张伟
江苏省交通工程集团有限公司
1.新材料概况
为确为加快施工进度，降低工程造价，打造低碳节能环保工程，河南渑池至山西垣曲高速公路河南段TJ-4标部分边坡防护经上级批准，全线路堤高度H≤8m路段采用植物纤维毯防护。
遵循“生态防护和美化兼顾，偏重防护效果”的原则，采用多种特性草种混播，达到既能防水固坡，减噪降尘，又能四季常青、三季有花，与周围环境相协调，形成自然的美感。达到经济效益、社会效益和生态效益并重的目的。
新材料特点：
1）可早期降低土边坡的风沙扬尘。
2）可早期提高路基土边坡的抗雨水冲刷能力。
3）可改善土壤构成，增加土壤养分，改善植物生长条件。
4）可有效控制水土流失，降低早期养护费用。
5）生态防护，低碳节能环保，符合国家节能减排政策。
6）降低施工难度，施工速度快捷，加快工程进度。
7）可节约工程造价，经济效益显著。
2.主要内容
无边坡水土流失一般从下落的雨点滴溅在坡面开始,随着降雨量的增加逐渐形成径流,土颗粒在雨点高速冲击和坡面径流冲刷拖曳的作用下脱离土体随水流移动。植物纤维毯技术通过覆盖与边坡坡面充分固定结合形成一一个 整体,有效地抵御雨水直接对土颗粒形成冲击, 对路基坡面形成持续的保护。凹凸不平的表面可降低坡面径流的冲刷速度,减少坡面水流的流量和速度,起到缓冲消能的作用。在植被充分发育之后,形成茂密的地表植被覆盖,可有效抑制雨水对边坡的冲刷。首先植被的茎叶可能对高速雨点进行消能,减缓雨点对土颗粒的冲击;其次植被可拦截、减缓边坡上的水流速度,减少冲刷力：植被发达的根系特别是土壤表面密布的裸露根系紧密包裹边坡表层土颗粒,使表土固结从而增加了土颗粒强度，形成稳定的土壤结构, 增加高速公路边坡结构的稳定性。
3.应用效益
3.1可早期降低土边坡的风沙扬尘
由于植物纤维毯对土路基边坡形成整体覆盖效果，与坡面充分结合成一个整体，加大了土坡面的粗糙度，增强了坡面抗风蚀能力，达到防风、固土的效果，有效防止了风沙扬尘。
3.2可早期提高路基土边坡的抗雨水冲刷能力
在植被未充分发育之前，由于植物纤维网的覆盖作用，降低了雨水径流对坡面土颗粒的高速冲击；同时植物纤维毯的凹凸结构在坡面上形成的坎坷，可减缓坡面径流的冲刷速度，从而大大提高土边坡早期抗雨水冲刷能力。
3.3可改善土壤构成，增加土壤养分，改善植物生长条件
植物纤维毯以秸秆、稻草等为原材料，3-5个月后，植物纤维可自行生物降解成腐蚀有机质，可提供植物生长的有效钙、钾等养分。
3.4可有效控制水土流失，降低早期养护费用
根据现场观测及调查，在裸露的土边坡上进行草苗洒水养护，水分散失极快，干旱季节每天都要洒水，并且在早期，洒水养生极易形成边坡冲沟。由于植物纤维毯孔较小，仅够草苗穿过，较大的土颗粒难以通过，所以可包裹土颗粒，同时还起到保水、保土、保温的效果。干旱季节可保水5-7天，尤其是椰棕毯保水可达11天，极大降低了洒水养护费用。
3.5生态防护，低碳节能环保，符合国家节能减排政策
植物纤维毯将废弃秸秆重新还田改良土壤；施工时不破坏自然环境，也不产生施工垃圾和施工噪音；将绿化工程与路基防护工程有机结合，实现了生态防护，取代了传统的圬工防护形式；这样不仅能节省大量能源，还能减少二氧化碳排放，净化空气，改善环境，符合国家节能减排的政策。
3.6降低施工难度，施工速度快捷，加快工程进度
传统圬工防护时，混凝土预制块重量大，搬运及施工不便，且砂浆勾缝施工质量较难控制，而植物纤维毯施工轻便，5-6人一天可铺设2000-3000平米，施工效率较高，当天铺筑，当天防护，对工期紧、质量要求高的项目是一项行之有效的措施。
3.7可节约工程造价，经济效益显著
以河南渑池至山西垣曲高速公路河南段TJ-4标路基边坡防护为案例，对植物纤维毯和传统圬工防护进行经济分析比较：
原设计方案：填土高度大于5m路段采用拱形骨架防护路基边坡。
变更后方案：填土高度5-8m路段采用植物纤维毯防护。
根据工程量及预算清单单价计算，经河南省交通运输厅审查后，经济对比分析如下：
①原设计方案：拱形骨架预算费用为27450814元。
②变更后方案：植物纤维毯预算费用为10750025元。
采用植物纤维毯节约投资1670万元，节约投资费用60.8%。
4.适用范围
适用于填土高度小于8m的土方填筑边坡防护及二、三级边坡上部边坡防护。
5.应用技术指导
5.1边坡刷坡、平整坡面
（1）按照设计坡率坡面刷坡，平整度符合要求。
（2）清除坡面上的杂草、草根、施工垃圾等不利护坡草籽生长的杂质。
（3）人工用铁耙将坡面粑平，有利于肥料和草籽均匀的挂载坡面，使草毯更好的贴在坡面上。
5.2坡面人工撒播草种
（1）草种的选择：针对本项目所处地域位置、气候特点、土壤特性，选择耐旱、耐寒、耐高温、耐贫瘠等多年生草木、灌木植物种子，确定备选的灌木、草本植物。
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（2）种子处理:按事先确定的草种配合比和一次施工面积将所需草籽,根据不同种子习性和施工的需要分别采用冷水浸种,层积催芽,升温催芽,化学药浸泡等处理,促使种子提早发芽,提高发芽率。种子质量鉴定与配比：各混合植物配比应根据试验段试播确定草种混合比例进行施工。在喷播前应对批量种子发芽率进行测定，并根据测定的面积，计算实际种子用量。
（3）专用复合肥：结合边坡土壤品质，分别对草本、木本植物群落设计专用复合肥（施氮、磷钾底肥），以促进植物生长。
（4）草种人工撒播
人工撒播：在植物纤维毯铺设前，将一部分混合后的草种均匀撒播在平整后的坡面上。
5.3铺设、固定草毯
（1）草毯选用规格：椰棕稻（麦）草秆混合草毯，草毯厚度10—30mm，草毯密度240—260g/m2，其中椰棕稻（麦）草秆混合草毯椰棕含量≥20%。
草毯结构：1）纤维网（pp),间距1.5——2cm 2）天然植物纤维 3）纤维网（PP），间距1.5-2cm
（2）草毯运输：在运输过程中注意轻拿轻放，禁止抛、扔、砸等剧烈碰撞以免丝网破裂；
（3）草毯贮存时间不宜过长，一般在运到施工现场要及时铺设，未能及时铺设的，需要通风避光保存且时间不应超过三十天，储存时应远离火源；
（4）铺设方法：根据坡面坡度及抗拉强度的需求，选择相应强度的草毯；草毯应在坡顶延伸20-40cm埋入土中，然后自上而下平铺到坡脚，草毯之间相互搭接，搭接宽度不小于10cm，草毯要紧贴坡面，并充分与坡面接触，草毯铺设不要过于紧绷，要平顺美观，无褶皱和悬空现象。
（5）草毯固定：选用40-60cm的木楔或竹钉进行固定，在坡顶、草毯与草毯搭接处用主锚钉固定，坡面其余部分采用辅助锚钉固定；坡顶部锚钉间距为80cm，坡面锚钉间距为100cm，固定后锚钉与草毯紧贴坡面。
5.4喷播草种混合液
（1）坡面浇水：给种子一个温暖的发芽温床，提高种子的发芽率；
（2）草种混合液配比：按照试验数据做好草种的配比，保水剂 、粘合剂、植物生长调节剂、防虫剂、有机土等混合液的配比。
（3）土壤改良剂,纸浆纤维,复合肥料,保湿剂混入一定比例的清水,溶于喷播机内经过机械充分搅拌,形成均匀的混合液,然后利用水流原理,通过高压泵的作用,将混合液高速均匀地喷播到已处理好的坡面上,形成均匀的覆盖物保护下的草种层,多余的水渗入土中,纤维,胶体形成半透明的保湿表层。
（4）在恶劣气候环境下（如大风、大雨时）不易喷播。
5.5铺垫覆盖物和养护
（1）铺垫覆盖物
1）喷播后2~3d加盖无纺布，无纺布应由上而下竖面铺设，重叠处为5cm，竹钉固定时应沿两幅无纺布重叠处中间位置左右倾斜紧贴坡面对插，竹钉间距100cm。
2）坡顶、坡地应预留冗余各20cm无纺布并用土压实固定。
3）无纺布固定时，不得踩踏坡面固定。
（2）养护管理
1）落实人员、水源及工器具；
2）无纺布固定后，即时洒水养护，前期养护浇水宜少量多次，浇水时应采用雨淋状浇灌，防止冲刷掉草种，严禁出现拉钩现象。
3）养护时间及次数：种子前期养护一般为30天，发芽期15天湿润深度控制在2cm左右，幼苗期依据植物根系的发展逐渐加大到5cm以上，前期宜每3天洒水养护1次，早晨养护时间应在10点以前完成，下午养护应在16点以后开始，始终保持土壤湿，以促使草种发芽生长。
4）避免在强烈的阳光下进行喷水养护，以免造成生理性缺水和诱发病虫害。在高温干旱季节，种子幼芽及幼苗由于地面高温容易受伤，应根据情况适当增加喷水；下雨或阴天可适当减少。
5）坡面草长至5-10cm时，去除覆盖无纺布与竹钉，并尽量回收利用。
6）根据需要适当施肥并及时清除杂草，为草种生长提供养分，保证坡面的平整和美观。
7）缺陷修复：为保证边坡绿化的整体效果，需对缺、损苗地段及时进行修整补播，即进行缺陷修复。
8）按规范要求进行后期养护，要求植物长势良好，无病虫害，达到设计的景观效果要求。
a、进行病害检测,及时发现,及时防治。
b、总结养护规律,收集积累本项目工程施工经验,为后期养护提供依据。
6.工程应用实例
本工法在河南渑池至山西垣曲高速公路河南段TJ-4标以及内蒙古淮兴高速公路A12标等较多地方得到实际的应用；
植物纤维毯生态防护技术应用于本项目边坡防护，较原设计方案具有以下的优势。第一，植物纤维毯对地表形成全覆盖，配合集中排水，在施工完毕后即可起到明显的防止风蚀和雨水侵蚀的作用；第二，施工速度快，为我标段工期的提前做出的积极的贡献；第三，节约造价，采用植物植物纤维毯和集中排水相结合的方式，为我项目节约较多成本。植物纤维毯生态防护技术在高速公路边坡防护工程中应用前景较好。