这个世界级的边坡生态修复难题，靠哪些技术来实现

 

近日，在华南农业大学召开的第二届“根系固土与生态护坡”学术沙龙上，有一项技术和两个产品可谓生态护坡三大“宝”。       

   

   

世界级边坡生态修复难题，难在哪？    

   

“阶梯边坡角自上到下分别为53°、64°、73°（其中下部6级均为73°），边坡垂直高约90米，每级高差8米，单个坡面面积1.9万平方米，总坡面面积4万平方米（60亩）。生态修复难度非常大。”提到世界级桥梁——舟山大陆连岛工程西堠门大桥时，浙江大学园林研究所徐礼根教授这样说。由于山体开挖而形成的裸露坡面，除了高和陡以外，表面还是光滑的钢筋水泥层，临海气候条件不利于植物生长，如何创造边坡根系生长环境在当时是个世界级大难题。    

           

浙江舟山西堠门大桥连接线山体喷砼边坡绿化前原貌    

   

与相同坡度的岩石边坡相比，喷砼边坡绿化难度更大。约10厘米厚的钢筋固化层，不仅会阻隔植物根系扎入以及对水分、养分的摄取，而且光滑的表面没有裂隙供基质土壤附着，水泥理化特性也不利于植物生长。    

   

舟山岛全年少雨，雨量不均，夏季紫外线强，空气干燥。台风会摧残坡面上的高大植物，暴雨则会冲刷基质土壤。西堠门大桥四个喷砼边坡全部临风，强劲的海风增加了干旱程度，且海风中带有盐分，植物存活困难。    

   

“构建良好的生长条件是让这个坡面绿起来、活下去的关键。”徐礼根说，早在2007年11月，浙江大学创造性地提出了通过打孔、挂网、厚层基材喷播绿化的方式，实现近自然生态修复的技术方案。    

   

在徐礼根的指导下，西堠门大桥高边坡喷砼面绿化工程于2008年冬季开始实施，技术工人避开钢筋对水泥面打孔，孔径如乒乓球大小，孔深12厘米至15厘米，然后再垫木条、安装保水保肥兼具挡土作用的“干粮袋”。使用包有塑料皮层的镀锌铁丝网进行挂网、钉网；喷播12厘米至15厘米厚的基质土壤层。基质土壤层由黄土、泥炭土、有机肥、缓释肥、草纤维、保水剂、黏合剂、多种植物种子组成。    

                 

陡峭喷砼坡面打植物根系生长孔、垫木条、挂包塑镀锌铁丝网，安装保水保肥兼具挡土作用的“干粮袋”后，进行厚层基质材料和混合种子的喷播。    

   

“通过‘物理挡土、化学黏土、生物固土’三重保险，让基质土壤层能抵抗台风暴雨的冲刷，做到安全稳固，这是喷砼陡坡、硬岩陡坡、光滑陡坡绿化成功的首要基础条件。”徐礼根总结。    

                 

生长16个月后的坡面植物根系在喷砼面外基质层内的伸展分布。    

                 

植物细根能自动探查深入喷砼面中的植物根系生长孔，起到“生物锚杆”的作用。    

   

“在整个施工过程中，种子的配比也非常关键，牵涉到后期的复绿效果。”徐礼根提醒，既要乔、灌、花、草合理搭配，落叶植物与常绿植物结合，以达到四季有景的效果，还要考虑混合种子的出苗密度，以实现人工植被进化演替的可持续性。    

   

该工程于2009年8月完工，边坡在3个月后呈现出了勃勃生机，14个月后，覆盖率接近95%。如今，14年过去了，人工绿化坡面植被依然繁茂，植被不仅没有影响原坡体稳定，又增加了生态防护，使喷砼面防护层的耐候性更强、更久。    

           

摄于2018年8月、生长九年半后的高边坡喷砼面人工植被呈现出近自然的植被景观    

   

   

   

防泥石流的“救命稻草”    

   

在现代化工程建设中，山体开挖所造成的边坡越来越多。如果没有植物防护，水土流失和浅层滑坡将会使得山体千疮百孔，沟壑林立，但在很多植物修复的边坡工程中，为什么有了植被防护，却还是容易出现滑坡呢？    

   

“植物根系如同一枚铆钉，只要够长，方向对，就能对边坡起到防护作用。”四川大学环境岩土工程专业教授周成认为，在护坡植物中，根系的长度和生长方向至关重要。    

   

据周成介绍，植物护坡有“EMS”作用，E代表蒸腾蒸发，M代表力学固土，S代表降雨入渗，前两者是有利于坡土稳定的，后者反之。在降雨时，植物边坡容易沿着根系以下的土层发生滑坡，这主要是因为E+M<S。所以可在边坡植物周围布置竖向植筋带，增强力学固定作用。    

   

竖向植筋带是一种常用的土工合成材料条带，全国都有生产。周成的授权发明专利“竖向植筋带护坡技术”，巧妙地把岩土工程中常用的“横向加筋”改为“竖向加筋”，并应用于植物护坡。竖向植筋带材料具有很强的致密性、柔韧性和抗拉强度，细而密地布置，周围根系会紧密团结在竖向植筋带周围，能发挥比根系更大更长的力学加固作用，加固根系深度范围及其以下的土体。    

   

此外，降雨时竖向植筋带可以将雨水传送至深层坡土储存起来，在干旱时，深处的水分依靠毛细力运送至浅层坡土，改善边坡内部水力响应情况，对植物起到养护作用。坡土中的竖向植筋带进一步和树干连接，还可抑制树木风振。    

   

           

   

据周成介绍，除了应用于土坡的植物防护，植筋带还应用于广西某高速公路石漠化边坡的植被恢复中。在2万多平方米石漠化边坡的新型板槽中，植筋带作为上部填土层和下部蓄水层的联系纽带，实现了多雨季和少雨季石漠化边坡的植被恢复，该技术曾被《科学技术与工程》核心期刊封面报道。    

                 

   

   

   

   

护坡中的“活钢筋”    

   

“香根草的根长达2米至10米，就如同一个个庞大的‘土铆钉’体系，将边坡牢牢护住……”会议上，不止一位专家提到香根草在边坡治理复绿中的巨大作用。    

   

“上面有多高，下边就有多深。”香根草的引进选育人深圳厚坤软岩科技有限公司岩土高级工程师常雷说，这个植物的根系密密麻麻，生长速度非常快，一年内根系就能达到2米，最长可达10多米，且不只是根系发达，该团队培育的香根草苗，在pH值3.0-12的自然环境中都可以生长，适应性非常强，无论寒、旱、淹、污染、盐碱、贫瘠的山地还是水里，都可正常生长。    

   

“2010年10月，在云南省昆明市东川区发生了泥石流，840亩生态修复工程中的香草全军覆没，可是3个月之后，这家伙竟然又冒出了绿芽。”常雷的话语里透露着惊喜。    

           

泥石流发生后重新生长出来的香根草    

   

据常雷介绍，他们选育了四个较为理想的品种培育。其中‘川、滇、甘、云1号’矮品种，主要用于改良修复固土边坡，依据试验测试结果香根草每根抗拉强度为75mpa；‘川、滇、甘、云2号’矮品种，主要用于改良修复污染水系中重金属含量和景观；‘川、滇、甘、云3号’高品种，主要用于改良修复贫瘠土地；‘川、滇、甘、云4号’高品种，主要用于改良修复土地，也可作牲畜饲料之用。    

   

此外，香根草具有呼吸效应，可将空气中的附土、尘土等有利物质吸收到“身旁”，形成一个大的固土范围。“香根草所吸收的营养会很大方地交给旁边的植物，非常适合将小幼苗搭配在香根草旁边，景观效果好，也非常环保。”常雷说。    

   

在常雷展示的一张香根草生态篱笆墙生存状态照片上，一处四面陡立的丁字坡顶，由于香根草的固定，历经风雨，屹立不倒。“只要有水源，香根草的根就能往下走。”常雷说。    

           

香根草生态篱笆墙       

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