):296-297.

[5]王思成.高速公路边坡生物防护技术研究进展[J].宁夏农学院学报,2003,24(2):39-41.

植物生态防护 篇2

作 者：刘泽辉 谢洪波  作者单位：刘泽辉(中交一公局第二工程有限公司,江苏苏州,215000)

谢洪波(浙西高速公路管理有限公司,杭州,310014)

刊 名：科技资讯 英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)：2009 “”(4) 分类号：U412 关键词：高等级公路   生物防护   护坡植物  

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植物生态防护 篇3

本研究结合湖南邵阳至怀化高速公路, 通过对沿线植被的调查, 以“本地物种为主, 外来优良物种为辅”的方针初步筛选出适合本地区边坡防护的植物树种, 通过实验, 运用植物的物候期、适应性、群落特征和水土侵蚀量等指标作为筛选标准, 筛选出适合高速公路边坡的草本植物和木本植物, 力求使该路段沿线的植被恢复获得最佳效果, 也希望能为其他高速公路的生态绿化、路域生态环境恢复的植被选择提供有益参考。

1 试验地概况

邵阳至怀化高速公路是国家重点建设的“五纵七横”国道主干线上海至云南瑞丽高速公路中的一段, 主线长155.69km, 连接线长18.38km, 总投资83.6亿元, 是湖南省首条全面进入山区的高速公路。

试验边坡位于湖南邵阳至怀化高速公路K120+500~800左侧上边坡, 坡比为1∶0.75、1∶0.5。全年降雨量平均大于1300mm, 雨季集中于4~6月份, 约占全年降雨量的50%, 降雨日数全年约有120d, 降水日雨量小于25mm的占90%左右, 大于50mm以上的暴雨占2%~3%, 在海拔大于500m的地区, 一般有冰雪天。年平均气温15.6℃~16.6℃, 最高气温为39.3℃, 最低气温为-7.6℃。笔者对该边坡的土壤状况作了详细的测定, 具体结果见表1。

2 材料与方法

2.1 适宜植物的初步筛选

在沿线植被调查的基础上结合湖南边坡植物的调查结果, 笔者按照“本地物种为主, 外来优良物种为辅”原则进行了边坡生态防护工程适宜植物的初选。边坡生态防护的植物需要满足以下要求:适应当地气候, 抗旱性强;根系发达、扩展性强;耐瘠薄、耐粗放管理;种子丰富, 发芽力强, 容易更新;苗木或种子易获取;不会在当地恶性生长, 造成生态危害。

根据上述植物选择依据及当地立地条件, 筛选出10种草本、12种灌木和6种乔木树种, 共28种植物作为供试植物。草本植物有:狗牙根 (Cynodon dactylon) 、百喜草 (Paspalum notatum) 、高羊茅 (Festuca arundinacea) 、结缕草 (Zoysia japonica) 、弯叶画眉草 (Eragrostiscurvula) 、假俭草 (Eremochloa ophiuroides) 、黑麦草 (Lolium perenne) 、紫花苜蓿 (Medicago sativa) 、白三叶 (Trifolium repens) 、金鸡菊 (Coreopsis basalis) 。灌木有:野蔷薇 (Rosa multiflora) 、紫穗槐 (Amorpha fruticosa L.) 、黄荆 (Vitex negundo) 、胡枝子 (Lespedeza bicolor) 、枸杞 (Lycium chinense) 、马棘 (Indigofera pseudotinctoria) 、火棘 (Pyracantha fortuneana) 、伞房决明 (Casia tora) 、小叶女贞 (Ligustrum quihoui) 、箬竹 (Indocalamus tessellatus) 、多花木蓝 (Indigofera amblyantha) 、檵木 (Loropetalum chinense) 。乔木有:刺槐 (Robinia pseudoacacia) 、马尾松 (Pinus massoniana) 、银合欢 (Leucaena leucocephala) 、皂荚 (Gleditsia sinensis) 、柏木 (Cupressus funebris) 、山槐 (Albizia kalkora) 。

2.2 样方设置

所有测定的样方均是由系统抽样选择3个2m2的固定样方, 观察时间间隔为25~30d, 测定指标包括植物的生长适应性、群落结构等方面。

植物适应性试验的目的是在于选出综合性状较好、适宜当地高速公路边坡防护的植物种类。本研究主要运用植物的物候期、适应性、群落特征和水土侵蚀量等指标作为筛选标准。实验采用完全随机区组设计, 小区面积为2m2, 设置3次重复, 28种植物中, 21种为人工撒播方式, 播种量见表2, 播种后人工施复合肥, 覆盖细砂和无纺布, 浇水养护到出苗, 期间采用相同的养护管理措施。7种为人工栽植方式, 苗木成活直接移植到轮胎固土中, 观察其成活率。

2.3 播种量

播种量计算公式为:

式中:W为植物种的播种量 (g/m2) , 指一定的设计厚度条件下, 单位施工面积的播种量;A为期望形成的株数 (株/m2) , 指实现目标群落必要的设计形成株数, 表示播种后期望的发芽成苗株数;C为立地条件校正率, 坡面土质、坡度、坡向等条件不同, 影响植物的发芽、成苗株数;E为种子发芽率, 以小数的形式表示;F为种子的千粒重 (g) ;P为种子的纯净度。

2.4 生长速率测定方法

植物的生长速率表示植物在生长期积累干物质的能力, 可以反应其对环境的适应性和植物之间竞争能力。通过定株每10d测定植株的生长高度, 可计算出植物的生长速率 (cm/d) 。

3 结果与分析

3.1 物候期分析

物候期是指植物生长发育过程中, 在形态上显著变化的各个时期。通过观测植物的物候期, 可以了解植物的季节性变化, 从而了解植物群落随季节性而变化的整体外貌。通过对供试植物的物候期进行系统的观测和记录, 笔者绘制出这些植物的物候图谱, 如图1。

由图1可知, 草本植物中, 豆科植物先于禾本科植物进入苗期。豆科草本植物中, 紫花苜蓿最早出苗, 假俭草播种后半个月开始出苗, 而其它的草本植物均在10d左右进入苗期。禾本科草本植物中, 狗牙根和弯叶画眉草较早进入分蘖期、拔节期, 而枯黄期最短的是假俭草。木本植物中, 豆科植物先于其它科植物进入苗期, 如多花木蓝、紫穗槐、马棘、伞房决明、刺槐和皂荚等的出苗均良好, 生长都较快, 其绿化效果也较好, 而其余木本植物均在播种后20~30天先后进入苗期。记录中还发现火棘等本地常绿植物生长慢, 且生长势差, 不适宜边坡木本群落的建植。

综上, 就物候期而言, 本研究认为较适合边坡木本群落建植的植物如下:

(1) 草本植物

弯叶画眉草、假俭草、紫花苜蓿、百喜草、狗牙根、黑麦草、白三叶、结缕草等8种, 其中假俭草、狗牙根、结缕草等3种为乡土草种。

(2) 木本植物

刺槐、银合欢、多花木蓝、火棘、胡枝子、紫穗槐、野蔷薇、马棘、枸杞、伞房决名等10种, 其中马棘、多花木蓝、火棘、胡枝子、野蔷薇、枸杞等6种植物为乡土植物。

3.2 植物生长速率分析

草本植物在不同生育期生长速率的规律为:植物进入出苗期后, 其生长速率逐渐增大, 并于7, 8月份达到最大值, 以后则开始逐渐下降。由图2可知, 弯叶画眉草的生长最为迅速, 其速率最高可达1.53cm/d (7月中旬时) , 其植株高度在生长期后可达120cm, 而假俭草的生长最为缓慢, 其最高速率仅为0.24cm/d (7月中旬时) 。此外还可看出, 狗牙根、结缕草、黑麦草等的生长速率也较高, 而白三叶虽出苗快但其生长速率较慢。

木本植物的总体生长规律为:播种后一个半月, 其生长较为缓慢, 生长速率较低, 6月份起, 其生长逐渐加快。由于各木本植物的生物学特性和适应性不同, 其生长速率达到最大值的时期也各不相同。由图3可以看出, 马棘于9月中下旬生长速率达到最大值, 为1.45cm/d, 其生长速率明显大于其它植物;多花木蓝、刺槐、紫穗槐与银合欢的生长速率于8月初达到最大值, 其中多花木蓝、刺槐的生长速率较高, 分别为1.40cm/d, 1.23cm/d;伞房决明、胡枝子在7月份生长速率达到最大, 但与其它植物相比, 其生长速率明显偏低。

通过比较可以看出, 木本植物的平均生长速率要高于草本植物, 说明木本植物对边坡上不利生长环境的适应性比草本植物要好。

3.3 植被覆盖度分析

通过观察记录笔者发现, 禾本科草本的初始覆盖度明显高于豆科草本, 其均值可达80%以上, 进入7、8月后豆科植物的覆盖度也迅速提升。具体来说, 弯叶画眉草、百喜草前期覆盖度高, 最高达到100%, 但由于植株分蘖能力强, 致使植株过于密集, 在高温干旱时期, 部分植株干枯萎蔫, 其覆盖度有所下降;狗牙根、白三叶的覆盖度变化最为平稳, 最能耐高温干旱, 其中狗牙根的平均覆盖度达84.4%, 白三叶的覆盖度于6月中旬达到最大, 为91%;黑麦草前期覆盖度较高, 经历高温干旱后, 其覆盖度下降, 但进入10月份, 覆盖度又开始增加, 其绿期较长。

木本植物中, 马棘覆盖度表现最好, 从播种开始到11月中旬其覆盖度始终处于增长趋势, 且会达100%。其他木本植物均于9月初至中旬, 覆盖度达到最大值, 其中黄荆为65%, 多花木蓝和刺槐为70%左右, 银合欢为75%。总的来说, 相对草本植物而言, 木本植物前期生长较慢, 覆盖度较低, 但是其生长期长, 后期覆盖度较高。

3.4 植物密度分析

草本植物的初期密度值大小与最初的播种量有一定关系, 但其后期却与演替、竞争及适应性密切相关。供试草本植物的密度 (除假俭草外) 均于6月中下旬达到最大, 之后随着杂草的入侵和高温干旱, 其密度开始下降, 具体见图4。

由图4还可以看出:禾本科草本密度高于豆科草本的密度, 其中百喜草、弯叶画眉草、狗牙根的密度均较高 (最高达4789株/m2) 。狗牙根由于是当地野生草种, 适应性相对较强, 其密度变化相对比较平稳。假俭草由于种子硬实率高、发芽率低、生长缓慢, 前期密度值低于豆科草本, 于7月中旬密度达到最高, 其值与白三叶的密度值相差不大。豆科草本中, 紫花苜蓿密度最高, 为3644株/亩, 其次是白三叶。但在经历7月底高温干旱后, 白三叶有部分萎蔫死亡, 其密度迅速下降, 至11月全部死亡。

木本植物的密度值要小于草本植物, 这是因为木本植物本身体量大、出苗期晚、生长较慢。由图5可以看出, 豆科植物的密度高于其它科植物的密度。在灌木中, 马棘、多花木蓝、紫穗槐和胡枝子的密度值较大, 这可能是由于它们是当地植物种, 其适应性较强。在乔木中, 刺槐的密度值最高, 其密度值明显大于银合欢的密度值。

4 结论

通过对邵怀高速公路沿线植被的系统调查, 通过相应的初选指标我们初步选择了10种草本、12种灌木和6种乔木树种为供试植物, 草本植物有:狗牙根 (Cynodon dactylon) 、百喜草 (Paspalum notatum) 、高羊茅 (Festuca arundinacea) 、结缕草 (Zoysia japonica) 、弯叶画眉草 (Eragrostiscurvula) 、假俭草 (Eremochloa ophiuroides) 、黑麦草 (Lolium perenne) 、紫花苜蓿 (Medicago sativa) 、白三叶 (Trifolium repens) 、金鸡菊 (Coreopsis basalis) 。灌木有:野蔷薇 (Rosa multiflora) 、紫穗槐 (Amorpha fruticosa L) 、黄荆 (Vitex negundo) 、胡枝子 (Lespedeza bicolor) 、枸杞 (Lycium chinense) 、马棘 (Indigofera pseudotinctoria) 、火棘 (Pyracantha fortuneana) 、伞房决明 (Casia tora) 、小叶女贞 (Ligustrum quihoui) 、箬竹 (Indocalamus tessellatus) 、多花木蓝 (Indigofera amblyantha) 、檵木 (Loropetalum chinense) 。乔木有:刺槐 (Robinia pseudoacacia) 、马尾松 (Pinus massoniana) 、银合欢 (Leucaena leucocephala) 、皂荚 (Gleditsia sinensis) 、柏木 (Cupressus funebris) 、山槐 (Albizia kalkora) 。并通过进一步的实验和分析, 成功筛选出适合邵怀高速公路边坡的8种草本植物和10种木本植物。

在本研究中, 综合表现最为优良的草本植物为狗牙根, 其次为结缕草, 这两种植物可作为草本混播的优势物种;而紫花苜蓿、白三叶等植物由于其出苗率高前期生长迅速等特点, 可以作为草本混播的先锋植物。木本植物中, 综合表现最为优良的是刺槐、多花木蓝、马棘。在湖南西部山区, 冬季气温较低的气候条件下, 热带、亚热带速生豆科木本植物不能正常越冬, 如伞房决明等在南亚热带区域表现较为优秀的护坡植物均被淘汰。

此外, 在植物选择时主要倾向于速生型植物、乡土植物。在本次研究中, 刺槐、银合欢、紫穗槐等是速生植物;马棘、多花木蓝、胡枝子、野蔷薇、狗牙根、结缕草等是乡土植物, 其适应性和综合均表现优秀。

本文仅对适合本地区边坡防护工程适宜的植物种类做初步筛选, 为下一步混播实验提供基础数据, 能为其他高速公路的生态绿化、路域生态环境的恢复的植被选择提供有益参考。

参考文献

[1]石东杨, 熊忠臣, 金代钧, 等.高速公路边坡绿化的研究[J].中国园林, 2002 (3) :10-12.

公路边坡的植物防护措施探讨 篇4

公路的.建设带来了一系列的生态问题,为了实现公路的生态防护、保持生态平衡、减少水土流失、稳固路基、美化环境、减轻视觉疲劳等目标,重点是选择边坡的植被防护措施.本文通过阐述国内外公路建设边坡防护的发展历史和现状,介绍了边坡植物防护措施的方法,以期能为公路边坡防护及水土保持起到积极作用.

作 者：高翔宇 冷燕 朱雪梅 林立金  作者单位：高翔宇,冷燕,朱雪梅(四川农业大学资源环境学院)

林立金(雅安水土保持生态环境监测分站,四川,雅安,625014)

刊 名：亚热带水土保持 英文刊名：SUBTROPICAL SOIL AND WATER CONSERVATION 年，卷(期)： 22(1) 分类号：U416.1+4 关键词：公路   边坡防护   植物措施   水土保持  

边坡植物防护专利技术分析 篇5

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、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。

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。

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 A19760727) 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 A119870320) , 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。

摘要：边坡植物防护是用来防护容易水土流失的土壤边坡或易风化的岩石类型边坡, 避免边坡表层遭受雨滴的腐蚀, 预防和降低岩层表面风化、裂口的程度, 使边坡的土壤得到有效的保护, 并且在一定程度上还能够美化环境。本文首先介绍了边坡植物防护的优势, 分析了全球关于边坡植物防护专利的分布情况, 然后对边坡植物防护专利技术进行梳理, 对主要国家的专利技术进行详细解析, 为边坡植物防护的发展方向提供参考。

关键词：边坡,防护,专利,技术分类

参考文献

[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) .

高速公路边坡植物防护技术研究 篇6

1.1 喷播工艺

喷播技术是一种机械化播种技术, 与直接播种方法所不同的是在喷播中添加了覆盖料、稳定剂、改良剂和肥料等, 喷播后能够在地表形成一层膜状的结构, 既增温保墒, 又有效地减少雨水冲刷, 避免种子流失, 从而促进植物的发芽和生长, 速效和长效肥料的结合进一步供给植物生长所需养分。根据工程的实践, 现将喷播操作工艺总结如下:

1.1.1 前期准备。

(1) 确保安全:施工地点不应存在自然灾害或人为因素等影响施工安全的因素。已通车的施工现场, 应设置安全标志。 (2) 坡面移交:路基和路面等其它工程施工不会干扰喷播, 工程基本完成时办理坡面验收合格后的移交手续, 井清除边坡废渣。 (3) 边坡处理:松散的土质、碎石、土夹石或风化程度大的边坡可不做处理;而坚硬密实的土质边坡或硬度大, 风化程度低的边坡应采取全面松土、开挖水平沟、挖穴或换土等措施予以改良。 (4) 喷播材料准备:现场指挥和喷播施工人员在喷播前应熟悉现场, 做好施工计划, 确定水源等。备足种子、复合肥、土壤稳定剂、根瘤菌剂、覆盖料、保水剂和着色剂等。草籽需经种子发芽试验和纯度检验, 并在喷播前作好催芽准备。

1.1.2 喷播操作。

(1) 加料:先加入1/3左右的水, 然后开始搅拌, 在继续加水的同时, 依次加入覆盖料、肥料、种子和土壤稳定剂等。搅拌15min左右, 保证各种材料混合均匀。 (2) 实施喷播:根据现场情况, 直接用喷枪操作或采用皮管喷播。喷播时喷头宜距离坡面4m以上, 并使喷枪与坡面保持一定的角度, 使混合料均匀喷布到土壤表面。在边坡较陡的条件下, 特别是干旱的黄土高原区可以采取多次喷播方式, 使喷播均匀。 (3) 覆盖无纺布或草帘子:以防止雨水冲刷, 阻滞种子在发芽生根期的移动损失, 减少水分蒸发, 起保温保湿作用。注意不露边口, 轻柔操作, 保持布面良好。 (4) 揭覆盖物炼苗:至幼苗长到5~6cm或2~3片叶时, 揭掉无纺布。揭布之前应适当露苗锻炼, 然后逐步揭布, 禁止大晴天猛然揭布。 (5) 后期管理:根据土壤肥力、湿度、天气情况和植物生长状况, 酌情追施化肥和灌溉 (半干早区) , 以后转入常规管理阶段, 促使早日形成植被。在喷播实施2个月左右, 进行1次施肥, 要求营养全面。建议施肥量, 尿素为5~10g/m2, 复合肥约40~80g/m2。对于成坪坡面植被的养护, 要求每年在春季4~5月和秋季9~10月进行两次施肥。建议施肥量, 春季尿素10g/m2, 复合肥20g/m2;秋季施肥可适当加大磷钾肥用量, 建议复合肥施肥量30g/m2。但实际施肥量需要根据植被生长情况和生长季节灵活掌握。

1.2 结论

喷播技术与传统的种植技术相比, 具有出苗均匀、建植速度快、种植和防护效果好、施工效率高等优点, 是一种优良的公路草本植被建植技术, 也可以在硬度小的边坡上, 通过速生灌木与草本混播, 实现高速公路边坡森林化。借助表面覆盖和适当的养护措施, 湿喷播技术可以广泛地区推广应用。

2 三维网覆土边坡植被建植技术讨论

2.1 三维网覆土边坡

2.1.1 三维植被网护坡。

是指利用活性植物并结合土工合成材料等工程材料, 在坡面构建一个具有自身生长能力的防护系统, 通过植物的生长对边坡进行加固的一门新技术, 根据边坡地形地貌、土质和区域气候的特点, 在边坡表面覆盖一层土工合成材料并按一定的组合与间距种植多种植物, 通过植物的生长活动达到根系加筋、茎叶防冲蚀的目的, 经过生态护坡技术处理, 可在坡面形成茂密的植被覆盖, 在表土层形成盘根错节的根系, 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。 (1) 使用条件:坡率1:1.0~1:1.5的各类土质边坡、岩质边坡。 (2) 植物材料:选择紫花苜蓿、高羊茅、黑麦草及小冠花等进行组合混播;辅助材料:三维植被网、纸纤维、土壤改良剂、保水剂、粘合剂、肥料、水。 (3) 施工工序:平整坡面———填土———铺网———覆土———喷播草种———盖无纺布———前期养护。

2.1.2 液压喷播藤灌草护坡。

在液压喷播植草护坡的基础上, 为解决草种易退化的问题, 加入一些根系发达、抗逆性强的灌木、藤本植物种子进行混合喷播, 建立藤灌草立体生态模式, 兼顾当前与长远效果, 保证养护完成后达到与自然生态融为一体的生态景观效果。 (1) 使用条件:坡率1:1.5~1:2.0的稳定土质边坡。 (2) 植物材料:选择花苜蓿、高羊茅、黑麦草、小冠花、常春藤及爬山虎与灌木紫穗槐、黄栌等进行组合混播, 辅助材料:纸纤维、土壤改良剂、保水剂、粘合剂、肥料、水。 (3) 施工工序:平整坡面———喷播施工———盖无纺布———前期养护。

2.1.3 藤蔓植物护坡。

藤蔓植物护坡是指栽植攀援性和垂吊性植物, 以遮蔽硬质岩陡坡和挡土墙等, 美化环境的绿化方法。在坡率超过1:1.3的岩石边坡和挡土墙等构造物处种植爬山虎、葛藤和迎春花等植物, 采用营养钵苗种植。

2.2 结论

植被防护高速公路边坡防护中起着积极的作用。在公路施工技术方面: (1) 喷播植草是一种机械化程度高, 草坪建植速度快, 地表覆盖与绿化美化效果好, 以及建植成本低的草坪建植方法, 其适应性广、使用范围宽, 喷播植草技术可以适用于各个广泛地区。 (2) 利用三维网覆土播种技术可以在坚硬岩石边坡上建植植被, 达到防治水土流失和绿化美化的效果。

(责任编辑舒丹丹)

摘要：在高速公路边坡生态防护方面, 结合以往的高速公路边坡绿化的经验, 分析高速公路边坡植物防护的施工技术及施工工艺。

边坡生态防护技术 篇7

关键词：道路,生态护坡,喷混植生,技术

在交通基础设施建设过程中,高填高挖都给生态环境造成极大破坏,防护不当将不可避免的造成环境破坏和水土流失。采用适当的绿化防护不仅能保护环境,而且会使公路具有安全、舒适、美观、与环境相协调的特性,还将产生可观的经济效益、社会效益和生态效益。该文以深圳市某道路为例,浅谈边坡生态防护技术等相关问题。

1 项目简介及气候环境

该项目位于深圳市中部,穿越深圳宝安和龙岗两区,途经民治街道、坂田街道和观澜街道,全长约10.88 km。拟建场地沿线原始地貌单元为残丘坡地、冲洪积阶地及冲沟地貌,地形起伏变化较大。总体趋势呈北段最低、中间高、南段较低状况。深圳属亚热带海洋性气候区,气候温和,雨量充沛,日照时间长。年平均气温为23.7 ℃,年日照时数1 975.0 h,年平均相对湿度72.3%。每年5～9 月为雨季,年平均降雨量为1 608.1 mm,夏秋两季偶有台风。

2 设计原则

边坡设计本着“安全、经济、环保”的原则,既不因路基边坡过陡留下工程隐患,又不因路基边坡过缓造成投资浪费。根据边坡高度和不同地质情况进行的边坡坡率的设置灵活自然、因地制宜、顺势而为,不采用单一坡率,为绿色防护创造条件。

3 喷混植生生态防护技术

3.1 喷混植生原理

喷混植生技术是以工程力学和生物学理论为依据,利用客土掺混粘合剂和锚杆加固铁丝网技术,运用特制喷混机械将土壤、肥料、有机物质、保水材料、粘结材料、植物种子等混合干料加水后喷射到岩面上,形成近 10 cm厚度的具有连续空隙的硬化体。种子可以在空隙中生根、发芽、生长,而一定程度的硬化又可防止雨水冲刷,从而达到恢复植被、改善景观、保护环境的目的。

3.2 喷混植生优点

喷混植生技术是生态防护技术的一种,是经济、环保、生态效益高的防护措施,是工程与生态紧密结合的施工技术,具有以下几个特点:1)适合地质条件恶劣的岩石坡面,如砾石层、软岩、破碎层及较硬的基岩石等,可以有效防止崩塌和碎石掉落,确保山体和道路长治久安。且边坡防护成本较低,经计算,喷混植生防护成本不及工程措施的1/10。2)生态环保、抗侵蚀性和抗水土流失。粘结剂的胶结作用使喷混基质与岩面粘接,并使喷混基质硬化,避免雨水等对种植基质造成冲刷侵蚀,保持水土。植物体通过光合作用吸收CO2,制造释放O2,使得各路沿线空气保持清新。植物体还能吸收和阻滞在公路上行驶的车辆排放尾气中各种有害气体、烟尘及产生的交通噪音,减轻并防治污染,净化和改善大气质量。3)美化环境。通过不同植物品种的搭配,创造出不同的景观,美化路容。总之,喷混植生在满足人类对边坡防护的同时,也给人们带来美的享受。边坡在植草前应根据边坡坡率、地形、坡面条件等,选择适宜的基础防护工程,因地制宜地选择适应当地条件的植被,采用实用、合理、经济的工程措施,通过建立人工植被,解决坡面冲刷和环境污染的问题,逐步恢复自然生态并美化环境。

3.3 喷混植生边坡防护设计

根据工程地质勘察报告,微风化岩层采用坡率为1∶0.5,中风化岩层采用坡率为1∶1,强风化岩层采用坡率为1∶1.25,全风化岩层采用1∶1.5,边坡坡高大于20 m的边坡进行了稳定性验算,圆弧滑动法安全稳定系数大于1.30,平面、折线滑动法安全稳定系数大于1.35。同时,对于边坡高度大于30 m的高边坡结合工程地质类比法进行优化。若属于不稳定边坡则应结合其他工程措施使用锚杆、锚索防护,锚杆、锚索和格构梁中心采用喷混植生的方法防护。

3.4 喷混植生边坡施工工艺

1)清理边坡。

将容易滑落、影响边坡稳定的岩石,植物根茎等杂物清除掉,使坡面尽可能平整以利于喷混植生施工,同时在坡顶、坡脚及平台处均需根据实际情况适当设置截排水沟。

2)安设锚杆。

锚杆采用ϕ12或ϕ14钢筋制作,分为长锚杆和短锚杆,间隔布置,根据岩层完整程度、坡度确定打设深度,锚杆外露端设置90°弯钩,朝向坡面上方,以便挂网,外露部分刷防锈漆防锈。

3)挂网施工。

将规格8 cm×10 cm的镀锌铁丝网铺设在坡面上,铺设时网应拉紧,铺平顺后将网挂在锚杆上,用连接件或铁丝锁紧,要严格检查铁丝网与锚杆连接的牢固性,确保网与坡面形成稳固的整体。

4)基材喷播。

种植基材按比例混合好后用喷射机在大马力空气压缩机的风压下,将基材均匀的喷在岩石表面,在喷口处用另外的设备同时供水。

5)喷播植物种子。

将配好的种子混合材料用喷射机直接喷射在种植基材表面上,该施工环节和种植基材喷播相同。

6)覆盖无纺布。

喷播完成后,在其表面覆盖无纺布,减少因强降水对种子造成的冲刷,同时也减少边坡表面水分的蒸发,进一步改善种子的发芽、生长环境。

7)养护。

养护工作应于喷播完成后即日开始,主要针对植被的养分、水分、病虫进行管理工作,同时针对缺苗的地段进行补种,保证植物成活率不小于90%。

4 结 语

喷混植生防护技术在深圳市某道路新建工程岩质边坡得到成功的应用,它在满足人类对边坡防护的同时也改善道路沿线环境和空气质量,通过建立人工植被,解决坡面冲刷和水土流失,逐步恢复生态、自然、和谐的新环境,取得了良好的效果。因此,我们相信,随着科学技术的进步和发展,喷混植生防护技术不仅适用于公路,同样在铁路、水利、建筑等其他基础设施建设领域中能做出更加卓越的贡献。

参考文献

[1]汪群,徐忠诚,周建文.喷混植生技术在岩石边坡护坡绿化中的应用[J].公路,2007(11).

[2]周利恩,尚彦,余建新.工程边坡生态防护技术[J].云南农业大学学报,2006(8).

[3]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).

公路边坡生态防护 篇8

公路建设期间对周边环境的影响很大,如果处理不当会造成公路沿线地质破坏,如塌方、滑坡、泥石流等。如何有效地将受破坏后的路段边坡进行适当的生态恢复,达到对公路沿线环境的最大保护和恢复,是本文主要研究的问题。对因人为干扰而产生破坏的生态系统进行人工设计或采取生态恢复措施,以减轻对公路环境产生不良影响。通过相应的设计和恢复措施,减轻对沿线生态植被的影响,在尊重自然、保护自然的基础上,将受干扰与破坏的生态系统恢复成具有自我修复能力的良性生态系统,能长期维持良性的自然状态。在越来越重视环境保护和生存质量的今天,生态防护已成为了公路边坡防护的一种趋势,代表着边坡防护的发展方向。

1 公路边坡生态防护

公路开挖修建过程中对沿线的生态环境具有很大的破坏性,在设计时尽可能采用生态防护,不破坏现有的自然环境,恢复公路沿线的生态系统。公路边坡生态防护主要是靠植物根茎与土壤间的附着力及根茎间的互相缠绕达到加固边坡、提高边坡地表抗冲刷的能力,保护公路路基边坡不因降雨及地表径流而受到冲刷影响。生态防护不仅可以减少水土流失,涵养水源,还可以净化空气,美化环境,保护生态及保证行车安全。生态防护具有保护生态环境与改善景观等优点[2]。公路边坡生态防护的主要技术路线如图1所示。

1.1 边坡生态防护设计

采用生态防护的边坡可减弱公路对环境景观的影响,使公路更好地融入自然环境之中。根据不同边坡的坡度、地形地貌、岩质、岩石的风化程度,利用当地特有的建筑材料与植被类型,进行边坡景观生态设计。尽可能减少工程防护的工程量,顺坡就势进行边坡地形改造,做好水土保持工作,选择适应性强、根系发达、管理粗放的植被进行栽种。通过对防护树种的科学搭配与植被材料的优化组合,充分发挥花、草、树木特有的功能,减少噪声的影响,达到吸尘、吸附有害气体、减轻空气污染的目的,可形成最佳的运输生态环境和绿色环保屏障;可在不同的地段,选择多种植被营造出不同氛围,体现植被的多样性、层次性与季节性,最大限度地提高景观效果。对其自然景观的恢复建设,自然生态是由多种自然因素(气候,水土,植被等)和非自然因素(人文,民俗等)构成,在自然生态的恢复和建设的过程中,以人工的生态恢复手段为辅,作为一种引导,使建设完成后的公路不仅保持了原有的自然风景面貌,同时有利于生态的后续积极发展。

1.2 选线应考虑环境要素

公路选线、定线时,应注意路线及其构造物等设计要素,要尽可能与公路沿线地形地貌相吻合,土石方的开挖要尽量减少,同时应尽可能减少对自然景观的破坏,避开受保护的景观空间,如小溪、河流、沼泽地、森林及村落等建筑群体,要避免割断它们之间的联系,若无法避免,也应在设计时提出相应的补救措施。设计阶段应全面考虑公路沿线的自然条件、占地面积、公路线形与横断面造型,还应考虑施工时的侧向取土坑、废料堆场以及公路两侧的水工结构物等景观造型要相互协调,注意保护公路沿线的自然风貌,边坡花草种植与其他协调措施应符合通视、导向、协调与绿化四项景观的基本要求。以公路边坡生态防护带、路域环境为风景线,采用“点、线、面”多层次、多方位相结合的方法,构建出自然和谐、韵律突出、景观别致的生态边坡绿色景观[1]。

1.3 再建自然植物群落

植物群落可以改善环境条件,公路边坡生态防护以自然植物恢复为主,植物群落的形成主要是依靠自然力进行的,人工过多干涉将会影响植物群落的自然恢复,人工应该考虑采用合理的方式为边坡生态恢复提供更多的有利条件,促使植物稳定自然生长;丰富生态群落,根据边坡和植物群落空间的现状可适当引进不同植物品种,驯化使其适宜于当地的自然环境,起到丰富植物种群,稳定边坡生态群落的作用;再建植被要尊重自然规律,再建跟自然环境协调的植物群落,必须要尊重植物对养分需求、植物自然变迁、生态进化等规律,即植物在长期生长过程中的自然秩序[2]。

2 生态防护的功能

公路沿线生态的恢复,尽量采用快速建植等新技术,对边坡实现绿色防护,最大限度地恢复公路建设过程中遭到破坏的生态植被。1)固坡作用。开挖后公路边坡的水土流失最为严重,稳定边坡是生态防护的功能之一。合理的边坡生态防护可有效防止公路边坡坡面失稳、水土流失、塌陷或滑坡等病害。植被根系的锚固与加筋作用可加强边坡的稳定,植被茎叶可截留一部分降雨量、削弱溅蚀、减少坡面的侵蚀和水土流失,从而达到稳固路基,保护边坡的作用。2)改善行车条件。因受条件限制,某些路段从某点看上去有时扭曲或出现不连续现象,可通过绿化手段弥补景观缺陷,可有效地改善行车环境;公路边坡植被生态防护可以增加地表植被覆盖,拦截、抬升部分气流,可以降低风速,防止风沙危害[4],提高行车安全系数。3)美化环境、恢复生态。根据沿线地质、地貌、人文、地理环境选用不同植被护坡,将植被有机地融入到公路边坡环境中,降低公路建设对沿线环境造成的负面影响,创建良好的景观效果。采用与自然景观协调的多样性植物配置,统筹规划、合理布局水土保持措施。植被的存在可以有效地保护生物多样性,为多种动物与微生物提供有利环境条件,并与周围环境一起组建成完整的生物链,达到恢复公路边坡生态环境的目的。4)诱导视线。公路边坡绿化是驾驶员与游客视野范围内的主要视觉对象,整齐亮丽的树木花草,可以给人优美、舒适的享受,还可以提示公路路线线形的变化,引导驾驶员安全的操作,使车辆行驶更安全。

3 结语

公路建设中的边坡开挖是地表破坏最严重的区域,同时也是最不稳定的区域,因此对边坡进行有效的加固与防护成为关键。公路边坡景观设计的目的是恢复生态环境、保障行车安全、改善视觉效果、增强地域特征,所以公路边坡景观是公路景观设计中重要的一环。以提高道路的安全性、行驶过程的愉悦性、保护生态环境为目的,充分发挥绿地的生态效应,重视自然生态系统,重视乡土植物与建材的使用,营造自然植物群落,尽量减少高填深挖,能绕避的采用绕避措施,确保公路边坡安全,以提高公路安全的运营效率。

摘要：对公路边坡生态防护设计进行了探讨,提出了公路选线应考虑环境要素,并根据边坡和植物群落空间的现状引进不同植物品种,再建自然植物群落,同时分析了生态防护的功能,指出公路边坡植物景观的生态防护已成为边坡防护的主要趋势。

关键词：公路边坡,生态防护,景观设计

参考文献

[1]舒安平.北京生态公路水土保持景观格局特色与启示[J].北京水务,2009(S2):17-20.

[2]王海银.西北地区高速公路边坡生态防护研究——以宝天高速公路为例[D].杨凌:西北农林科技大学硕士学位论文,2011.

[3]王静丽.传统边坡防护与综合生态防护技术结合的应用[J].山西建筑,2012,38(36):175-176.

植物生态防护 篇9

在传统的边坡工程中, 对边坡的处理主要是强调其强度功效, 忽视了其对环境的破坏。而生态护坡是营造坡体, 并在坡体上种植植物, 利用植物与岩土体的相互作用 (根系锚固作用) 对边坡表层进行防护、加固, 使之既能满足对边坡表层稳定的要求, 又能恢复被破坏的自然生态环境的护坡方式, 是一种有效的护坡、固坡手段。现结合工程实例探讨生态护坡采用的技术措施。

1 工程概况

1.1 边坡概况

本工程拟施工的临湖边坡位于太平湖, 濒临于太平湖宽阔水面, 沿湖岸线长310米。临外湖边坡治理长约:130米, 高度:3-6米, 外湖面边坡护坡面积800平方米, 临内湖边坡治理长约:180米, 高度:2-5米, 内湖边坡护坡面积850平方米。边坡基础设计最低高程为:115 (吴淞口高程) 。

1.2 边坡地质及水文概况

根据《工程勘探报告》显示:边坡的岩土层自上向下分别为:①素填土;②粘土;③砂质粘性土;④全风化花岗岩;⑤强风化花岗岩;⑥中风化花岗岩。且地质结构比较复杂, 土质多为山地黄棕壤, 砂壤土, 石砾含量较高, 土壤松散, 粘性和保水性差, 在自然侵蚀、风雨冲刷等因素下, 表层极易剥离流失。尤其是临外湖边坡为陡坡地形, 地势险峻, 部分作业段与湖面角度接近70度。

当地记载水文资料的显示, 太平湖水位在105~117 (吴淞口高程) 之间, 3月份-5月份水位115-117, 6月份-10月份水位在109-115 (吴淞口高程) , 11月份-2月份水位105-109 (吴淞口高程) 。

2 生态边坡设计原则及技术介绍

2.1 设计原则

根据现场实际情况, 对需治理的边坡进行具体分析, 柔性生态边坡的营建, 能大大改善本工程的沿湖岸的自然环境, 且与太平湖周边环境融为一体。本工程生态护坡设计的基本原则为:①护坡能满足环境功能和坡体的稳定要求, 并降低工程造价;②尽量减少刚性结构, 增强护坡在视觉中“软效果”, 美化工程环境;③合理进行分析, 结合植物调查结果, 选择合适的植物;④尽量采用自然的材料, 避免二次环境破坏。

经市场调研及论证后, 采用柔性生态袋防护技术。基本上能够满足本工程护坡设计原则。

2.2 生态袋防护技术介绍

生态袋防护技术, 采用高抗拉强度的生态袋, 生态袋装入土壤, 每袋之间用连接扣相互连接, 使结合成稳定之三角单元, 利用土工格栅对袋体进行分层反包。土工格栅与联结扣增加生态袋之间相互连接, 使每个生态袋紧扣成一体, 形成整体受力具有更好的稳定性软体边坡, 既防止土体滑坡, 又可让植物生存生长。结构面通过植被的发达根系与坡体组合成一个同质整体, 使人工边坡和原自然边坡之间不会产生分离、坍塌等现象。

2.3 生态袋各组件介绍

①生态袋。生态袋是由聚丙烯纤维或聚酯纤维等土工合成材料制成, 具有高强度, 耐腐蚀, 不降解, 抗紫外, 抗老化, 无毒, 裂口不延伸, 稳固性好等特点。生态袋具有目标性透水不透土的过滤功能, 既能防止填充物 (土壤和营养成分混合物) 流失, 又能减小边坡的静水压力。实现水分在土壤中的正常交流。植物生长所需的水分得到了有效的保持和及时的补充, 对植物非常友善, 使植物穿过袋体自由生长。根系进入工程基础土壤中, 如无数根锚杆完成袋体与主体间的稳固作用时间愈长愈加牢固, 实现稳定性永久边坡, 大大降低维护费用。

②排水联结扣。联结扣把无数个生态填充袋相互连接在一起, 形成稳定的三角内摩擦紧密内锁结构。其倒钩棘爪最大限度的将生态袋紧密相连, 其网孔状结构使得联结部位刚柔并济, 始终与袋体保持垂直紧贴, 对构建稳固的边坡起到了重要的作用。

③扎口带。扎口带在施工中起到将已装满填充物的绿霸生态袋扎紧袋口的作用。具有抗紫外线及抗拉型强的特点, 是一种自锁式黑色带, 保证每个填充袋体的完整性和有效性。对保证工程安全稳定起到了不可忽视的作用。

④加筋格栅。加筋格栅在构筑较陡的回填土边坡时, 排水联结扣把加筋格栅和抗紫外生态袋进行连接, 同时对袋体进行分层反包, 对工程的坚固和稳定起到重要的作用。

3 生态袋边坡施工

3.1 生态袋边坡方案

本工程临湖边坡土质复杂, 土质多为山地黄棕壤, 砂壤土, 石砾含量较高, 土壤松散等特性, 生态袋基础稳固与生态袋坡体稳定性同样很重要。本工程施工期选择为7月份以后, 避开太平湖丰水期, 避免高水位给基础施工时带来的其它困扰。根据本工程特性, 本工程生态边坡分为内外湖湾两段处理。

3.1.1 内湖湾边坡

本工程内湖湾原始地形坡度不大的地方, 但上层土质复杂, 多为素填土及粉质粘土, 宜被水淹。本区段生态袋边坡基础处理采用:竖向锚管+砼基础形式。具体措施:准50*2锚管 (L=4米) 打入土体中, 锚管内M30高压注浆, 上设C25钢筋混凝土基础 (1200*60) , 锚管锚入混凝土基础中。由于坡度不大, 且原始边坡保护较好, 综合以往的经验, 从安全性及经济性考虑, 生态袋施工采用“五顺一丁”的砌筑方式, 整个坡体的角度控制在40~45度, 确保边坡的稳固。如图2所示。

3.1.2 外湖边坡

本工程外湖边坡濒临于太平湖宽阔水面, 湖岸带为陡坡地形, 地势险峻, 部分作业段与湖面角度接近70度, 局部与房屋相邻很近。由于生态袋叠砌坡度角不宜过大受限, 必须抬高生态袋基础, 从而减小生态边坡高度, 减小生态边坡的坡度角, 确保生态边坡的稳固。因此此区段生态袋边坡基础处理采用:准220钢板桩+锚杆+混凝土墙综合措施。具体措施:准220钢板桩, 桩持力层为:强风化花岗岩, 钢板桩入岩1m, 桩身材料:18#工字钢+C25细石砼。工字钢露出土面1.5m, 并打入斜向Φ110锚杆 (准28钢筋, 12m长, M30高压注浆) , 与露出土面的工字钢连接。在露出土面的工字钢设C25钢筋砼墙 (350厚) , 砼墙1.5m高。由于湖岸带为陡坡地形, 地势险峻, 从安全性及经济性考虑, 生态袋施工采用“三顺一丁”的砌筑方式, 且采用土工格栅反包, 整个坡体的角度控制在40~55度, 确保边坡的稳固。如图3所示。

3.2 生态袋施工

3.2.1 本工程选用生态袋各组件规格及技术指标

生态袋材料:聚丙烯纤维或聚酯纤维, 生态袋规格:1140*510*12 (mm) , 单位面积质量:146.1g/m2;断裂强度 (KN/m) :纵向13.27, 横向12.4;梯形撕破强度 (N) :纵向317, 横向262;接缝强度 (KN/m) :纵向10.30, 横向10.51;CBR顶破强度:1.8KN;刺破强度:328N;抗UV强度 (mm) :70%@500hrs;垂直渗透系数:1.41×10-1cm/s;等效孔径:0.13mm。

联结扣:材料为聚丙烯, 长300mm, 宽100mm, 高56mm, 标准扣有24个孔洞, 11个棘爪, 棘爪有倒钩。平均剪力:>360N/个。

土工格栅断裂强度达到50kn/m, 双向受力。

3.2.2 生态袋施工工艺流程

砼基础上预埋联结扣→清理、平整边坡→生态袋装土、封口→分层安装生态袋、联结扣→袋后回填土、夯实→铺设土工格栅并反包→分层安装生态袋、联结扣→…分层安装生态袋、联结扣…→安装防水膜及砼压顶。

3.2.3 生态袋施工时注意技术要点

①生态袋装土时, 考虑到后期坡体的绿化, 选择适合植物生长的土壤, 并加入保水剂、肥料、中砂等掺合料。保证每袋装土不宜超量 (50kg/袋) , 每袋装土均匀。避免袋体产生较大变形及夯实时产生涨破。

②生态袋施工时, 应设置砂袋 (砂:土=8:2) , 纵横向间距根据实际情况设置。

③安装生态袋时, 上下层严禁通缝。上下层错位尺寸严格按坡度计算控制 (错位尺寸不宜超过250mm) 。并且控制好生态袋安放的顺直整齐, 上下层叠加之间在生态袋接缝处加密联结扣。

④联结扣与生态袋要保证联结扣尖刺完全压入上下层生态袋中。

⑤选择适合的夯实工具, 每层生态袋夯实到位 (夯实后生态袋尺寸:900-930*400-420*180-200mm) , 夯实后层厚控制均匀。整个破面平顺, 严禁出现前倾现象。

⑥生态袋施工宜铺设1-2层后, 立即回填袋后破体土方并严格控制夯实度。

⑦铺设土工格栅层, 生态袋与土方格栅连接处满铺联结扣, 使土工格栅与生态袋连成整体。袋后的回填平整度及夯实度必须符合要求。

⑧生态袋边坡坡体应做好排水措施, 避免雨季雨水过大, 造成边坡的安全隐患。

3.3 边坡绿化施工

3.3.1 边坡绿化植物的配置

生态护坡能依靠植物良好的根系而使护坡具有一定的固土和抗冲能力, 同时生态护坡能美化环境的独特效果。

植物配置应根据植物的生态学特性与形态特性, 选择喜湿生环境的物种, 木本植物选择枝条拱形下垂, 耐修剪的蔓性特点的灌木为主, 夹杂自然的少量乔木, 配置适量的直立性强的水生草本花卉。

本工程按边坡实际情况, 按照标高分段配置:

①117.0米-118.6米常年无水区

根据湖畔以及房屋现状, 临湖坡面上种植藤本植物, 如常春藤、络石等, 同时种植云南素馨, 月季、蔷薇等, 在高边坡形成柔性景观。

②115.5米-117.0米 (以内湖湾为主)

在115.5米-117.0米的短暂淹水区 (1-7天内) , 由于该区受水位升降影响, 但时间不长, 可以以水陆两栖植物为主, 主要以伞草、千屈菜、等, 并间或种植南川柳、钱氏柳、水杨梅等植物。

3.3.2 边坡绿化植物的种植方式

本工程边坡绿化植物的种植方式主要为:插播。工艺流程为:对照苗木带的土球大小, 用刀把生态袋切割一“丁”字小口, 同时揭开被切的袋片→用花铲将被切位置土壤取出至适合所带土球大小, 被取土壤堆置于切口旁边→用枝剪把苗木的营养袋剪开, 完全露出土球, 适当修剪苗木根系与枝叶→把苗木放到土穴中, 然后用花铲将土壤回填到土穴缝边, 同时扎土, 直到回填完好, 并且盖好袋片→插植完的苗木, 浇水淋根→后期养护。

4 结语

本工程在边坡治理方案上以生态环保为原则并综合实际地形, 使用了的生态袋护坡技术。在施工完成后, 通过后期的绿化养护, 有效地改善了本工程沿湖坡岸的生态环境效应。其建设生态型、环保性生态边坡的理念和生态袋护坡的设计原则以及不同地形的生态袋的施工工艺, 为今后类似工程的护坡提供借鉴。

参考文献

[1]董鸿斌, 梁爱斌, 王应彪.浅谈生态袋边坡复绿技术[J].陕西林业, 2009 (04) .

[2]范鹏飞.生态袋柔性护坡在临汾河道整治工程中的应用[J].山西水利科技, 2013 (03) .