第１０期（总第１５０期） 积 工程应用一 植被护坡技术在边坡防护工程中的应用 徐行军 （福建船政交通职业学院，福建福州３５０００７） 摘要植被护坡是利用植被固土的原理来稳定岩土边坡，美化生态环境的一种新技术，在公路及铁道工程中得 到成功的应用。本文主要介绍了植被护坡机理，包含植被护坡的力学效应、水文效应和环境效应三个方面，植被护坡 技术与边坡加固技术有机结合，保证边坡稳定性及快速恢复环境。 关键词植被护坡；边坡防护；工程应用 ０引言 植被护坡是利用植被固土的原理来稳定岩土边坡，美化 生态环境的一种新技术，是涉及岩土工程、恢复生态学、植物 学、土壤肥料学等多学科于一体的综合工程技术。植被护坡 技术主要是指利用植被涵水固土的原理稳定岩土边坡坡面， 同时美化生态环境的一种新技术，是涉及岩土工程、恢复生 态学、植物学、土壤肥料学等多学科于一体的综合边坡绿色 防护技术。 １檀被护坡机理 １．１植被护坡的力学效应 （１）浅根的加筋作用。浅根主要是指草本植物根系和乔灌 类植物侧根，这些根系在土中盘根错节，使边坡土体成为土 与草根的复合材料。草根可视为带预应力的三维加筋材料使 土体强度提高。浅根一般视为直径小于ｌｍｍ的须根，在通常 情况下，含根土层可理解为一个连续的且具有增强了土的抗 剪强度的根土复合层。土壤与植物根系之间相互作用可以分 为三种类型： ①附着粘结型根土作用：此类型是由于土壤和根之间的 有机胶质、粘液及毛细作用而产生的，根土粘合键比较弱，易 受根土的相对移动破坏。 ②摩擦型根土作用：它是由根所受的土壤压力和两者之 间的相对运动引起的，这种类型的粘合作用强度较大，存在 最普遍，在多数情况下，所需计算、研究的根土粘合作用属于 摩擦型。按照现代摩擦理论，当根土相对移动时，接触面上的 分子引力阻碍根土相对移动，这就是摩擦型根土粘合键的微 观实质。 ③剪切型根土作用：在根系盘结的范围内，边坡土体可 看作由土和根系组成的三维的根土复合材料，根系如同纤维 的作用，因此可按加筋土原理来分析边坡土体的应力状态， 即把土中的根分布视为加筋纤维的分布。加筋结构可看作各 向异性的复合材料。 （２）深根的锚固作用。深根是指乔灌类植物的垂直根系， 其穿过坡体浅层的松散风化层，锚固到深处较稳定的岩土层 上，起到预应力锚杆的作用。禾木、豆科植物和小灌木在地下 ０．７５一１．５ｍ深处有明显的土壤加强作用。其锚固作用机理主 要集中为悬吊作用、组合梁作用、挤压加固作用及围岩强度 强化理论等。锚杆支护作用的实质是改善锚固区岩体力学参 数，强化锚固区围岩强度。 １．２植被护坡的水文效应 （１）植被的降雨截流作用。植被的降雨截流功能主要通过 茎叶来实现的，一部分降雨直接被植被的茎叶暂时存贮在其 中，重新蒸发到大气中；另一部分流经茎叶形成二次降雨，落 到坡面。对降雨截留的研究中，就把降雨量分为林外降雨量 和林内降雨量，通过其差额来对降雨截留量进行衡量。当降 雨较大或时间较长存在林内降雨时，下层的草本类植物又起 到截留作用。 （２）植被的消弱溅蚀作用。降下的雨水高速冲击土壤表 面，使土壤颗粒崩解散离，产生溅蚀作用，它是水蚀的一种重 要形式。裸露的表土在雨滴力量的打击下，土壤结构即遭破 坏，发生分离、破裂、位移并溅起，土粒能被溅至５０ｅｍ高及 １．５ｍ之远。溅起的土粒落在坡面时，土粒总是向坡下方向移 动，一场暴雨能将裸露坡地的土壤飞溅达２４０ｔ／ｈｍ２之多，其 中很多土粒随径流流失。植被能拦截高速落下的雨滴，通过 地上茎叶的缓冲作用，消耗雨滴大量的动能，当植被系统旺 盛并分配合理时，可明显削弱甚至消除雨滴的溅蚀。 （３）植被的抑制径流作用。地表径流集中是坡面土体冲蚀 ・２７・ ■工程应用 翘 的主要动力，土体冲蚀的强弱取决于径流流速的大小、径流 所具有的能量，抑制地表径流主要是通过草本植被来实现 的。草本植物分蘖多，丛状生长，能有效地分散、减弱径流。草 丛的根、茎、叶在固结土颗粒防止冲蚀的同时，还能有效地过 滤径流中的土粒等沉淀物。因此，覆盖的草本植物使径流减 小，流速减缓，冲刷能力降低，从而使土体冲蚀减弱。 １．３植被护坡的环境效应 恢复被破坏的生态环境。边坡植物的存在为各种小动 物、微生物的生存繁殖提供了有利的环境，完整的生物链逐 渐形成，被破坏的环境也慢慢地恢复到原始的自然环境。 降低噪声、光污染，保证行车安全。交通工程应用植被护 坡，因植被能吸收刺耳的声音，多方位反射太阳光线及车辆 光线，而降低噪声和强光对行人及驾驶员的辐射干扰，减轻 和消除大脑眼睛的疲劳，提高路标、警示牌的可见度，让驾驶 者轻松愉快地驾车，保证行车安全。 促进有机污染物的降解，净化大气、调节小气候。来自大 气、雨水及汽车等交通工具的废气，以及排放的废水、使用的 农药、杀虫剂等，都含有大量的有机污染物，由于环境中的有 机污染物种类繁多，成分复杂，因此，仅靠传统的微生物来消 除有机污染物是很困难的。而植物却具有修复功能，能降低 环境负荷及污染循环，达到净化大气的作用。 ２檀被护坡在边坡防护工程中的必要性 ２．１生态环境保护的需要 当前，伴随着西部大开发步伐的加快，将会出现更多山 体开挖，产生更严重的生态环境破坏问题。因此，植被护坡工 程技术的研究与应用是再造我国良好生态环境、建设绿色通 道、保证交通要道畅通的迫切需要。 ２＿２护坡工程在边坡防护工程中的需要 “十二五”期间，交通运输部在铁路方面建设重点为以 下：建成”四纵四横铁路客运专线，建设城市群城际轨道交 通干线，建设兰新铁路第二双线、郑州至重庆等区际干线，基 本建成快速铁路网，营业里程达到４．５万ｋｍ，基本覆盖５０万 以上人口城市。建成拉萨至日喀则等西部干线，建设山西中 南部、口到华中地区等煤运通道。研究建设琼州海峡跨海工 程、川藏铁路。 在公路方面建设重点为以下方面：基本建成由７条放射 线、９条纵线和ｌ８条横线组成的国家调整公路网，通车里程 达到１Ｏ．８万ｋｍ，基本覆盖２０万以上人口城市。加大国省干 线公路改造力度，国道二级及以上公路里程比重达到７０％以 上，基本实现具备条件的县城通二级及以上标准公路，通车 里程达到６５万ｋｍ。 ・２８・ ２０１３血 根据统计数据可知，“十二五”期间后三年仅铁路和公路 建设的投资额就近５３２００亿。因此，植被护坡巨大的市场潜 力需要其实现产业化，也需要加快植被护坡工程技术的研究 和推广应用。 ２．３经济规律的需要 植被护坡可以像浆砌片石、喷射混凝土一样起到边坡防 护的作用，其施工成本比浆砌片石护坡要低许多，且生态效 益是传统护坡所无法比拟的，因此，植被护坡的应用是经济 规律的客观需要。 ３植被护坡在边坡防护工程中的研究应用 植被护坡形成一门学科，一般把植被护坡定义为：“用活 的植物，单独用植物或者植物与土木工程和非生命的植物材 料相结合，以减轻坡面的不稳定性和侵蚀”。植被护坡的实践 却是历史久远，最初植被护坡主要用于河堤的护岸及荒山的 治理。 ３．１铺草皮护坡 铺草皮是较常用的一种护坡绿化技术，是将培育的生长 优良健壮的草坪，用平板铲或起草皮机铲起，运至需绿化的 坡面，按照一定的大小规格重新铺植，使坡面迅速形成草坪 的护坡绿化技术。 ３．３植生带护坡 植生带是采用专用机械设备，依据特定的生产工艺，把 草种、肥料、保水剂等按一定的密度定植在可自然降解的无 纺布或其它材料上，并经过机器的滚压和针刺的复合定位工 序，形成的一定规格的产品。植生带建植草坪，是草坪建植中 的一项新技术。 ３．４液压喷播植草护坡 液压喷播植草是将草种、木纤维、保水剂、粘合剂、肥料、 染色剂等与水的混合物通过专用喷播机喷射到预定区域建 植草坪的高效绿化技术。由于喷出的含有草种的粘性悬浊 液，具有很强的附着力和明显的颜色，喷射时不遗漏、不重 复，可以均匀地将草种喷播到目的位置。在良好的保湿条件 下，草种能迅速萌芽，快速发育成为新的草坪。因此，液压喷 播植草是一种高速度、高质量和现代化的绿化技术。 ４．４三维植被网护坡 三维植被网，亦称固土网垫，是以热塑性树脂为原料，经 挤出、拉伸等工序形成相互缠绕，在接点上相互熔合，底部为 高模量基础层的三维立体结构网垫、三维植网的基础层由 １～３层经双向拉伸处理后得到的均匀的方形网格组成，拉伸 后的方形网格质轻、丝细且均匀，具有很好的适应坡面变化 的贴伏性能；三维植被网的上部为１～３层网包层，上下两层 第１０期（总第１５０期） 翘 结构的复合即形成三维植被网垫。 ３．５香根草篱护坡 香根草篱护坡是在坡面上按一定间距并大致沿等高线 密植香根草带，依靠香根草的植被覆盖及其根系的力学加固 防护边坡的技术。香根草具有适应性广、易繁殖、根系发达、 耐早、耐湿、耐痔薄等特性，因此成为保持水土流失、固土护 坡的首推环保植物，在水土保持、固土护坡等方面具有广泛 的应用价值。 ３．６挖沟植草护坡 挖沟植草护坡是指在坡面上按一定的行距人工开挖楔 形沟，在沟内回填改良客土，并铺设三维植被网（或土工网、 上工格栅），然后进行喷播绿化的一种护坡技术。与传统的沟 播或穴播植草不同，挖沟植草是传统沟播、三维植被网和液 压喷播三种植草护坡方法的有机结合，充分发挥了三者的优 点，实现了优势互补。 ３．７其它护坡方法 （１）土工格室植草护坡。土工格室是一种新型特种土工合 成材料，主要用于路基加筋、垫层，近年来也开始用于植被护 坡工程。 （２）浆砌片石骨架植草护坡。浆砌片石骨架植草护坡是指 采用浆砌片石在坡面形成框架，尝结合铺草皮、三维植被网、 土工格室、喷播植草、栽植苗木等方法形成的一种护坡技术。 浆砌片石骨架根据形状的不同，可以分为方格形、拱形、人字 形等。为减轻坡面冲刷，常采用截水型浆砌片石骨架。 （３）藤蔓植物护坡。藤蔓植物护坡，也称垂直绿化，是指栽 植攀缘性和垂吊性植物，以遮蔽硬质岩陡坡和挡土墙、锚定 板墙等污工砌体，美化环境的绿化方法。藤蔓植物护坡各地 均可应用，对边坡也没有。 （４）喷混植生护坡。喷混植生护坡，全称阶梯式植生带绿 化工法，是一种将含草种、有机质、混凝土喷在岩石坡面上的 边坡绿化方法。喷混植生护坡技术，其核心是在岩质坡面上 营造一个既能让植物生长发育而种植基质又不被冲刷的多 孔稳定结构。 （５）栽植木本植物护坡。栽植灌木、小乔木等木本植物进 行边坡防护是较常用的一种方法。前述的所有植被护坡方法 在适宜的条件下均可以结合栽植木本植物进行，实现草灌的 有机结合，充分发挥二者的作用，以促进多样性的、稳定的坡 面植物群落的迅速建立，起到植物防护边坡的功能。高大树 木不宜种植在坡面或坡面窄小的平台上，因高大树木加重了 坡体负荷，遇大风时，树木易倾倒，从而造成坡体失稳。但平 工程应用■ 坦公路两侧，在不影响行车和驾驶员视线情况下，可种植一 些高大树木。 ３．８高陡边坡的植被护坡方法 前述介绍的植被护坡方法主要用于一般岩土边坡，在复 杂山区修建铁路、高等级公路等基础设施时，将遇到许多深 挖高填的工程，从而形成高陡边坡。高陡边坡系指坡度大于 ６０。的高边坡和超高边坡，前面介绍的方法直接用于这类边 坡显然是不行的。在这类坡面上植被有较大的难度，需要施 加更强的工程措施。 （１）钢筋混凝土框架内填土植被护坡。钢筋混凝土框架植 草护坡是指在边坡上现浇钢筋混凝土框架或将预制件铺设 于坡面形成框架，在框架内回填客土并采取措施使客土固定 于框架内，然后在框架内植草以到达护坡绿化的目的。 （２）预应力锚索框架地梁植被护坡。对那些稳定性很差的 高陡岩石边坡，用锚杆不能将钢筋混凝土框架地梁固定于坡 面，此时应采用预应力锚索，既固定框架又加固坡体，然后在 框架内植草护坡。对于那些浅层稳定性好，但深层易失稳的 高陡岩土边坡、不必用框架固定浅层，而只用地梁即可。这样 可去掉框架的横梁，从而节省较多的材料。 ４结束语 目前植被护坡的发展应用，概括而言，主要表现在两个 方面：一是植被防护与工程防护的有机结合，建立既稳固又 有生态效应的防护结构体系；二是综合考虑草、灌、花、乔等 多种类植物，形成优美、协调、稳定的景观，在边坡植被防护 设计时所选植物除考虑景观效果外兼顾经济效益。即植被防 护与工程防护有机结合及植被防护与景观效果设计有机结 合两个方面的发展应用。 参考文献 …１ 宋．植被护坡功能分析卟路基工程，２０１０，１４８ （１）：１０４—１０５； 【２】周云艳．植被护坡中植物根系的增强机理研究卟武汉 大学学报（理学版），２００９，５５（５）：６１３－６１８； ［３］ 肖高华．ＣＦＴ生态双重网植被护坡及其工程应用Ⅱ】．公 路工程，２０１２，３７（２）：１５３—１５７； ［４］李晋．土工植被护坡应用研究Ｕ］．山东交通学院学报， ２００８，１６（１）：５６－６０ 作者简介：徐行军，男，福建政和人，副教授 ・２９・
