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摘要：近年来，边坡的生态防护愈发受到重视和普及，国内外学者对边坡各种生态防护措施进行诸多研究。生态护坡指“用活的植物或者植物与土木工程和非生命的植物材料相结合，以减轻坡面的不稳定性和侵蚀”，也有学者提出了坡面生态工程或坡面生物工程的概念，指以环境保护和工程建设为目的的生物控制或生物建造工程，也指利用植物进行坡面保护和侵蚀控制的途径与手段。边坡的开挖使地表植被遭到破坏，水土流失加剧；同时在坡度较大或构造不良的地方，还可能造成崩塌、滑坡等，给人民生活带来严重危害。如何处理好边坡综合防护问题，使边坡与生态环境能够协调发展，是今后工程施工面临的一个重大的课题。文章结合娄底市万保开发新区某工程中使用的三维排水柔性生态边坡防护技术，详细介绍了该生态边坡的优点、材料及施工流程。
关键词：三维排水；生态；边坡；施工
引言：对于边坡防护来说，防护类型是多种多样的，有生物防护、坡面防护、砌石防护、锚杆防护、抗滑桩防护、挡土墙防护等等。生物防护主要就是在边坡上种植草丛或灌木或两者兼有，以减缓边坡上的水流速度，利用植物根系固结边坡土壤以有效减轻冲刷，从而达到保护边坡的目的。这对于一切适合种植的土质边坡都是应当首先选用的防治措施。生物防护还可以绿化环境和周围景观相协调，这也是一種符合环保要求的防护办法。三维排水柔性生态边坡系统是通过填充后的生态袋袋体堆砌(袋体之间使用连接扣连接紧密)形成整体受力结构体(类似原边坡护砌),同时通过三维排水连接扣的连接使整个施工后的袋体形成一个护坡前后排水通畅的整体,从而达到了边坡护砌的效果。
1、工程概况
某边坡防护工程位于娄底市万保开发新区，工程全长 300m。本边坡防护工程结合景观进行设计，采取复式断面，平台以下部分采用三维排水柔性生态边坡，平台以上采用多种自然护坡，如三维土工网垫固土、生态植草护坡等。如图1所示
2三维排水柔性生态边坡特点及优势
2.1 传统边坡存在的缺陷
①施工周期较长，资源消耗多；②高边坡部位施工难度较大；③施工后的边坡造型简单呆板，且多为直线型外形，容易造成人们的视觉疲劳；④施工后的边坡不能绿化，与周围自然环境格格不入，破坏了生态平衡。
2.2 三维排水柔性生态边坡与传统护砌系统的区别
①生态袋具有的目标性透水的特性，既能防止填充物流失，又能实现水分在土壤中的正常交流，保证植物生长所需的水分，使植物根茎穿过袋体自由生长，根茎进入工程基础土壤中，形成袋体与基础的再次稳固作用，时间越长越加牢固；②生态边坡系统采用柔性材料制成，护坡外形可以是直线形也可以为曲线，满足了不同地形地势的要求；③施工后的边坡可以进行绿化施工，从而满足了人们美观的要求；④其施工周期较短，不需要消耗大量资源。○5植物对颗粒污染物具有吸滞和阻挡作用，能使空气中的部分颗粒物沉降下来。据称草坪的滞留尘埃的能力比裸露的土地大70倍。并且已知植物能吸收多种污染物质如CO、CO、NH、HS、SO等及大气中的金属和非金属粉尘；植物的吸声作用会有效减弱噪声，据北京园林科学研究所研究测定，20m宽的草坪，可减少噪声2dB。
3材料和设备
三维排水柔性生态边坡由生态袋、三维排水联接扣、扎口带、缝袋线组成。
3.1生态袋
生态袋以聚丙烯为主要原料，具有抗紫外线、抗酸碱盐、抗微生物侵蚀、透水不透土、抗老化、无毒、不助燃、裂口不延伸等功能，采用无纺针刺工艺经单面烧结制成。其力学参数和等效孔径指标满足《土工合成材料长丝纺粘针刺非织造土工布》（GB/T17639- 2008）的要求；对植物非常友善，植物根茎能自由穿透袋体快速生长。见图2
图 2 生态袋
3.2 三维排水联接扣
它是将同一力学数学模型下设计的抗紫外生态袋相互联结，形成稳定的三角内摩擦紧锁结构，使护坡结构达到安全稳定的构件。其材质及环保性能与生态袋相符；上下面设有具备倒钩特性的棘爪。
垂直孔洞和通道凹槽的尺寸、位置经过精密计算而形成立体交错的三维排水网络，能使边坡体内的渗水迅速排泄，从而减小边坡静水压力，进而消除渗水对边坡的破坏。见图3
图 3 三维排水联结扣
3.3 扎口带和缝袋线扎口带形体小巧,使用方便快捷,更重要的是它具有抗紫外线、抗拉性强且具有单向自锁结构。缝袋线的强度与袋体材料的性能相匹配,选用了抗紫外线、抗老化、抗磨损的高强度、高分子复合材料,保证了生态袋的整体强度和寿命。
4施工工艺流程
清理场地→基础施工→装封生态袋→生态袋码砌→土工格栅反包→土方填筑→坡面喷播绿化→浇水养护及后期管理。
4.1 清理场地
对原有地面进行削坡、修整、清除杂物杂草等，坡面应顺直、圆滑、平整且稳定，坡面不稳定的石块或杂物应清除，不得有松石、危石；沟坎填平顺，边坡修整后凸出或凹进均不得大于8cm，对于填石边坡等不利于草种生长的坡面应回填改良客土，改良客土厚度不小于10cm，且应以水润湿，促进改良客土自然沉降至稳定。
4.2基础施工
土质基础一般夯实到93%的密实度，使基础足够地严密，减少墙体沉降；墙体荷载较大的地方，也可设置砼基础。密实度达不到要求的土壤会给墙体带来额外的压力，特别是当回填土含水量过大的时候。
4.3 装封生态袋
采用现场装料施工。建筑垃圾、树皮树根、草屑、尖锐物等要清除。填充粘土时，要将土敲碎，且尽量选最佳含水率的填料（手握成团，落地开花）。装好的袋尽量几天内施工完毕，切勿将装好的袋过长时间的暴露在户外或淋雨。装袋时，上下变形大的，要及时调整匀称。
4.4 生态袋码砌
①总体码砌顺序是由低到高，层层错缝摆砌。
②先将三维排水联结扣水平放置两个袋子之间在靠近袋子边缘的地方，以便每一个三维排水联结扣骑跨两个袋子，摇晃扎实袋子以便每一个三维排水联结扣刺穿袋子的中腹正下面。每层袋子铺设完成后用小夯夯实（或在上面放置木板并由人踩踏压实），这一操作是用来确保联结扣和袋子之间良好的联结。施工时，生态袋和三维排水联结扣摆放步骤见图4。
③生态袋摆放水平面向坡内方外倾斜 5%，便于平台排水和快速滤水，减少静水压力。
④码砌不超过 1.0m 高时，要浇水做预沉降，同时注意观测沉降后的状况。
⑤压顶：在墙的顶部，将生态袋的长边方向水平垂直于墙面摆放一层，以确保顶面稳固。
4.5 土工格栅反包
在平整压实的场地上，安装铺设土工格栅，其主要受力方向（纵向）应垂直于路堤轴线方向，铺设要平整，无皱折，尽量张紧。用插钉及土石压重固定，铺设的格栅主要受力方向最好是通长无接头，幅与幅之间的连接可以人工绑扎搭接，搭接宽度不小于 10cm。如设置的格栅在两层以上，层与层之间应错缝。大面积铺设后，要整体调整其平直度。当填盖一层土后，未碾压前，应再次用人工或机具张紧格栅，力度要均匀，使格栅在土中为绷直受力状态。
生态袋挡墙一般要求码砌每三层后将土工格栅反包，格栅安放平整后应及时填土覆盖，填土从中心向外侧对称进行，平面向上使其呈凸形，使筋材一直受拉，填铺土厚不能过高，防治局部下陷。裸露时间不得超时 48h，亦可采取边铺设边回填的流水作业法。先在两端摊铺填料，将格栅固定，再向中部推进。碾压的顺序是先两侧后中间。碾压时压轮不能直接与筋材接触。压实度必须达到设计要求，这也是加筋土工程的成败关键。
4.6土方填筑
填筑土料应按有关规范的规定进行试验，如土料含水量过大或过小，均应采取措施减少或增加土料的水份。填筑前，做好填筑区内排、降水工作，应保持无水。分层填筑，层厚均匀，分层压实。每层厚度不得超过 30cm。每层填土压实时，要不停地进行整平操作，以确保均匀的密实度，并保持填料的最佳含水量。每一填土层施工完毕，经检查合格后才能继续铺上一层土，并对压实层表面残留的被翻松的半压实土层进行处理。以免造成土层间结合不良现象。压实土体不应出现漏压土层、松散土、弹簧土、剪力破坏和光面等不良现象。
对于生态袋内侧约1m 范围内的土体应采用人工或小型机具夯实，不宜使用重型碾压机械。
4.7 坡面喷播绿化
边坡绿化要求效果达到四季常绿的观赏效果，所以在选择草种时应考虑到暖季型草与冷季型草的结合。此外，一些灌木类也是边坡绿化所选择范围内的，这类灌木要求一定的耐旱抗贫瘠土壤的能力。
喷播时，应尽可能的从正面进行，避免仰喷，凹凸不平及死角部分要更注意，由高到低进行喷播，握紧喷头，左右方喷洒，喷洒幅宽4m~5m，幅高 1m，喷播接茬时应压茬 40cm。喷下的种子泥浆应当具有良好的附着力及明显的颜色，不遗漏、不重复，且均匀。喷射施工后几个小时内如果降雨，必须采取防护措施，避免基材混合物流失。
4.8 浇水养护及后期管理
用高压喷雾器使养护水成雾状均匀的湿润坡面基材混合物，注意控制好喷头与坡面的距离和移动速度，保证无高压水流冲击坡面，冲走基材混合物及种子；喷播 1d~2d 后开始养护。养护初期应让坡面保持湿润状态，发芽期湿润深度控制在3cm~5cm；出芽期每天养护两次，早晚各一次，持续养护时间应不少于45d；以每天浇水为主，早晨应在10点以前，晚上养护应在16 点后浇护，避免在强烈阳光下進行喷水养护，以免造成生理性缺水，每隔15d 采用广谱消毒剂喷洒杀菌防治植物病虫害的侵入，以达到绿化、美观的效果。待草长到10cm 以上时靠自然降水，如果连续高温干旱时间超过 5d，应安排浇水。初期注意拔出杂草，后期在开春和入冬前根据草的长势进行施肥。
5结 语
三维排水柔性生态边坡工程系统采用环保软体材料取代高耗能、高污染的钢筋、水泥、石块等传统硬体材料,采用“三角内摩擦紧锁结构+三维排水+植被根系”构建复合稳定的永久性生态边坡，水土保持与绿化一次完成，是生态、环保、节能与柔性结构四位一体的边坡建设新技术。
三维排水柔性生态边坡工程系统在娄底市万保开发新区工程中的成功应用，大大降低了工程成本及施工工期，既能满足工程安全，又能保护大自然的环境，是边坡处理中优化环境较好的施工方法。随着人类对生活环境的不断追求，不久的将来一定能得到更广泛的使用。
参考文献
[1] 周跃，WATTS D.欧美坡面生态工程原理及应用的发展现状[J].土壤侵蚀与水土保持学报，1999，5（1）：79-85.
[2] 周德培，张俊云.植被护坡工程技术[M].北京：人民交通出版社，2003.
[3] 刘本同，钱华，何志华，等.我国岩石边坡植被修复技术现状和展望[J].浙江林业科技，2001，24（3）：47-54.
[4] 马磊，王文俊.高等级公路岩质边坡生态防护初探[J].山西建筑，2008， 34（30）：5-6.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：三维排水；生态；边坡；施工
引言：对于边坡防护来说，防护类型是多种多样的，有生物防护、坡面防护、砌石防护、锚杆防护、抗滑桩防护、挡土墙防护等等。生物防护主要就是在边坡上种植草丛或灌木或两者兼有，以减缓边坡上的水流速度，利用植物根系固结边坡土壤以有效减轻冲刷，从而达到保护边坡的目的。这对于一切适合种植的土质边坡都是应当首先选用的防治措施。生物防护还可以绿化环境和周围景观相协调，这也是一種符合环保要求的防护办法。三维排水柔性生态边坡系统是通过填充后的生态袋袋体堆砌(袋体之间使用连接扣连接紧密)形成整体受力结构体(类似原边坡护砌),同时通过三维排水连接扣的连接使整个施工后的袋体形成一个护坡前后排水通畅的整体,从而达到了边坡护砌的效果。
1、工程概况
某边坡防护工程位于娄底市万保开发新区，工程全长 300m。本边坡防护工程结合景观进行设计，采取复式断面，平台以下部分采用三维排水柔性生态边坡，平台以上采用多种自然护坡，如三维土工网垫固土、生态植草护坡等。如图1所示
2三维排水柔性生态边坡特点及优势
2.1 传统边坡存在的缺陷
①施工周期较长，资源消耗多；②高边坡部位施工难度较大；③施工后的边坡造型简单呆板，且多为直线型外形，容易造成人们的视觉疲劳；④施工后的边坡不能绿化，与周围自然环境格格不入，破坏了生态平衡。
2.2 三维排水柔性生态边坡与传统护砌系统的区别
①生态袋具有的目标性透水的特性，既能防止填充物流失，又能实现水分在土壤中的正常交流，保证植物生长所需的水分，使植物根茎穿过袋体自由生长，根茎进入工程基础土壤中，形成袋体与基础的再次稳固作用，时间越长越加牢固；②生态边坡系统采用柔性材料制成，护坡外形可以是直线形也可以为曲线，满足了不同地形地势的要求；③施工后的边坡可以进行绿化施工，从而满足了人们美观的要求；④其施工周期较短，不需要消耗大量资源。○5植物对颗粒污染物具有吸滞和阻挡作用，能使空气中的部分颗粒物沉降下来。据称草坪的滞留尘埃的能力比裸露的土地大70倍。并且已知植物能吸收多种污染物质如CO、CO、NH、HS、SO等及大气中的金属和非金属粉尘；植物的吸声作用会有效减弱噪声，据北京园林科学研究所研究测定，20m宽的草坪，可减少噪声2dB。
3材料和设备
三维排水柔性生态边坡由生态袋、三维排水联接扣、扎口带、缝袋线组成。
3.1生态袋
生态袋以聚丙烯为主要原料，具有抗紫外线、抗酸碱盐、抗微生物侵蚀、透水不透土、抗老化、无毒、不助燃、裂口不延伸等功能，采用无纺针刺工艺经单面烧结制成。其力学参数和等效孔径指标满足《土工合成材料长丝纺粘针刺非织造土工布》（GB/T17639- 2008）的要求；对植物非常友善，植物根茎能自由穿透袋体快速生长。见图2
图 2 生态袋
3.2 三维排水联接扣
它是将同一力学数学模型下设计的抗紫外生态袋相互联结，形成稳定的三角内摩擦紧锁结构，使护坡结构达到安全稳定的构件。其材质及环保性能与生态袋相符；上下面设有具备倒钩特性的棘爪。
垂直孔洞和通道凹槽的尺寸、位置经过精密计算而形成立体交错的三维排水网络，能使边坡体内的渗水迅速排泄，从而减小边坡静水压力，进而消除渗水对边坡的破坏。见图3
图 3 三维排水联结扣
3.3 扎口带和缝袋线扎口带形体小巧,使用方便快捷,更重要的是它具有抗紫外线、抗拉性强且具有单向自锁结构。缝袋线的强度与袋体材料的性能相匹配,选用了抗紫外线、抗老化、抗磨损的高强度、高分子复合材料,保证了生态袋的整体强度和寿命。
4施工工艺流程
清理场地→基础施工→装封生态袋→生态袋码砌→土工格栅反包→土方填筑→坡面喷播绿化→浇水养护及后期管理。
4.1 清理场地
对原有地面进行削坡、修整、清除杂物杂草等，坡面应顺直、圆滑、平整且稳定，坡面不稳定的石块或杂物应清除，不得有松石、危石；沟坎填平顺，边坡修整后凸出或凹进均不得大于8cm，对于填石边坡等不利于草种生长的坡面应回填改良客土，改良客土厚度不小于10cm，且应以水润湿，促进改良客土自然沉降至稳定。
4.2基础施工
土质基础一般夯实到93%的密实度，使基础足够地严密，减少墙体沉降；墙体荷载较大的地方，也可设置砼基础。密实度达不到要求的土壤会给墙体带来额外的压力，特别是当回填土含水量过大的时候。
4.3 装封生态袋
采用现场装料施工。建筑垃圾、树皮树根、草屑、尖锐物等要清除。填充粘土时，要将土敲碎，且尽量选最佳含水率的填料（手握成团，落地开花）。装好的袋尽量几天内施工完毕，切勿将装好的袋过长时间的暴露在户外或淋雨。装袋时，上下变形大的，要及时调整匀称。
4.4 生态袋码砌
①总体码砌顺序是由低到高，层层错缝摆砌。
②先将三维排水联结扣水平放置两个袋子之间在靠近袋子边缘的地方，以便每一个三维排水联结扣骑跨两个袋子，摇晃扎实袋子以便每一个三维排水联结扣刺穿袋子的中腹正下面。每层袋子铺设完成后用小夯夯实（或在上面放置木板并由人踩踏压实），这一操作是用来确保联结扣和袋子之间良好的联结。施工时，生态袋和三维排水联结扣摆放步骤见图4。
③生态袋摆放水平面向坡内方外倾斜 5%，便于平台排水和快速滤水，减少静水压力。
④码砌不超过 1.0m 高时，要浇水做预沉降，同时注意观测沉降后的状况。
⑤压顶：在墙的顶部，将生态袋的长边方向水平垂直于墙面摆放一层，以确保顶面稳固。
4.5 土工格栅反包
在平整压实的场地上，安装铺设土工格栅，其主要受力方向（纵向）应垂直于路堤轴线方向，铺设要平整，无皱折，尽量张紧。用插钉及土石压重固定，铺设的格栅主要受力方向最好是通长无接头，幅与幅之间的连接可以人工绑扎搭接，搭接宽度不小于 10cm。如设置的格栅在两层以上，层与层之间应错缝。大面积铺设后，要整体调整其平直度。当填盖一层土后，未碾压前，应再次用人工或机具张紧格栅，力度要均匀，使格栅在土中为绷直受力状态。
生态袋挡墙一般要求码砌每三层后将土工格栅反包，格栅安放平整后应及时填土覆盖，填土从中心向外侧对称进行，平面向上使其呈凸形，使筋材一直受拉，填铺土厚不能过高，防治局部下陷。裸露时间不得超时 48h，亦可采取边铺设边回填的流水作业法。先在两端摊铺填料，将格栅固定，再向中部推进。碾压的顺序是先两侧后中间。碾压时压轮不能直接与筋材接触。压实度必须达到设计要求，这也是加筋土工程的成败关键。
4.6土方填筑
填筑土料应按有关规范的规定进行试验，如土料含水量过大或过小，均应采取措施减少或增加土料的水份。填筑前，做好填筑区内排、降水工作，应保持无水。分层填筑，层厚均匀，分层压实。每层厚度不得超过 30cm。每层填土压实时，要不停地进行整平操作，以确保均匀的密实度，并保持填料的最佳含水量。每一填土层施工完毕，经检查合格后才能继续铺上一层土，并对压实层表面残留的被翻松的半压实土层进行处理。以免造成土层间结合不良现象。压实土体不应出现漏压土层、松散土、弹簧土、剪力破坏和光面等不良现象。
对于生态袋内侧约1m 范围内的土体应采用人工或小型机具夯实，不宜使用重型碾压机械。
4.7 坡面喷播绿化
边坡绿化要求效果达到四季常绿的观赏效果，所以在选择草种时应考虑到暖季型草与冷季型草的结合。此外，一些灌木类也是边坡绿化所选择范围内的，这类灌木要求一定的耐旱抗贫瘠土壤的能力。
喷播时，应尽可能的从正面进行，避免仰喷，凹凸不平及死角部分要更注意，由高到低进行喷播，握紧喷头，左右方喷洒，喷洒幅宽4m~5m，幅高 1m，喷播接茬时应压茬 40cm。喷下的种子泥浆应当具有良好的附着力及明显的颜色，不遗漏、不重复，且均匀。喷射施工后几个小时内如果降雨，必须采取防护措施，避免基材混合物流失。
4.8 浇水养护及后期管理
用高压喷雾器使养护水成雾状均匀的湿润坡面基材混合物，注意控制好喷头与坡面的距离和移动速度，保证无高压水流冲击坡面，冲走基材混合物及种子；喷播 1d~2d 后开始养护。养护初期应让坡面保持湿润状态，发芽期湿润深度控制在3cm~5cm；出芽期每天养护两次，早晚各一次，持续养护时间应不少于45d；以每天浇水为主，早晨应在10点以前，晚上养护应在16 点后浇护，避免在强烈阳光下進行喷水养护，以免造成生理性缺水，每隔15d 采用广谱消毒剂喷洒杀菌防治植物病虫害的侵入，以达到绿化、美观的效果。待草长到10cm 以上时靠自然降水，如果连续高温干旱时间超过 5d，应安排浇水。初期注意拔出杂草，后期在开春和入冬前根据草的长势进行施肥。
5结 语
三维排水柔性生态边坡工程系统采用环保软体材料取代高耗能、高污染的钢筋、水泥、石块等传统硬体材料,采用“三角内摩擦紧锁结构+三维排水+植被根系”构建复合稳定的永久性生态边坡，水土保持与绿化一次完成，是生态、环保、节能与柔性结构四位一体的边坡建设新技术。
三维排水柔性生态边坡工程系统在娄底市万保开发新区工程中的成功应用，大大降低了工程成本及施工工期，既能满足工程安全，又能保护大自然的环境，是边坡处理中优化环境较好的施工方法。随着人类对生活环境的不断追求，不久的将来一定能得到更广泛的使用。
参考文献
[1] 周跃，WATTS D.欧美坡面生态工程原理及应用的发展现状[J].土壤侵蚀与水土保持学报，1999，5（1）：79-85.
[2] 周德培，张俊云.植被护坡工程技术[M].北京：人民交通出版社，2003.
[3] 刘本同，钱华，何志华，等.我国岩石边坡植被修复技术现状和展望[J].浙江林业科技，2001，24（3）：47-54.
[4] 马磊，王文俊.高等级公路岩质边坡生态防护初探[J].山西建筑，2008， 34（30）：5-6.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。