关于高陡边坡绿化技术应用的探讨

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   摘要:对于工程建设遗留下来的裸露边坡,如公路和铁路沿线因开挖而产生的永久边坡,水电工程建设形成的人工边坡,因山区旅游需要而形成的人工开挖边坡以及开采石料、矿山留下的裸露边坡等,尤其是对于高陡边坡来说,由于大多高陡边坡汇水面积大、水流速度快、冲刷能力强,同时缺少植物生长的土壤条件、养分条件及水分条件,植物极难存活,造成边坡表面处于不稳定状态,坡体易滑塌、崩塌,水土流失严重,而发生水土流失后,会造成坡体更高、更陡,由此高陡边坡的生态环境陷入一个恶性循环。坡体的稳定性及生态修复的治理一直是边坡治理的难点。目前大多数边坡生态修复产品及技术都很难解决植物生长基质抗冲刷或护坡自身稳定性的问题,无法很好的解决高陡边坡的稳定性及生态修复要求。为此,笔者提出一种高陡边坡表面生态修复的一种新方法,在该方法中,利用锚杆、育种生态袋及格宾网相结合的方法,将护坡结构与坡体结合成一个整体,在解决坡体稳定的同时,达到护坡结构稳定、植物生长基质抗冲刷的要求,使整个系统达到一个很好的生态修复效果,该方法已在工程实践中取得了良好的效果。
  关键词:高陡边坡;水土保持;生态修复;护坡;边坡绿化
  中图分类号: U213.1+3 文献标识码: A 文章编号:
  一、引 言
  随着我国社会经济建设的快速发展,人们在改造自然和向自然索取资源的同时,人们给自然带来越来越多的创伤。例如,公路和铁路沿线因开挖而产生的永久边坡,水电工程建设形成的人工边坡,因山区旅游需要而形成的人工开挖边坡以及开采石料、矿山留下的裸露边坡等。裸露的边坡具有以下特点:一是边坡表面土壤、水分以及有机质缺乏,水土流失程度严重,自然条件下植被极难恢复;二是治理难度大,治理措施的技术含量高,治理投入大;三是大面积裸露山体将影响局部生态环境的健康发展,影响区域植被间的信息以及能量等流通,同时容易发生滑塌、滚(落)石等地质灾害,给人民群众的生命及财产安全带来极大的隐患。
  治理这些裸露的边坡,我们一般采用了浆砌石、锚喷支护等加固的方法,但采用这类方法加固的边坡往往呈现出一片毫无生气的灰白色,并往往让人感到沉闷。按照可持续发展和环境保护的观点,就必须要对这些裸露的边坡进行生态修复。而裸露边坡的生态修复则是一项系统的、综合的过程,是一项集岩土工程学、植物学、土壤学、恢复生态学、水土保持学和景观生态学等诸学科于一体的综合性的科学技术,它既需要保证裸露山体的稳定性、安全性,又能逐步建立起一个健康、稳定、可持续的生态系统。
  边坡绿化,则是对裸露边坡进行生态修复环节中的关键一环。
  二、高陡边坡生态修复的方法
  边坡绿化是近几年才兴起的一个新行业,虽然出现时间较短,但市面上关于边坡绿化的各种新产品、新技术层出不穷。就目前现行的一些边坡绿化技术来看,大多数都不适用于高陡边坡(坡角大于60°,坡高大于5米)表面的绿化。大多数高陡边坡由于汇水面积大、水流速度快、冲刷能力强,同时缺少植物生长的土壤条件、养分条件及水分条件,植物极难存活,造成边坡表面处于不稳定状态,坡体易滑塌、崩塌,发生水土流失,而发生水土流失后,会造成坡体更高、更陡,由此高陡边坡的生态环境陷入一个恶性循环,故高陡边坡的生态修复一直是边坡生态修复工程界的难题之一。
  在工程实践中,笔者基于目前已有的一种用于非陡坡的边坡绿化技术,通过部分产品改进及施工方式的改进,应用于高陡边坡生态修复,在介绍该方法前,先简要说明几种常用的非高陡边坡的绿化技术。
  1.喷混植生护坡技术
  喷混植生护坡技术是利用液态播种原理,将生命力强、且能满足各种绿化功能的植物种子经科学处理后与肥料、防土壤侵蚀剂、内覆纤维材料、保水剂、色素以及水等按一定比例放入混料灌内,通过搅拌器将混合液搅拌至全悬浮状态后,利用离心泵把混合液导入消防软管,经喷枪喷播在欲建边坡裸地形成均匀覆盖层保护下的植物种子层,再铺设无纺布防护的一种进行坡面强制绿化的护坡技术。
  但由于该技术施工初期,植物长成前对边坡无加护作用,遇到较强降雨时会对施工成果造成严重破坏,且基材抗冲刷能力较差,故不适用于汇水面积大,水流速度高的高陡边坡。仅可应用于坡度较缓的风化岩石边坡、强风化岩石边坡及土质边坡。
  2.六邊形混凝土空心砖(六棱砖)植物护坡技术
  该技术是在边坡上铺设六棱砖,部分空心砖需加设钢钎锚固,在其内部填充的种植土内播种绿化,是目前铁路、高速公路领域边坡绿化采用范围较广的绿化方法之一。
  由于六棱砖之间并无任何刚性连接,且接触面积很小,故若用于高陡边坡,自身的稳定性都无法满足,同时内部种植土土层很薄,无法抗高速水流的冲刷,故也只能适用于坡度较缓的全风化、强风化的岩石边坡,可防止边坡受雨水侵蚀,避免坡面上产生沟槽。
  3.植生袋技术
  植生袋是将选好的草、花、灌木种子、保水剂、微生物肥料等材料,通过机器设备作成将其混合物附着在两层草纸之间,并覆上一层抗老化绿网,然后将复合好的材料按一定的规格缝制成的袋子,袋体内填充种植土后通过堆叠置于边坡表面。作为一种新型边坡绿化材料,植生袋是边坡绿化及荒山修复重要的施工方法之一。
  其可以在无土的岩石或山体滑坡后留下的裸露部位、高速公路和铁路的无土砂石斜坡部位、严重盐碱地段等无法种植和移植草坪的地段施工。但由于袋体寿命较短,袋体降解后,壤土露于坡体表面,水土保持效果明显减弱,故不适用于冲刷能力强的高陡边坡;同时,当坡体过高时,植生袋本身堆叠过高后,受其自身自重影响,再加上后侧坡体的压力,其自身稳定性很难保证;故其无法满足高陡边坡上的使用。
  4.生态袋技术
  生态袋技术是目前市面上出现的一种新技术,其与植生袋类似,不过其袋体本身由聚丙无纺布制成,该种材料的显著优点有:高强度、透水性良好,同时还具有反过滤、抗老化、耐腐蚀、不易降解等性能。由其制成的生态袋可通过堆叠于坡体表面对坡体进行绿化。其绿化方法一般有两种:一是将植物种子、种植土及肥料混合并填充于袋体内部(注:此方法植物种子只适用于单子叶植物),植物幼苗可与袋体内部生长出袋体表面;二是通过喷播的方法将植物种子播撒于袋体表面,植物根系可扎入袋体内部。
  生态袋适用范围较广,由于其具有抗老化、不降解、反滤等显著优点,故由其堆叠于坡体表面时可形成一种永久性挡墙,在绿化的同时,对坡体本身的稳定性有一定的改善作用。但其用于高陡边坡时,同植生袋一样,由于其本身并非刚性连接,当堆叠过高后,受其自重影响,其自身稳定性都很难保证,在受到坡体压力时,很容易坍塌,造成工程失败。
  综上所述,以上所介绍的各种绿化方法用于高陡边坡时,在不考虑坡体自身稳定性的情况下,一般都需要解决以下两个问题:1、护坡自身稳定性的问题;2、抗雨水冲刷问题,即水土保持问题。
  5.新方法的提出及实施步骤
  针对高陡边坡的绿化问题,笔者通过对生态袋本身的结构及施工方式进行改进,以满足其在高陡边坡绿化工程。
  生态袋护坡技术应用于高陡边坡时,其优点为:袋体本身强度高、透水性好、抗腐蚀、抗老化、不易降解,同时又反过滤等优点,故在保水同时可以有效将种植土包覆于袋体内部,防止水土流失,有利于植物生长,可形成永久性护坡结构。
  而其局限性主要表现为:1、护坡自身稳定性问题;2、若采用内部混播植物种子的方法,会造成大量种子浪费,增加造价;若采取外侧喷播时,也存在抗雨水冲刷方面的难题。
  而新方法的目的是克服现有技术的不足,提供一种结构简单、稳定性较高、造价较低的生态护坡。
  首先是对生态袋的改进,在生态袋的外侧可接附一块与袋体的材料相同的片材,每块片材的三边与袋体的外侧逢合,从而构成开口朝外的一个接纳槽,在接纳槽内可填充植物种子和培养土,可以将植物种子、肥料、土壤或其混合物装填入槽中,从而不必采用将植物种子与种植土混填入袋体的作法,即可以节省种子,又可以避免种子受到水流的冲刷并具有保温保湿的功效,从而更有助于植物种子的发芽和生长。笔者将其命名为育种生态袋。
  其次是对施工方法的改进,其施工步骤如下:
  1、按照设计对边坡进行开挖,清除浮石或浮土,在坡体上布设锚杆(或锚索)及边坡排水孔,锚杆(或锚索)需露出坡体表面至少50cm(略大于一个生态袋袋体的宽度)。
  2、从边坡底部开始沿坡体将内部填充有种植土的育种生态袋进行码放,码放后的坡度可与边坡坡度一致,或略大于边坡坡度(后侧填充种植土或其他填充物)。
  3、需对码放整齐的育种生态袋表面及其后侧填充物进行夯实,确保其表面平整,可以提高其整体稳定性并减少后期整体沉降,从而保证施工安全。
  4、将拌合好的植物种子填充在育种生态袋的接纳槽内。
  5、将具有抗腐蚀性能的格宾网(镀锌钢丝网)外覆于已施工完毕的育种生态带表面,并与锚杆(或锚索)进行连接(焊接、绑接或其他刚性连接)。
  由上所述,整个护坡体就和坡体整个联系在一起,构成一个整体的系统。该系统有如下优点:
  1、锚杆(或锚索)及排水孔可以解决坡体内部的稳定性问题。
  2、育种生态袋护坡可以解决边坡外侧的稳定问题,防止边坡继续风化及滑塌。
  3、格宾网及锚杆(或锚索)将育种生态袋与坡体连接为一个整体,解决坡体稳定的同时也解决的护坡体的稳定。
  4、坡体所设排水孔排出的坡体内部水分可进入育种生态袋的土体内,供植物生长需要。
  5、育种生态袋可有效抗雨水冲刷,保证绿化成功率及绿化效果,待植物长成后,其根系将各生态袋袋体联系在一起,形成一个整体牢不可破的生态护坡系统。
  本方法所叙述的护坡几乎适用于任何类型的高陡边坡,如铁路、公路及河道、建设水电站或水库造成的两侧的水泥、石头等硬体边坡或泥土等软体边坡等。不仅可以保护坡体,同时可以绿化环境、改善空气指数以及吸收热量和噪音,并且施工简单、稳定性较高且造价较低。
  三、结论及建议
  该方案已在北京门头沟区及重庆南岸区部分高陡岩石及土体边坡的生态修复中得到应用,原本年年每到雨季便發生坍塌的坡体没有继续坍塌,同时,护坡体植物生长繁茂,本地植物物种已侵入护坡体生长,护坡整体与周围环境和谐结合,整体取得了良好的效果,并得到了施工方及业主方的好评。
  裸露岩石边坡的生态修复能有效地改善山体景观,营造良好的生态环境,以实现边坡防护和景观绿化两大功能的完美结合。生态护坡植被的根系有提高表层土粘聚力的作用,同时由于土体加筋材料的形成,对于边坡的整体稳定性有很大的意义。生态修复不仅有利于边坡的稳定,而且还可恢复植被,吸收噪声,减少太阳辐射,净化大气污染,调节局部小气候等特点,这种防护方式越来越受到重视,同时也是边坡防护发展的必然趋势。
  生态护坡经过几十年的发展,已逐渐形成了自己的一套理论体系和方法技术。随着生态文明的提出和发展,对于越来越多的裸露岩石边坡开展生态修复已经是势在必行。
  然而自从边坡开展生态修复以来,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,大多相关的研究也仅是对较为缓和的边坡开展生态修复,而对于一些高坡度岩石边坡的生态修复则是研究的更少,本文所述的高陡边坡的生态修复方法是目前为数不多的高陡边坡生态修复方法中效果较好的方法之一,在提高坡体稳定性的同时取得了较好的绿化效果。
  最后,笔者希望边坡生态修复行业的相关技术人员应该加强合作及经验交流,增加对一些高陡边坡的生态修复研究,并在此基础上制定符合我国实际情况的高陡边坡生态修复施工标准或者规范。
  参考文献:
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