1、前言
在水利、公路、鐵路、礦山等建筑工程建設中，經(jīng)常有大量的開挖，開挖破壞了原有植被，造成大量的*露土坡和巖石邊坡,導致嚴重的水土流失和生態(tài)環(huán)境失衡。如水土流失、滑坡、泥石流、局部小氣候的惡化、光聲污染及生物鏈的破壞等。這些工程所形成的邊坡靠自然界自身的力量恢復生態(tài)平衡往往需要較長時間。土質(zhì)邊坡通過人工防護和綠化可以在較短時間內(nèi)實現(xiàn)生態(tài)恢復，但巖石邊坡很難恢復原有植被。隨著我國經(jīng)濟實力的增強和人們環(huán)保意識的提高，對生態(tài)環(huán)境的保護與研究越來越重視。國家頒布的?水土保持法?對植被環(huán)境保護也有了明文規(guī)定。
環(huán)境綠化在發(fā)達國家比較重視，如美國、法國、加拿大、澳大利亞等到處綠色成茵。邊坡綠化日本起步比較早，在工程建設中他們的主導思想是建設與綠化同步進行。邊坡綠化常用的方法有鋼筋水泥框格法、植生卷鋪蓋法、客土植生帶法、纖維綠化法、生態(tài)多孔混凝土綠化法、厚層基材噴射綠化法等。其中客土植生帶法、纖維綠化法、生態(tài)多孔混凝土綠化法、厚層基材噴射綠化法可用于巖石邊坡綠化。但是客土植生帶法、纖維綠化法和厚層基材噴射綠化法共同弱點是強度很低不能承擔邊坡防護作用，并且客土植生帶法只能用于緩邊坡，纖維綠化法和厚層基材噴射綠化法存在保水性能差、不耐旱等缺點。生態(tài)多孔混凝土綠化法強度比較高防護作用好，但也存在兩個幾問題；為植物提供養(yǎng)分能力差且成本過高，其護坡工程費用大約在20000-30000日元/m2。目前，國內(nèi)在邊坡防護與綠化方面的研究還比較少，多限于模仿和引進國外的邊坡防護綠化方法，如國內(nèi)常用的客土植生帶法、生態(tài)多孔混凝土綠化法、纖維綠化法等技術(shù)。這些技術(shù)在日本由于地理位置、氣候條件相當優(yōu)越，很適應植物的生長，所以在日本是比較成功的。我國內(nèi)陸大部分地區(qū)基本上屬于干旱氣候，研究開發(fā)一種適合我國國情，對巖石邊坡地既有一定強度和抗雨水沖刷能力達到防護作用又長期適應植物生長達到綠化目的的環(huán)保新技術(shù)是工程技術(shù)人員當前的緊要任務。本文對三峽大學專利技術(shù)“植被混凝土邊坡防護綠化技術(shù)”在高陡巖石邊坡上的應用進行了研究。
2、工程實例概況
高壩洲水利樞紐大壩右肩至下游王家沖段高陡巖石邊坡，與下游航道平行，與升船機毗鄰。坡底長260m，坡處達80m，傾角70--80°，面積14000m2，巖石為灰?guī)r，灰?guī)r夾薄層不發(fā)育，邊坡走向40°，NW傾向，巖面為開挖新巖石。高陡巖石邊坡每12 m分一個碼道。該地區(qū)屬亞熱帶氣候，年平均降雨量1200mm,最熱月平均氣溫7月是28.8℃,最低月平均氣溫1月是3.0℃. 如圖1所示。
3、植被混凝土邊坡防護綠化技術(shù)簡介
植被混凝土護坡綠化技術(shù)是采用特定的混凝土配方和種子配方，對巖石邊坡進行防護和綠化的新技術(shù)。它是集巖石工程力學、生物學、土壤學、肥料學、硅酸鹽化學、園藝學和環(huán)境生態(tài)等學科于一體的綜合環(huán)保技術(shù)。植被混凝土是根據(jù)邊坡地理位置、邊坡角度、巖石性質(zhì)、綠化要求等來確定水泥、土、腐植質(zhì)、保水劑、混凝土添加劑（三峽大學專利技術(shù)）及混合植綠種子的組成比例?；旌现簿G種子是采用冷季型草種和暖季型草種根據(jù)生物生長特性混合優(yōu)選而成的。植被混凝土邊坡防護綠化技術(shù)具體做法是：先在巖體上鋪上鐵絲或塑料網(wǎng)，并用錨釘和錨桿固定。將植被混凝土原料經(jīng)攪拌后由常規(guī)噴錨設備噴射到巖石坡面，形成近10cm厚度的植被混凝土。噴射完畢后，覆蓋一層無紡布防曬保墑，水泥使植被混凝土形成具有一定強度的防護層。經(jīng)過一段時間灑水養(yǎng)護，青草就會覆蓋坡面，揭去無紡布，茂密的青草自然生長。植被混凝土護坡綠化技術(shù)可以一勞永逸地解決巖坡防護與綠化問題。故此，我們又稱工程綠化技術(shù)
4、植被混凝土邊坡防護綠化技術(shù)在高壩洲的應用
4.1 高壩洲工程植被混凝土的配比
高壩洲工程植被混凝土由水泥、土、腐植質(zhì)、長效肥、保水劑、混凝土添加劑及混合植綠種子7種組成。水泥是形成強度達到工程防護目的的固結(jié)材料，一般采用425#大壩水泥；土是營造植物長期生長提供養(yǎng)分儲存養(yǎng)分的基礎材料，一般采用壤土或沙壤土（含砂量不超過5%）；腐植質(zhì)是優(yōu)先為植物提供養(yǎng)分和產(chǎn)生植物根系生長空間的基礎材料，一般采用酒糟、鋸末、秸干纖維等；長效肥是為植物生長提供長期效力的復合肥，一般采用尿素、生物肥、化學復合肥；保水劑是水分豐裕時吸收水分，天氣干燥時為植物提供水分，一般采用粒度100目的保水劑；混凝土添加劑是三峽大學綠野環(huán)保工程有限公司專利產(chǎn)品,主要功能營造植物生長環(huán)境；混合植綠種子采用冷季型草種和暖季型草種,混合根據(jù)生物生長特性優(yōu)選配制。
根據(jù)其他邊坡防護綠化工程的經(jīng)驗和通過高壩洲現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗，高壩洲工程植被混凝土配比用量如表1所示。
表1 高壩洲工程植被混凝土配比用量 kg
水泥 土 腐植質(zhì) 長效肥 保水劑 混凝土添加劑 混合植綠種子
15.00 120.00 10.00 0.100 0.15 10.00 0.07
4.2 高壩洲邊坡防護綠化工程的實踐
4.2.1 防護綠化施工方法
由于高壩洲王家沖段高陡巖石邊坡高達80m，故采用吊籃升降干噴植生法施工。
4.2.2 植被混凝土噴射厚度
植被混凝土的厚度應滿足邊坡防護強度、抗雨水沖刷能力要求和適應植物長期生長要求。為了滿足這兩個要求，考慮到高壩洲王家沖段高陡巖石邊坡完全是新鮮開挖巖面，我們設計植被混凝土噴射厚度為10cm。并且分基層和面層二次噴射，基層噴射厚度為8cm，面層噴射厚度為2cm?；旌现参锓N子只拌合在面層噴射。
4.2.3 混合植物種子的確定
高壩洲王家沖段高陡巖石邊坡緊鄰大壩壩頭，不僅滿足四季長綠要求，還滿足景觀設計要求。故此，混合植綠種子采用冷季型草種和暖季型草種并根據(jù)生物生長特性混合優(yōu)選而確定。采用節(jié)水草、黑麥草、狗牙根、羊胡子草、白三葉。
4.2.4 主要施工機械
(1)粉碎機；（2）攪拌機；（3）空壓機；（4）混凝土噴射機；（5）升降機；（6）手風鉆；（7）高壓水泵;(8)吊籃。
4.2.5 施工工藝流程
主要施工工藝流程如圖2所示。（1）修筑天溝及排水溝。在邊坡四周、碼道、邊坡縱向每20m設置排水溝。（2）清理、平整坡面。清除坡面淤積物、浮石，打掉突出巖石，使坡面盡可能平整，再用高壓水槍清洗坡面，使坡面有利于植被混凝土和巖石的完全結(jié)合。（3）鋪設固定復合網(wǎng)。鋪設固定復合網(wǎng)的目的是增強護坡強度、形成加筋植被混凝土，一般采用Φ20mm鋼筋按1.5m*1.5 m交叉錨固, 錨桿長30-80cm。（4）攪拌植被混凝土。根據(jù)攪拌機大小，按植被混凝土的配比計量拌合。在面層噴射層拌料時加入混合植物種子。（5）噴射植被混凝土。要求噴槍口距巖面1m左右，加水量應保持植被混凝土不流不散。分基層和面層二次噴射，在基層噴射過程中，應注意第二次找平。（6）覆蓋無紡布。在面層噴射層完成后，覆蓋28g/ m2無紡布進行保墑，營造種子快速發(fā)牙環(huán)境。（7）噴水養(yǎng)護。在養(yǎng)護期應當保持植被混凝土呈濕潤狀態(tài)。噴水設備應采用噴霧噴頭移動噴灑，杜絕高壓水頭直接噴灌。一般養(yǎng)護期為植物覆蓋地面為限（50天左右）。
5 工程防護與綠化實效
5.1 植物生長與綠化效果
噴射施工完成后，經(jīng)保墑養(yǎng)護6天，混合植物種子中冷季型草種優(yōu)先發(fā)牙，隨繼其它草種陸續(xù)發(fā)牙。由于植被混凝土配方的合理應用，植物生根快，長勢旺。由于采用混合植物種子的生物生長特性的合理搭配，植物生長在抗旱、抗病蟲害方面表現(xiàn)出良好的性能。50天綠草成坪，完全覆蓋巖石坡面。此后基本上不必人工養(yǎng)護，可以自然生長。
5.2 抗暴雨沖刷與邊坡防護能力
噴射施工完成后經(jīng)養(yǎng)護48小時，植被混凝土就會產(chǎn)生一定的強度。6天后就能抵抗暴雨沖刷。由于植被混凝土厚度和密度的控制，其滲漏性能比較弱。因而有利于巖石坡面和植被混凝土之間的膠結(jié)。一年來經(jīng)過風吹雨打、烈日暴曬植被混凝土沒有發(fā)現(xiàn)裂縫和脫落現(xiàn)象。
6 結(jié)語
（1）植被混凝土邊坡防護與綠化技術(shù)經(jīng)過諸多工程的應用、自然氣候和植物生長周期的檢驗，證明植被混凝土在巖石邊坡防護作用和綠化效果是滿足設計要求的，技術(shù)是令人鼓舞的。
（2）巖石邊坡綠化是一項新興邊緣學科，它涉及巖石力學、生物學、土壤學、肥料學、硅酸鹽化學、園藝學和環(huán)境生態(tài)學等多個學科。此學科在我國剛起步，目前從事該學科的研究人員很少。還有許多工作問題需要試驗、需要研究、需要創(chuàng)新。
在水利、公路、鐵路、礦山等建筑工程建設中，經(jīng)常有大量的開挖，開挖破壞了原有植被，造成大量的*露土坡和巖石邊坡,導致嚴重的水土流失和生態(tài)環(huán)境失衡。如水土流失、滑坡、泥石流、局部小氣候的惡化、光聲污染及生物鏈的破壞等。這些工程所形成的邊坡靠自然界自身的力量恢復生態(tài)平衡往往需要較長時間。土質(zhì)邊坡通過人工防護和綠化可以在較短時間內(nèi)實現(xiàn)生態(tài)恢復，但巖石邊坡很難恢復原有植被。隨著我國經(jīng)濟實力的增強和人們環(huán)保意識的提高，對生態(tài)環(huán)境的保護與研究越來越重視。國家頒布的?水土保持法?對植被環(huán)境保護也有了明文規(guī)定。
環(huán)境綠化在發(fā)達國家比較重視，如美國、法國、加拿大、澳大利亞等到處綠色成茵。邊坡綠化日本起步比較早，在工程建設中他們的主導思想是建設與綠化同步進行。邊坡綠化常用的方法有鋼筋水泥框格法、植生卷鋪蓋法、客土植生帶法、纖維綠化法、生態(tài)多孔混凝土綠化法、厚層基材噴射綠化法等。其中客土植生帶法、纖維綠化法、生態(tài)多孔混凝土綠化法、厚層基材噴射綠化法可用于巖石邊坡綠化。但是客土植生帶法、纖維綠化法和厚層基材噴射綠化法共同弱點是強度很低不能承擔邊坡防護作用，并且客土植生帶法只能用于緩邊坡，纖維綠化法和厚層基材噴射綠化法存在保水性能差、不耐旱等缺點。生態(tài)多孔混凝土綠化法強度比較高防護作用好，但也存在兩個幾問題；為植物提供養(yǎng)分能力差且成本過高，其護坡工程費用大約在20000-30000日元/m2。目前，國內(nèi)在邊坡防護與綠化方面的研究還比較少，多限于模仿和引進國外的邊坡防護綠化方法，如國內(nèi)常用的客土植生帶法、生態(tài)多孔混凝土綠化法、纖維綠化法等技術(shù)。這些技術(shù)在日本由于地理位置、氣候條件相當優(yōu)越，很適應植物的生長，所以在日本是比較成功的。我國內(nèi)陸大部分地區(qū)基本上屬于干旱氣候，研究開發(fā)一種適合我國國情，對巖石邊坡地既有一定強度和抗雨水沖刷能力達到防護作用又長期適應植物生長達到綠化目的的環(huán)保新技術(shù)是工程技術(shù)人員當前的緊要任務。本文對三峽大學專利技術(shù)“植被混凝土邊坡防護綠化技術(shù)”在高陡巖石邊坡上的應用進行了研究。
2、工程實例概況
高壩洲水利樞紐大壩右肩至下游王家沖段高陡巖石邊坡，與下游航道平行，與升船機毗鄰。坡底長260m，坡處達80m，傾角70--80°，面積14000m2，巖石為灰?guī)r，灰?guī)r夾薄層不發(fā)育，邊坡走向40°，NW傾向，巖面為開挖新巖石。高陡巖石邊坡每12 m分一個碼道。該地區(qū)屬亞熱帶氣候，年平均降雨量1200mm,最熱月平均氣溫7月是28.8℃,最低月平均氣溫1月是3.0℃. 如圖1所示。
3、植被混凝土邊坡防護綠化技術(shù)簡介
植被混凝土護坡綠化技術(shù)是采用特定的混凝土配方和種子配方，對巖石邊坡進行防護和綠化的新技術(shù)。它是集巖石工程力學、生物學、土壤學、肥料學、硅酸鹽化學、園藝學和環(huán)境生態(tài)等學科于一體的綜合環(huán)保技術(shù)。植被混凝土是根據(jù)邊坡地理位置、邊坡角度、巖石性質(zhì)、綠化要求等來確定水泥、土、腐植質(zhì)、保水劑、混凝土添加劑（三峽大學專利技術(shù)）及混合植綠種子的組成比例?；旌现簿G種子是采用冷季型草種和暖季型草種根據(jù)生物生長特性混合優(yōu)選而成的。植被混凝土邊坡防護綠化技術(shù)具體做法是：先在巖體上鋪上鐵絲或塑料網(wǎng)，并用錨釘和錨桿固定。將植被混凝土原料經(jīng)攪拌后由常規(guī)噴錨設備噴射到巖石坡面，形成近10cm厚度的植被混凝土。噴射完畢后，覆蓋一層無紡布防曬保墑，水泥使植被混凝土形成具有一定強度的防護層。經(jīng)過一段時間灑水養(yǎng)護，青草就會覆蓋坡面，揭去無紡布，茂密的青草自然生長。植被混凝土護坡綠化技術(shù)可以一勞永逸地解決巖坡防護與綠化問題。故此，我們又稱工程綠化技術(shù)
4、植被混凝土邊坡防護綠化技術(shù)在高壩洲的應用
4.1 高壩洲工程植被混凝土的配比
高壩洲工程植被混凝土由水泥、土、腐植質(zhì)、長效肥、保水劑、混凝土添加劑及混合植綠種子7種組成。水泥是形成強度達到工程防護目的的固結(jié)材料，一般采用425#大壩水泥；土是營造植物長期生長提供養(yǎng)分儲存養(yǎng)分的基礎材料，一般采用壤土或沙壤土（含砂量不超過5%）；腐植質(zhì)是優(yōu)先為植物提供養(yǎng)分和產(chǎn)生植物根系生長空間的基礎材料，一般采用酒糟、鋸末、秸干纖維等；長效肥是為植物生長提供長期效力的復合肥，一般采用尿素、生物肥、化學復合肥；保水劑是水分豐裕時吸收水分，天氣干燥時為植物提供水分，一般采用粒度100目的保水劑；混凝土添加劑是三峽大學綠野環(huán)保工程有限公司專利產(chǎn)品,主要功能營造植物生長環(huán)境；混合植綠種子采用冷季型草種和暖季型草種,混合根據(jù)生物生長特性優(yōu)選配制。
根據(jù)其他邊坡防護綠化工程的經(jīng)驗和通過高壩洲現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗，高壩洲工程植被混凝土配比用量如表1所示。
表1 高壩洲工程植被混凝土配比用量 kg
水泥 土 腐植質(zhì) 長效肥 保水劑 混凝土添加劑 混合植綠種子
15.00 120.00 10.00 0.100 0.15 10.00 0.07
4.2 高壩洲邊坡防護綠化工程的實踐
4.2.1 防護綠化施工方法
由于高壩洲王家沖段高陡巖石邊坡高達80m，故采用吊籃升降干噴植生法施工。
4.2.2 植被混凝土噴射厚度
植被混凝土的厚度應滿足邊坡防護強度、抗雨水沖刷能力要求和適應植物長期生長要求。為了滿足這兩個要求，考慮到高壩洲王家沖段高陡巖石邊坡完全是新鮮開挖巖面，我們設計植被混凝土噴射厚度為10cm。并且分基層和面層二次噴射，基層噴射厚度為8cm，面層噴射厚度為2cm?；旌现参锓N子只拌合在面層噴射。
4.2.3 混合植物種子的確定
高壩洲王家沖段高陡巖石邊坡緊鄰大壩壩頭，不僅滿足四季長綠要求，還滿足景觀設計要求。故此，混合植綠種子采用冷季型草種和暖季型草種并根據(jù)生物生長特性混合優(yōu)選而確定。采用節(jié)水草、黑麥草、狗牙根、羊胡子草、白三葉。
4.2.4 主要施工機械
(1)粉碎機；（2）攪拌機；（3）空壓機；（4）混凝土噴射機；（5）升降機；（6）手風鉆；（7）高壓水泵;(8)吊籃。
4.2.5 施工工藝流程
主要施工工藝流程如圖2所示。（1）修筑天溝及排水溝。在邊坡四周、碼道、邊坡縱向每20m設置排水溝。（2）清理、平整坡面。清除坡面淤積物、浮石，打掉突出巖石，使坡面盡可能平整，再用高壓水槍清洗坡面，使坡面有利于植被混凝土和巖石的完全結(jié)合。（3）鋪設固定復合網(wǎng)。鋪設固定復合網(wǎng)的目的是增強護坡強度、形成加筋植被混凝土，一般采用Φ20mm鋼筋按1.5m*1.5 m交叉錨固, 錨桿長30-80cm。（4）攪拌植被混凝土。根據(jù)攪拌機大小，按植被混凝土的配比計量拌合。在面層噴射層拌料時加入混合植物種子。（5）噴射植被混凝土。要求噴槍口距巖面1m左右，加水量應保持植被混凝土不流不散。分基層和面層二次噴射，在基層噴射過程中，應注意第二次找平。（6）覆蓋無紡布。在面層噴射層完成后，覆蓋28g/ m2無紡布進行保墑，營造種子快速發(fā)牙環(huán)境。（7）噴水養(yǎng)護。在養(yǎng)護期應當保持植被混凝土呈濕潤狀態(tài)。噴水設備應采用噴霧噴頭移動噴灑，杜絕高壓水頭直接噴灌。一般養(yǎng)護期為植物覆蓋地面為限（50天左右）。
5 工程防護與綠化實效
5.1 植物生長與綠化效果
噴射施工完成后，經(jīng)保墑養(yǎng)護6天，混合植物種子中冷季型草種優(yōu)先發(fā)牙，隨繼其它草種陸續(xù)發(fā)牙。由于植被混凝土配方的合理應用，植物生根快，長勢旺。由于采用混合植物種子的生物生長特性的合理搭配，植物生長在抗旱、抗病蟲害方面表現(xiàn)出良好的性能。50天綠草成坪，完全覆蓋巖石坡面。此后基本上不必人工養(yǎng)護，可以自然生長。
5.2 抗暴雨沖刷與邊坡防護能力
噴射施工完成后經(jīng)養(yǎng)護48小時，植被混凝土就會產(chǎn)生一定的強度。6天后就能抵抗暴雨沖刷。由于植被混凝土厚度和密度的控制，其滲漏性能比較弱。因而有利于巖石坡面和植被混凝土之間的膠結(jié)。一年來經(jīng)過風吹雨打、烈日暴曬植被混凝土沒有發(fā)現(xiàn)裂縫和脫落現(xiàn)象。
6 結(jié)語
（1）植被混凝土邊坡防護與綠化技術(shù)經(jīng)過諸多工程的應用、自然氣候和植物生長周期的檢驗，證明植被混凝土在巖石邊坡防護作用和綠化效果是滿足設計要求的，技術(shù)是令人鼓舞的。
（2）巖石邊坡綠化是一項新興邊緣學科，它涉及巖石力學、生物學、土壤學、肥料學、硅酸鹽化學、園藝學和環(huán)境生態(tài)學等多個學科。此學科在我國剛起步，目前從事該學科的研究人員很少。還有許多工作問題需要試驗、需要研究、需要創(chuàng)新。