【转帖】岩土生态加固的应用技术

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岩土生态加固的应用技术
  
                             邓友生 孙宝俊
  
关键词：生态；生物技术；
  
   生态护坡技术在发达国家已有很长的应用历史，如美国于1936年在南加利福尼亚州Anglese Crest公路边坡治理，日本的生态护坡几乎与其公路建设同步发展，至今已有半个多世纪的历史。我国于1991年6月颁布的《水土保持法》规定，边坡工程开挖破坏原有植被的要进行恢复，亦即对边坡的生态问题提出要求。
  
1 植物护坡固堤技术香根草原产于印度和非洲南部，20世纪50年代传入中国，那时仅用来提取香料，80年代末开始作为治理水土流失的核心物种。该草特点如下。
（1）适应性极强，可在气温-16--50度、海拔数2000m以下的地区生长。
（2）对土壤的要求不高，在非常贫瘠、板结、强酸或强碱、咸水及重金属污染的土壤上也能生长。
（3）生命力强、成活时间长，在连续干旱几个月的情况下仍能保持生长，在部分水淹120d、完全水淹50d的条件下也不会淹死。该草还可在风化岩石上生长，其根能长入沥青混凝土5cm。它的根系具有自我修复功能，存活时间可达几十年甚至上百年。
（4）管理费用低。香根草的根系特殊，老鼠、白蚁不吃；由于适口性差，牛羊也一般不啃；该草易成活，无须精细护理。
（5）自然景观好。该草靠分蘖无性繁殖，不会到处生长而失控，故不会成为农田和果园的杂草。它与相应的植物和覆盖物相配置，可形成优美的外观，起绿化、美化作用。
（6）根系发达，根的强度大，在地下2-5m范围里形成抗拉、抗剪的加筋土体，固土潜能很大，抗拉强度在各种适于护坡的植物中最大，平均抗拉强度国外的试验为75Mpa、国内的试验为85MPa，是热轧低碳钢的极限强度的1/6以上。
  
用香根草在水利、交通、电力、环保等工程建设中作为抗滑护坡、固滩护堤等生物绿篱工程加固措施，来替代或部分替代传统的混凝土或浆砌石挡土墙和锚固抗滑桩等刚性工程措施，已在湖南省贺龙水电站变电站、湖南省鱼塘水电站进厂公路、武汉市汉江大堤金口堤段外滩和江夏区青龙山水库、湖南省耒宜高速公路郴州段、湖南常德市西洞庭湖防洪大堤以及国家级的两个重点水利工程———广西右江水利枢纽工程和龙滩水电站不同程度地实施，均取得了明显的经济效益与社会效益。
  
大量应用证明，采用香根草进行浅层护坡和水土保持是行之有效的。;岩质边坡生态防护技术与土质边坡相比，岩质边坡的生态加固则要复杂得多。
  
一是岩质边坡不具备植被生长所必需的土壤环境；
  
二是岩质边坡的坡度一般很大，在降雨时极易形成冲刷侵蚀，致使坡面植被难以生存。针对这种困难，人们研制了多种生态防护工程技术。植被型生态混凝土是日本首先提出的。植被型生态混凝土主要由多孔混凝土、保水材料、难溶性肥料和表层土构成。多孔混凝土是植被型生态混凝土的骨架。多孔混凝土的孔隙中充填有保水材料、难溶性肥料等材料。表层土铺设于多孔混凝土表面，形成植被发芽的空间并减少混凝土中水分蒸发，同时提供植被发芽初期的养分。采用喷洒植被混凝土的护坡绿化技术，在水布垭工地使3000m,边坡岩石长出青草，耗资比单纯采用混凝土锚喷护坡高,能够在坡度超过20%的岩石上拉网喷射一层植被混凝土。
  
植被型生态混凝土的缺点是成本过高，不能广泛在我国推广应用。国内开始研究适合岩石边坡喷射施工的水泥生态种植基，并取得了一定的进展。水泥生态种植基是由固体、液体和气体三相物质组成的具有一定强度的多孔人工材料。固体物质包括粗细不同的土壤矿物质颗粒、胶结材料、肥料和有机质及其他混合物。在种植基固体物质之间是形状和大小均不相同的空隙，空隙由成孔材料产生，成孔材料采用稻草秸秆，空隙中充满水分和空气。
  
随着高速公路的建设和生物技术的发展，近几年形成了一种新兴岩质边坡生态加固综合性技术———NMR生态防护工程技术。该技术利用喷射机将基质材料喷射到坡面上，依靠锚杆或土钉、复合材料网、植被型生态基质（NMR）和植被生长作用共同对坡面进行加固绿化防护。NMR具有一定的抗拉抗张强度和粘性及保水、吸水能力，能与岩石表面很好粘结，并为植被提供前期生长所需的养分。这种材料具有较强的抗旱、耐寒性能，生命力强，与混凝土或岩土粘结性能好，且成本较低。我国八达岭高速公路段的边坡防护绿化工程就成功地采用了该技术。
  
讨论
岩土生态加固技术是一门综合性很强的工程技术，涉及土壤、生态、岩土、材料等多门学科，这种加固技术实质上是生物技术软措施，是否应与通常意义上的工程技术措施相结合，应视具体工程并结合其具体功能来确定。对仅需植被生态恢复、防止水土流失的工程，若加固岩土体稳定性可靠（江河湖堤坝坡高不大、坡度不大），只需采取生物技术软措施，辅之以简单的工程技术措施（用于稳固尚未生根的植物，而不加固岩土体本身）。
  
在实施生物技术措施时，种植时间及种植密度应考虑当地的季节气候和土壤特性条件，例如应避免在暴风雨季节播撒种子；对贫瘠的土壤应注意采取一定的栽培和管理措施，以加快其分蘖生长速度，争取早日保水固土。香根草虽有较广的适应性，但为使它能早生快发，当土质十分瘦瘠时，栽植必须施入基肥，返青成活后还应追肥1-2次。香根草种植时须注意等高成带。香根草绿篱带的早生快发，不仅有利于坡面的稳固，更有利于周围植物的侵入，从而使生物多样性在较短时间内得到大幅度提高。对需加固的岩土体本身就存在或潜在失稳的危险者，则应视失稳部分或可能失稳部分规模大小具体分析确定。
  
研究表明，生物技术措施中植物的根系本身就具有工程技术措施的作用，选用适当的植物种类可代替部分工程措施，从而节省工程费用并有利于生态环境的调节和美化，香根草可在地下2-5m范围里形成抗拉、抗剪的加筋土体，若岩土体失稳部分的破坏面在该范围内，可采取以种植香根草的生物技术措施为主，并辅之以常规工程技术措施；若失稳部分的破坏面临界或超过该范围内，则应以工程技术措施为主，辅之种植香根草的生物措施。