三峡大学植被混凝土边坡绿化技术

一、 应用领域和技术原理

环境问题是21世纪人类面临的最严峻的挑战之一，人们在充分利用自已的聪明才智开发大自然的同时，也在无情地破坏人类赖以生存的环境。尤其在水利、电力、公路、铁路、矿山等工程建设中，经常要开挖大量的边坡。边坡的开发破坏了原有植被盖层，导致了大量的裸露岩石和土地，造成了一系列生态环境问题。如水土流失、滑坡、泥石流、局部小气候的恶化及生物链的破环等。这些工程所形成的边坡靠自然界自身的力量恢复生态平衡往往需要较长时间。土质边坡通过人工防护和绿化可以在较短时间内实现生态恢复，但岩石（混凝土）边坡很难恢复原有生态平衡。植被混凝土生态防护技术可以有效地改变这一局面。

三峡大学具有知识产权的植被混凝土生态护坡绿化专利技术，由于它具有一定的强度和整体性能（能抵御110mm/h的强暴雨的冲刷，不产生更龟裂），又是良好的植物生长基材，能够达到边坡浅层防护、修复坡面营养基质、营造植被生长环境、促进植被良好生长的多重功效。此技术于2003年通过水利部科技鉴定，并分别于2003年、2006年获得湖北省科技进步二等奖、湖北省科技推广二等奖。应用植被混凝土生态护坡技术的植被恢复工程近年来共完成百万余平方米，经历了较长时期和复杂环境的检验，其效果令社会各界满意，实现了真正意义上的生态恢复与重建。

植被混凝土生态防护技术是采用特定混凝土配方和混合植绿种子配方对岩石（混凝土）边坡进行了防护和绿化的新技术。此项技术的核心是植被混凝土配方。它是集岩石工程力学、生物学、土壤学、肥科学、硅酸盐化学、园艺学、环境生态学和水土保持工程学等学科于一体的综合环保技术。植被混凝土是根据边坡地理位置、边坡角度、岩石性质、绿化要求等来确定水泥、沙壤土、腐植质、保水剂、长效肥、混凝土绿化添加剂、混合植绿种子和水组成比例。混合植绿种子是采用冷季型草种和暖季型草种根据生物生长特性混合优选而成，植被能四季见绿、多年生长、自然繁殖。护坡绿化技术核心中最关键的技术是混凝土绿化添加剂。混凝土绿化添加剂的应用不但增加护坡强度和抗冲刷能力，而且使植被混凝土层不产生龟裂，又可以改变植被混凝土化学特性，营造较好的植物生长环境。

二、半岛官方网站(中国)半岛有限公司性能指标

1、植被混凝土物理性能：容重14—15KN/M3孔隙率30—45% 。性能稳定，抗湿变、抗光照性能好。

2、植被混凝土力学性能：实验室试验强度为：7天0.3Mpa, 28天0.45Mpa。

3、边坡浅层防护功能:植边坡浅层防护功能：植被混凝土为挂网加筋混凝土，加上生长的植被能有效地防御暴雨冲刷、太阳暴晒、温度变化、不龟裂、实践证明，且其抗冲刷能力能抵御110mm/h降雨。

4、植物生长指标：植物发芽率90%；植物覆盖率95%；土壤肥力合理；植物多年生情况良好。

5、施工设备与工艺：完全与喷射混凝土相同。

三、 与国内外同类项目先进水平的比较

1、环境绿化在发达国家比较重视，如美国、法国、加拿大、澳大利亚等到处绿色成茵。边坡绿化常用的方法有钢筋水泥框格法、植生卷铺盖法、客土喷植法、纤维绿化法、生态多孔混凝土绿化法、厚层基材喷射绿化法等。这些方法在土边坡上实施效果还可以，由于它们的共同弱点是强度很低不能承担边坡防护作用，并且存在保水性能差、不耐旱等缺点，所以不适于岩石边坡。目前，国内边坡绿化的公司有不少家，但多限于模仿和引进国外的边坡绿化方法；如客土喷植法、厚层基材喷射法、多孔混凝土绿法等，其弱点和缺点同上。

2、三峡大学开发的植被混凝土生态防护技术，半岛官方网站(中国)半岛有限公司是针对岩石（混凝土）边坡防护和绿化而开发的。由于混凝土绿化添加剂的应用不仅可以增植被混凝土中的水泥用量，增强护坡度和抗冲刷能力，而且使植被混凝土层不龟裂，又可以改变植被混凝土物理、化学特性，营造较好的植物生长环境，它完全可以代替传统护坡技术解决岩石边坡的浅层防护问题。植被混凝土生态防技术真正实现了边坡防护和园林绿化两大功能间的完美结合，创造出了工程绿化新概念。

3、简单的说，国内外现有技术都是适用于缓土边坡的绿化办法；植被混凝土生态防护技术是适用于高陡岩石（混凝土）边坡防护和绿化的办法。

四、创造性成果

1、创造了真正意义上的工程绿化概念。植被混凝土生态防护技术，使喷植边坡既有一定强度和抗暴雨冲刷能力达到防护作用，又能长期适应植物生长达到绿化目的。

2、研制出了混凝土护坡绿化添加剂。它的应用不仅可以增加植被混凝土中的水泥用量，增强护坡强度和抗冲刷能力，又可以改变植被混凝土化学特性，营造较好的植物生环境。

3、使植被混凝土层不产生龟裂的植被混凝土配方。

4、使植被四季见绿、自然生长，且具有抗旱性、抗逆性和互补性强的混合植绿种子配方。

5、创造了高陡岩石（混凝土）边坡的护坡绿化方法。

6、创造了混凝土边坡绿化方法，使石头上、混凝土上长出青草。

五、施工工艺

       1、植被混凝土生态护坡施工工艺

       植被混凝土生态护坡包括以下工序：坡面整治、14号镀锌铁丝网和锚钉的铺设安装、植被混凝土基材制备、植被混凝土喷植。

        2、坡面整治

       将坡面对施工有碍的一切障碍物清理干净。包括：

清除植被结合部。清理坡面开口线以上原始边坡的接触面，清理宽度1.0～1.5m，以铲除原始边坡上植物枝干为准，对地下根茎无必要进行挖除，此部分作为工程与原坡面的过渡即植被结合部；

清除坡表面的杂草、落叶枯枝、浮土浮石等；

坡面修整处理。对于明显存在危岩的凸出易脱落部位，进行击落，可先用电锤或风镐在凸出部位沿坡面钻出孔洞，然后用锤击落。对于明显凹进的地段，进行填补，可用风镐将需填补处凿出麻面，其深度不宜小于1cm，然后用高压风、水将其冲洗干净，最后用M7.5砂浆将其填平。

        3、14号镀锌铁丝网和锚钉的铺设安装

采用电锤垂直于坡面钻孔，击入锚钉。锚钉采用Φ14或Φ16螺纹钢，长度30cm~60cm锚固，锚钉间距1m×1m。孔深20cm~50cm，锚杆外露10cm。坡体顶部为加强稳定，可用长60cm进行加密加长处理。锚钉稍上倾，与坡面夹角95～100°坡体部分岩石风化严重处，视情况锚钉进行加长，以锚钉击入坡体后稳定为准。

按设计的锚钉规格、入岩深度、间距垂直于坡面配置好锚钉后，铺设加14＃镀锌勾花铁丝网（网目5×5cm）。网片从植被结合部顶由上至下铺设，加筋网铺设要张紧，网间上下需进行不小于5㎝的搭接，网间左右不需进行搭接，但所有网片之间应用18#铁丝绑扎牢固，在锚钉接触处也一并用18#铁丝与锚钉绑扎牢固。网片距坡面保持7cm的距离，否则用垫块支撑。

        4、植被混凝土基材配制

植被混凝土基材由砂壤土、水泥、有机质、植被混凝土绿化添加剂混合组成，各组分材料的选择要求如下：

砂壤土：选择工程所在地原有的地表土壤经风干粉碎过筛而成，要求土壤中砂粒含量不超过5％，最大粒径应小于8mm，含水量不超过20%。

水泥：采用P42.5普通硅酸盐水泥。

腐殖质：有机质一般采用酒糟、醋渣或新鲜有机质（稻壳、秸秆、树枝）的粉碎物，其中新鲜有机质的粉碎物在基材配置前应进行自然发酵处理。

植被混凝土绿化添加剂：添加剂能中和因水泥添加带来的严重碱性，调节基材PH值，降低水化热；增加基材空隙率，提高透气性；改变基材变形特性，使其不产生龟裂；提供土壤微生物和有机菌，有利于加速基材的活化；含有缓释肥和保水剂。植被混凝土绿化添加剂发明专利未公开，采用宜昌碧连天生态修复工程研究所专利产品，专利号：ZL201110380711.2。

植被混凝土基材的配制分基层和表层分别按不同配比配制，配比如下：

植被混凝土基材配比：

       按配合比制备各组分材料，利用搅拌机充分搅拌后待用。表层基材搅拌时应加入按设计要求的植物种子。

       5、植被混凝土喷植

完成坡面整治、网和锚钉铺设，并做好植被混凝土基材组分备料并配制后，即可进行植被混凝土基材喷植施工。喷植所用设备为一般混凝土喷射机，分基层和表层分别进行。从坡面由上之下进行喷护，先基层后表层，每次喷护单宽4～6米，高度3～5米。

喷播由大于12立方的空压机送风，采用干式喷浆法施工。

基层喷植。1）方法：在喷浆之前再次检查坡面上的浮土、草皮、树根及其它杂物是否清理干净，确认后用水进行坡面喷淋，以促使喷射植被混凝土基材与基面连接紧密，然后进行试喷试验，以调节水灰比，再进行喷浆施工；基层的喷护厚度为8～9cm；喷射作业开始时，应先送风、后开机、再给料，喷射结束时应待喷射料喷完后，再关风。2）控制措施：基层喷射混凝土可一次喷至设计厚度，不需分层喷植；喷射过程中，喷嘴距坡面的距离控制在0.6m~1.0m之间，一般应垂直于坡面，最大倾斜角度不能超过10°；喷浆中，喷射头输出压力不能小于0.1MPa；喷射采用自上而下的方法进行，先喷凹陷部分，再喷凸出部分；喷射移动可采用“S”形或螺旋形移动前进。

表层喷植：基层施工结束8h以内进行表层喷护，一般控制在3～4h；表层的喷护厚度为1～2cm；表层喷护之前在坡面上喷一次透水，保证基层和表层的粘结；近距离实施喷播，以保证草籽播撒的均匀性；喷播采用自上而下的方式进行，单块宽度按4～6m进行控制。

        6、强制性养护与管理

强制性养护指的是在喷播（栽植）结束后的头两个月日常进行的给植物浇（洒）水工作。具体是在喷播施工结束后两天内，在基材表面加盖无纺布。一是起到保墒、控温的作用，提高植物种子出芽速度，二是防止植物种子被风吹走和被飞禽啄食，提高植物种子出芽率和成活率。安装喷（浇）灌系统，实行每天的均匀洒水养护。喷（浇）灌系统由蓄水池（如果有现存的水池、水塘、自来水供水管道，可以不建新的蓄水池）、主供水管道、供水支管、摇臂喷头、水龙头和控制阀组成。

强制性养护期间还应注意植物种子的出芽均匀度和出芽率，对局部出芽不齐和没有出芽的坡面要进行补植，当然也包括对栽培植物的成活率监测，及时更换或补种没有成活的苗木。

强制性养护中需要防治苗木病虫害的发生，对可能出现的病虫害要进行病理分析，有针对性地采取治理措施。

        7、常规养护与管理

在强制性养护结束后，进入为期十个月的常规管养。其目的是保证植物的正常生长，使先锋植物接受一个生长周期的检验，同时建立乡土植物的生长环境，进入生态修复的自然循环过程。其具体工作包括：

①监测植物生长过程中对水分的需求，适时利用喷（浇）灌系统为植物生长补充必要的水分；

②监测植物生长过程中的抗逆性能，在极端气候（强暴雨、长时间干旱、高温、低温等）情况下植物生存态势，采取对应措施（补植、修剪、支护、间伐、补水、补肥等）保证植物成活；

③监测植物生长过程中抗病虫害的能力，及时发现并处理病虫害隐患，同时防止人为和其他动物被破坏植物；

④采集植生乡土物种，加速生态自然进程。采集的乡土物种半岛官方网站(中国)半岛有限公司是能在当地快速存活、生长和繁衍的草、藤、灌、花；

⑤工程缺陷修补，对可能出现的边坡植被基材垮塌、树木死亡等进行补喷和补栽，对损坏的喷（浇）灌系统进行修复。

六、技术补充说明

       1、凡是开挖的岩石边坡和建成的混凝土边坡都可使用本技术。

       2、对气候和自然条件没有过高要求，施工设计和草种选择应努力适应当地的自然条件和气候。

       3、对于坡面比较破碎，裂隙较多或土加石坡面，可以加种灌木种子；坡面较陡，岩石又完整，则不加种灌木。

       4、采石场坡面绿化应是恢复生态而不应按草坪的景观美化来要求，该绿则绿，该黄则黄，施工养护完成的坡面绿化建立起自然生态循环系统，非特殊原因，不需过多养护。

       5、一劳永逸是相对国内其它客土喷植讲的，客土喷植无强度，不能抵抗雨水冲刷，最初效果不错，不到一年就会与岩石脱落，没有长久性。

       6、植物的生长讲究适者生存原理，施工喷播的草种并不一定完全不被淘汰，植被混凝土施工最根本的一点是为植被生长提供永久营养土。

七、植被混凝土微进程示意图（活着的基材层）

八、植被混凝土喷播常用设备机械图例

九、施工所用材料图例

十、证书

-END-