植物纤维毯在大广高速公路边坡防护中的应用

陈金成

（河北省高速公路衡大管理处，河北 衡水 053000）

1 大广高速衡大段项目概况

1.1 项目简介

大广高速公路深州至大名段（冀豫界）是国务院审批通过的国家高速公路“7918”网中大庆至广州高速公路中的重要路段，被交通部确定为第三批22个勘察设计典型示范工程之一。本路段起于深州市榆科，止于大名高庄，全长220.425km。全线设计速度为120km/h。

1.2 项目沿线土质特点

大广高速公路衡大段地处华北平原西部，项目沿线多数地段土层主要为低液限粉土、亚粘土及粉细砂交互地层，尤其是邢台地区，大部分土质颗粒松散，黏结性差，透水性好。而且，为了积极响应国家保护基本农田的土地政策，该路段路基取土多取自土质较差的非基本农田和河滩。因此，衡大段高速公路的路基边坡土多为粉砂性盐碱土壤，其特点是土质松散，土壤肥力极低，保水性极差，土壤pH值普遍在7.9～8.9内，不利于植物生长。

1.3 项目沿线气候特点

大广高速公路衡大段地属暖温带大陆性季风气候区，冬春多风干燥，夏季雨量集中，秋季天高气爽。年降雨量约480mm，降雨多集中在7～8月份，占全年降雨量的62%；年平均气温13℃，1月份最冷，月平均－3.5℃，7月份最热，月平均27℃；多年平均蒸发量为2247.7mm。但自80年代以来，年降水量明显减少，不断出现春、夏、秋持续干旱年份，非常不利于高速公路护坡植物的生长。

2 植物纤维毯的固坡技术原理

2.1 植物纤维毯的结构

植物纤维毯的结构（如图1）共分为4层，上层和下层均为聚丙烯网，中间层从上到下依次是天然纤维层和蓄水层。

2.2 植物纤维毯的优点

（1）植物纤维毯节能、环保，能有效防止边坡水土流失，保护坡面地被，防止坍塌侵蚀，并防风固土，可在一定程度上遏制风沙对高速环境的危害。

（2）施工作业简便、快捷，可以完全、直接地铺设于地表，迅速提高植被建植能力，加快绿化速度，改善绿化水平，且不受土质及路基高度的影响。

（3）能抑制土壤水分蒸发，保持有效的土壤温度和湿度；吸附细沙尘土，秸秆腐烂后又可增加土壤有机质和养分含量，为植物生长提供良好的成长环境。

2.3 植物纤维毯中植物品种的确定

根据大广高速衡大段项目沿线的地理概况和边坡土壤的实际情况，经过充分调查研究和专家论证，最终确定在粉砂性土路段共12个路基标段的边坡防护，采用能适应这种土质和气候特点的植物纤维毯。为了边坡植物后期的出芽成活和护坡整体效果，选用的植物纤维毯中确定的植物品种必须为抗干旱、耐瘠薄和耐碱性的植物。初步确定了沙打旺、紫花苜蓿、紫穗槐、胡枝子等几个品种。

因此 ， 在 衡 大 段 路 基 标 LQ5、LQ8、LQ14、LQ15、LQ17、LQ18、LQ19 段草籽品种选择了沙打旺；LQ10 和LQ11段草籽品种选择了紫穗槐；LQ13、LQ16和LQ20段草籽品种选择了胡枝子，并在施工中有机地将护坡固坡和绿化美化结合在一起。

3 植物纤维毯的施工工艺

3.1 边坡的坡面整理

植物纤维毯铺设前，检查路面施工单位完成二灰土后，路基单位进行刷坡及泄水槽安装情况，将坡面的杂物、异物、及施工垃圾清理出坡面。根据粉砂土的特性，衡大段项目路基边坡普遍采用1∶1.5的坡率，确保坡体稳定不滑坡。最终达到表面平整、密实、湿润，坡度基本符合植物纤维毯铺设的设计要求，并可使坡面有利于植物纤维毯的完全覆盖。

3.2 施工的主要工序

在植物纤维毯铺设施工作业前，用雾状喷头将坡面全面淋湿，以达到坡面的平整和夯实。坡面彻底阴湿以后，草毯和坡面才可以更好的贴合，同时起到一定的保湿作用，更有利于植物的生长发芽。

植物纤维毯铺设时，要从坡顶至坡脚，由上而下地铺放草毯卷（如图2）。同时，要用锚杆和锚钉固定住植物纤维毯的顶部和底角，使植物纤维毯贴紧坡面，并呈半绷紧状态而不悬空。植物纤维毯毯面保持平整，并无褶皱现象。两毯交接处重叠搭接，搭接适宜宽度为3～5cm，并利用U型钉、绑扎铁丝和锚杆等连接器件对纤维毯的横向、纵向分别连接固定，锚钉用量为每平方米不少于3只，锚杆、锚钉长度在35～45cm之间为宜。

3.3 施工质量控制

植物纤维毯施工质量是本技术的关键所在，本项目中，施工质量控制主要分为两个阶段进行：施工前质量检查和施工过程控制。

（1）施工前质量检查。①检查确认施工材料没有发生变化，如有些成品草毯会因搁置时间长，而使内部肥料发生了质变，从而大大影响后期植物的发芽率。②检查测试草毯中的肥料、草籽的配合比和用量等关键具体指标。

（2）施工过程控制。在施工过程中，应对坡面的踏实度、平整度、喷湿度、两毯缝隙衔接平顺和牢固程度，以及草毯的整体牢固性进行检查，上道工序未经检验合格，严格控制不得进行下一道工序。

4 植物纤维毯对边坡的防护作用

4.1 植物纤维毯铺设初期的防护作用

植物纤维毯在铺设施工完成初期，就可以起到防止风沙流动和雨水冲刷边坡等防护作用。由于试验段边坡的土壤多偏沙性，当冬春干燥多风时，造成风沙流动严重；而植物纤维毯铺设完成后，起到了明显的防风固沙作用。

2010年7月19日，大广高速公路邢台段普降大雨，LQ17标段粉砂性道路路基冲刷严重。而在同一路段，大雨之前就铺设上植物纤维毯的边坡，基本没受到大雨的影响（如图3）。可见，采用植物纤维毯进行边坡防护，即便是植物未生长时期，也能对边坡起到较好的防冲刷并产生径流的作用，避免了雨后再次重整路基施工，从而大大加快了衡大段项目的总工期进度。

4.2 植物纤维毯铺设后毯中植物的生长情况

在选定的4种植物中，紫花苜蓿表现较差，短期内没能形成良好的植被，其他3种表现良好，均可当年形成很好的覆盖效果，生物防护作用非常明显。

4.2.1 沙打旺的生长情况 对铺设完成的植物纤维毯浇透水后，沙打旺种子（每平米含种子量15～20g）一般2～3d开始发芽，发芽率达68%；5～8d出苗。沙打旺幼苗期间生长缓慢，并且易有“蹲苗”习性，“蹲苗”期大约21～28d，但此时沙打旺根系生长却很快。“蹲苗”过后，沙打旺地上部分的生长逐渐加快。其幼苗“蹲苗”期间，要及时除草，除草时为防止误伤幼苗，尽量用手拔。苗木生长期，中耕除草2～3次。正常情况下，沙打旺1a生苗平均高度约80cm，覆盖度达98%。在不同时间，铺设沙打旺的生长情况详见表1。

表1 沙打旺的生长情况对比

试验表明：沙打旺的抗逆性强，适应性广，具有抗旱、抗寒、抗风沙、耐瘠薄等特性，且较耐盐碱，但不耐涝。沙打旺对土壤的要求不严，并具有很强的耐盐碱能力，在pH值8.5～9.5、全盐量0.3%～0.4%的盐碱地上，沙打旺仍可正常生长。沙打旺没有固定的播种期，从早春到初秋均可，但不能迟于初秋，否则难以越冬成活。

4.2.2 紫穗槐的生长情况 对铺设完的植物纤维毯，首先全面浇3遍透水，紫穗槐种子（每平米含子量20～25g）一般8～12d后开始萌动发芽，发芽率达67%；12～20d出苗。其幼苗生长初期，苗木地上部分和根系同时开始生长，并形成根系，但普遍分布比较浅，需要不间断地及时适量浇水。紫穗槐1a生苗平均高度约120cm，覆盖度达99%。在不同时间，铺设紫穗槐的生长情况详见表2。

表2 紫穗槐的生长情况对比

试验表明：紫穗槐是喜光、耐寒、耐旱、耐湿、耐盐碱、抗风沙、抗逆性极强的灌木。种子坚硬，硬粒较多，不易吸水透气，而且发芽缓慢。其幼苗出齐后，需及时除草，除草时，为防止伤苗，也尽量用手拔。在苗木生长期，一般除草2～3次。

4.2.3 胡枝子的生长情况 对铺设完的植物纤维毯，先要全面地浇3遍透水，胡枝子种子（每平米含种子量20～30g）一般是7～10d开始发芽，发芽率达63%，10～15d出苗。幼苗生长初期，苗木地上部分和根系开始同时生长，并形成根系，但普遍分布比较浅。苗木生长期，仍需灌水2～3次，并及时除草。除草时，为防止伤苗，也尽量用手拔。苗木生长期，要除草2～3次。胡枝子1a生苗平均高度约90cm，覆盖度达95%。在不同时间，铺设胡枝子的生长情况详见表3。

试验证明：胡枝子喜光、喜肥、较耐寒，较耐干旱，根系发达，是兼有水土保持作用的丛生状灌木。

4.3 植物纤维毯长成后的整体防护作用

植物纤维毯中的植物普遍生长后，通过截留、蒸腾、渗透等截留降雨，降低了坡体孔隙水压力，削弱溅蚀，抑制坡面土壤侵蚀，可以有效地防止边坡水土流失。

表3 胡枝子的生长情况对比

1a后，沙打旺、紫穗槐、胡枝子的主根平均深度可达75cm以上。地下浅层根系通过加筋作用，增加了根系土层的机械强度；深层根系起到预应力锚杆作用，增加了土体的阻力，阻挡了土层的滑移和运动，从而大大提高了边坡的稳固性，也为现代高速公路的边坡绿化美化、环保节能走出了一条探索之路。各品种的防护效果见图4～图7。

5 植物纤维毯在衡大段项目建设中的应用效益

5.1 有效缩短和节省了通车总工期

衡大段建设项目根据省里的要求，2010年年底必须全线通车，所以工期紧、任务重也是本项目的难点之一。采用植物纤维毯护坡，从而取消了其他防护形式中的误工防护，也促进了施工工序的季节优化，使边坡防护在雨季之前、路基施工完成之后即可开始实施，而且施工程序简单快速，节省了大量的时间和人力资源，为本项目按时通车节省了总工期。

5.2 有效降低和节约了项目总投资

通过对近年来各种植物防护技术的价格对比（如表4）和施工后的边坡防护效果的调查，植物纤维毯防护技术不仅可以媲美其他植物护坡技术，而且它的造价相对来说比较低。普通土工格室加植草进行边坡防护，一般在70～100元/m2，而采用植物纤维毯护坡，一般每平米仅在25～33元左右，为本项目节省了大量的资金投入。

表4 植物防护技术单价对比

6 结语

通过以上对植物纤维毯生态护坡技术在大广高速粉砂性土路基边坡防护中实际应用的详细介绍可知，无论是在边坡防护效果方面，还是在工程效益方面，采用植物纤维毯对粉砂性土路基进行护坡，都具有非常好的推广性，既很好地达到了工程防护的效果，又取得了工程效益和经济效益的双丰收。在大广高速衡大段项目建设中普遍采用植物纤维毯护坡，既缩短了施工项目总工期，又节约了大量资金投入，也为2010年年底全线顺利通车奠定了基础。

在植物选择方面一定要充分调查边坡的立地条件，选用适合的植物品种，通过2a的观察，多年生草本虽然形成效果比较快，但后期需要割除，增加了养护作业量，同时存在冬季火灾隐患，施工初期需要及时浇水，尤其是春季施工后由于高温缺水造成幼苗大量死亡。选用适合的灌木品种施工初期生长略缓，早期需要及时浇水除草，但后期生长良好，景观效果突出，生物防护作用大，纤维毯降解后，灌木形成了良好的立体生物防护效果，因此建议尽量采用适合的灌木品种进行绿化。

现在，高速公路建设飞速发展，日新月异，而环境治理和生态问题，也同时引起了工程界的广泛关注。植物纤维毯生态护坡技术，做为边坡防护形式中的植物防护新型技术，在公路路基防护方面因它的造价低廉、施工简单快速，对路基土质的适用广泛，为高速公路路基防护工作的现代化、快速化施工提供了新的选择。

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