三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯技術(shù)的意義和發(fā)展初探

徐一斐， 陳盛彬， 鄧阿琴

(湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院，1a.園林學(xué)院;1b.教務(wù)處，湖南 衡陽421005)

0 前 言

三維植被網(wǎng)用于植草護(hù)坡作為近年來迅速發(fā)展起來的一種新型的生物護(hù)坡和斜坡綠化技術(shù)，受到土木工程界的廣泛關(guān)注. 三維植被網(wǎng)墊又稱三維土工網(wǎng)墊，其獨(dú)特的立體網(wǎng)包結(jié)構(gòu)，可使植物根系穿過網(wǎng)孔與網(wǎng)筋相互糾結(jié)，形成整體板塊結(jié)構(gòu)，預(yù)制草毯草皮就像卷地毯一樣整體起運(yùn)到需要綠化防護(hù)的區(qū)域，它能快速恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、河道、堤壩、高爾夫球場、足球場、廣場等，是一種高效、快速、經(jīng)濟(jì)的新型生態(tài)防護(hù)技術(shù).

1 三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯材料分析

三維植被網(wǎng)是采用聚乙烯、聚丙烯或可降解材料等原料，其質(zhì)地疏松、柔韌，有90%的空間可充填土壤和沙礫.三維植被網(wǎng)產(chǎn)品生產(chǎn)率高，成本較低，強(qiáng)度高、延伸率大、門幅寬、表面網(wǎng)眼尺寸可設(shè)計(jì)等特點(diǎn).而三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯則是以三維植被網(wǎng)為骨架，以植草固土為填充料，植物根系充分伸展并纏結(jié)其間，均衡、整齊、舒適地生根發(fā)芽，成坪后的草根與網(wǎng)墊、表層土質(zhì)緊密地結(jié)合在一起，由于植物根系可深達(dá)地表以下30 ～40 cm，形成了一層堅(jiān)固的綠色生態(tài)復(fù)合保護(hù)層［1］.

1.1 常用三維植被網(wǎng)原料合成簡述如下

1.1.1 底層網(wǎng)

三維網(wǎng)的底層為高模量的基礎(chǔ)層，采用雙向拉伸技術(shù)，保證其強(qiáng)度高，足以防止植被網(wǎng)變形，并能有效地防止水土流失.

1.1.2 表層網(wǎng)

三維網(wǎng)的表層為起泡層，其膨松的網(wǎng)包便于填入土壤，種上草籽幫助固土.

1.1.3 三維網(wǎng)底層與表層的復(fù)合

即:底層網(wǎng)—表層網(wǎng)—復(fù)合—產(chǎn)品:三維植被網(wǎng)的底層為高模量基礎(chǔ)層(雙向拉伸平面網(wǎng))，其強(qiáng)度較高，表層為多層塑料凹凸網(wǎng)包，表層與底層在交接點(diǎn)處經(jīng)熱熔點(diǎn)粘結(jié)而成穩(wěn)定的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu).它具有一定的熱形變性、耐應(yīng)力開裂、無腐蝕性，化學(xué)性能穩(wěn)定.

1.2 產(chǎn)品原料規(guī)格及性能參數(shù)

原料規(guī)格及性能參數(shù)見表1.

表1 產(chǎn)品原料規(guī)格及性能參數(shù)Tab.1 Product raw material specification and performance parameter

2 三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯技術(shù)的意義

三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯技術(shù)又稱為加筋草皮技術(shù)，三維植被網(wǎng)植草護(hù)坡技術(shù)得以發(fā)展是由于純草皮護(hù)坡易遭受強(qiáng)降雨或常年坡面徑流的沖蝕，而造成邊坡不穩(wěn)定、易導(dǎo)致水土流失甚至山體滑塌等自然災(zāi)害，并且三維植被網(wǎng)以其獨(dú)特的坡表加筋錨固性和植被一起綜合作用于邊坡，水土流失得到良好的控制，此技術(shù)已被許多大型工程采用，并與傳統(tǒng)的如臺階式種植、菱形格種植有機(jī)地結(jié)合在一起應(yīng)用于護(hù)坡綠化，達(dá)到防護(hù)與美化的雙重效果. 三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯技術(shù)的意義可從以下幾個(gè)方面來分析:

2.1 社會發(fā)展的需要

在國家提倡“環(huán)境保護(hù)與工程建設(shè)并重”的前提下，社會的高速發(fā)展既要良性進(jìn)行工程建設(shè)，又要對這些自然植被遭受破壞的地區(qū)進(jìn)行恢復(fù)與保護(hù)，采取快速、長效和強(qiáng)有力的措施控制水土侵蝕與流失，是土工界長期研究的課題.

2.2 生態(tài)環(huán)境的需要

三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯技術(shù)一方面加固坡面的土層結(jié)構(gòu)，另一方面保證植被的正常生長，該技術(shù)工程造價(jià)也相對低，是未來邊坡生態(tài)防護(hù)工程技術(shù)的發(fā)展方向.三維植被預(yù)制草毯綠化技術(shù)能夠快速有效防止泥土流失及凈化空氣、草葉上有很多氣孔，不僅能吸收二氧化碳，也能吸收對人體有害的毒氣、毒物、粉塵等. 天氣晴燥時(shí)，裸地上空的塵埃比草坪上空多13 倍.夏季草坪上空氣溫比建筑物周圍低10 ～15 ℃，比柏油馬路上空低15 ～20 ℃;密集的綠草可降低噪音8 ～10 分貝.在雨水的沖刷下，三維植被草坪較好地保護(hù)裸露的表土層流失.

2.3 環(huán)境景觀的需要

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的迅速增長，高速公路邊坡生態(tài)防護(hù)堅(jiān)持了“統(tǒng)籌兼顧，效益優(yōu)先，適度超前，突出創(chuàng)新，注重環(huán)境生態(tài)的恢復(fù)，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展”的原則，使公路建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)統(tǒng)一. 高速公路美化綠化，不僅可促進(jìn)公路與周圍環(huán)境景觀的協(xié)調(diào)關(guān)系，而且可以營造出適宜人的生活工作環(huán)境，減少汽車尾氣對環(huán)境的污染，提高公路的環(huán)境質(zhì)量.為實(shí)現(xiàn)“生態(tài)環(huán)保路”目標(biāo)，三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯生態(tài)綠化技術(shù)將做到“人在車中坐、車在畫中行、行一路快車、賞一路美景”，以達(dá)到改善公路環(huán)境，協(xié)調(diào)自然的目的.

2.4 三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯技術(shù)的優(yōu)越性和可行性

在一些坡度較緩的坡面，加筋草皮護(hù)坡技術(shù)、土工格室等代替六棱花飾或圬工砌體護(hù)坡，從而節(jié)約成本、快速環(huán)保、促進(jìn)生態(tài)綠化恢復(fù)，使公路易于融入自然生態(tài)的景觀. 三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯新型材料技術(shù)的優(yōu)越性和可行性具體表現(xiàn)如下:

1)三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯技術(shù)采用三維土工網(wǎng)墊作為加筋材料，其獨(dú)特的立體網(wǎng)包結(jié)構(gòu)，可使植物根系穿過網(wǎng)孔并與網(wǎng)筋相互糾結(jié)，形成整體板塊結(jié)構(gòu)，能把預(yù)植草皮象卷地毯一樣整體起運(yùn)到需要綠化防護(hù)的地點(diǎn)，又象鋪地毯一樣鋪貼在需防護(hù)的區(qū)域，從而達(dá)到快速綠化的目的. 在新城市環(huán)境景觀建設(shè)的進(jìn)程中發(fā)揮出不可替代的優(yōu)越性.

2)三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯技術(shù)可大幅度降低護(hù)坡工程的造價(jià)，其綜合造價(jià)是C15 混凝土和干砌塊石護(hù)坡造價(jià)的1/7，是漿砌塊石護(hù)坡造價(jià)的1/8. 三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯技術(shù)可替代混凝土、瀝青、塊石等永久性的坡面防護(hù)材料，用于公路、鐵路、河道、堤壩、山坡等坡面保護(hù). 在環(huán)境保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)工程中起到了不可忽略的作用，在植被護(hù)坡技術(shù)的研究中不斷創(chuàng)新.

3)三維植被網(wǎng)墊是由表層塑料起泡網(wǎng)和高強(qiáng)度底層平面網(wǎng)復(fù)合而成的立體結(jié)構(gòu)網(wǎng)，即其表面有波浪起伏的“網(wǎng)包”，能夠?qū)μ畛溆诰W(wǎng)墊的土質(zhì)有良好的加筋加固作用，減緩雨水的沖蝕，有效地防止水土流失，使植被根系能夠保證穩(wěn)固、健康地生長.三維植被網(wǎng)墊還具有優(yōu)異的“保溫”作用，在夏季可使植物根部的微觀環(huán)境溫度比外部環(huán)境溫度低3 ～10 ℃，在冬季則正好高3 ～10 ℃，有利于植被均勻地生長［2］.這些分析都表明三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯技術(shù)中的網(wǎng)墊、表土和草坪三者相互協(xié)作，完美結(jié)合.

4)成功例子如位于湖北省宜昌市城區(qū)中心位置的夷陵廣場，占地面積5.52 ×104m2，其中草坪面積為3.2 ×104m2，此處原為宜昌市商貿(mào)市場.1997年11月8日舉世聞名的三峽工程大江截流，宜昌市要舉辦盛大慶典活動，為此興建夷陵廣場. 由于工期緊，土建工程要在當(dāng)年10月下旬才能完工，如果按照傳統(tǒng)方法種植草坪，短短的十多天內(nèi)，廣場不可能達(dá)到景觀綠化效果. 于是決定采用加筋草皮技術(shù)方案，土建工程與草坪種植同步進(jìn)行，土建工程完工后馬上移植加筋草皮，達(dá)到平整快速綠化的目的.

5)在夷陵廣場環(huán)境景觀工程項(xiàng)目中，土建工程完工前兩個(gè)月，從宜昌市城郊選擇一塊較平整、肥沃的空地作為坪床，細(xì)平整后平鋪三維土工網(wǎng)墊，回填1 cm 左右厚種植土(以蓋住網(wǎng)包為宜)，然后播撒選用的草種并進(jìn)行澆水、施肥、除雜草、防病蟲害等養(yǎng)護(hù)管理.草種播下后10 d 左右時(shí)間，開始萌芽出苗;養(yǎng)護(hù)管理40 d 后，草坪成坪;60 d 后草坪生長茁壯茂盛，可以開始起草皮、收卷、搬運(yùn)、移植. 這樣有計(jì)劃有步驟地進(jìn)行安排工程項(xiàng)目，其操作方式在所有工程項(xiàng)目中是可行的.

3 三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯護(hù)坡技術(shù)兼并了土工網(wǎng)墊和植草護(hù)坡技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)揮了雙重護(hù)坡效果.當(dāng)邊坡的植被覆蓋率達(dá)到30%以上時(shí)能承受小雨的沖刷，當(dāng)覆蓋率達(dá)80%以上時(shí)能承受暴雨的沖刷.待植被生長茂盛時(shí)，能抵抗沖刷的徑流流速達(dá)6 m/s，其固土護(hù)坡能力為一般草皮的2 倍多［3］. 三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯技術(shù)快速成型和長期有效的機(jī)制激發(fā)了課題的不斷深入研究和可待續(xù)發(fā)展.

3.1 三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯技術(shù)的研究現(xiàn)狀

越來越多的城市河流護(hù)坡環(huán)境景觀建設(shè)都圍繞著“生態(tài)環(huán)保”概念展開，河流生態(tài)護(hù)坡工程技術(shù)是指采用配有草種的可降解生物纖維編織袋并裝進(jìn)種植土，壘成臺階岸坡，等到植被成坪之后就能夠抵抗較大的水流沖刷，從而有效地控制了坍塌現(xiàn)象，保證了坡面的穩(wěn)定. 美國新澤西州雷里坦河一段河流生態(tài)護(hù)坡工程經(jīng)受了一次颶風(fēng)洪水考驗(yàn)后，證實(shí)了土工生態(tài)護(hù)坡工程應(yīng)用的可靠性. 在國內(nèi)，不斷吸取國外成功的經(jīng)驗(yàn)，開始重視并研究了生態(tài)環(huán)保護(hù)坡，有如黃河游覽區(qū)黃土邊坡植被護(hù)坡和長江三峽某全風(fēng)化巖邊坡治理采用三維植被網(wǎng)護(hù)坡技術(shù)，經(jīng)歷了多次大暴雨襲擊，邊坡完好無損，防護(hù)效果明顯. 目前國內(nèi)采取的生態(tài)型護(hù)坡技術(shù)主要有:三維植被網(wǎng)護(hù)坡技術(shù)、河岸種植綠竹護(hù)坡技術(shù)、地植生帶護(hù)坡技術(shù)、毯式混凝土草坪護(hù)坡技術(shù)、掛網(wǎng)客土噴播護(hù)坡技術(shù)等等. 這些型式的護(hù)坡工程有效抑制暴雨徑流對邊坡的侵蝕，增加土體的抗剪強(qiáng)度，減小孔隙水壓力和土體自重力，從而大幅度提高邊坡的穩(wěn)定性和抗沖刷能力，這些有效的、可行的生態(tài)護(hù)坡型式，是融合了土壤學(xué)、植物學(xué)、生態(tài)學(xué)理論的生態(tài)防護(hù)技術(shù). 對于三維植被網(wǎng)加噴播植草技術(shù)已在襄十高速、湘耒高速、長常高速、連霍高速、三峽工程等邊坡生態(tài)防護(hù)工程運(yùn)用并得到了認(rèn)可.

三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯技術(shù)的研究運(yùn)用是屬于個(gè)別區(qū)域試驗(yàn)階段，例如位于宜昌市城區(qū)中心位置鐵路壩的夷陵廣場就率先采用加筋預(yù)制草皮技術(shù)方案，一夜之間如此大的廣場就變綠，現(xiàn)今的夷陵廣場，綠草茵茵、花木蔥瓏、白鴿翩飛，已成為宜昌市標(biāo)志性建筑之一. 而對于需要快速成效的土質(zhì)緩坡防護(hù)有待進(jìn)一步的推廣和運(yùn)用.

3.2 三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯技術(shù)的發(fā)展趨勢

建國以來，我國的交通事業(yè)迅速發(fā)展，作為促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高速公路交通開辟卻給自然生態(tài)環(huán)境和景觀帶來了一些負(fù)面影響和破壞，例如:地表植被遭到破壞，水土流失日趨惡化，嚴(yán)重時(shí)造成山體滑坡、泥石流、山洪等危害. 而傳統(tǒng)上的補(bǔ)救辦法有:砌筑鋪設(shè)和噴錨封閉護(hù)坡、鋪設(shè)草皮和一般的噴播草種、還有混凝土骨架固坡結(jié)合種草籽或植草皮等. 目前邊坡綠化防護(hù)大力推廣三維植被網(wǎng)、噴混植草和液壓噴播植草等技術(shù). 這類生物護(hù)坡技術(shù)具有工程造價(jià)較低，既可穩(wěn)定邊坡、又可恢復(fù)與改善公路沿線生態(tài)環(huán)境與景觀環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，是未來邊坡生態(tài)防護(hù)的主導(dǎo)方向. 三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯技術(shù)利用生態(tài)植被結(jié)合土工合成材料，在護(hù)坡坡面構(gòu)建一個(gè)具有自身生長能力的防護(hù)系統(tǒng)，通過植被的生長對邊坡進(jìn)行綠化并加固. 常用于高速公路固土護(hù)坡和大面積廣場綠化，省時(shí)省工，成坪速度快，景觀見效高，覆蓋效果好.

在“園林城市”的建設(shè)熱潮中，城市中的河流護(hù)坡建設(shè)不但符合“蓄水、引清、航運(yùn)、瀉洪、排澇”等城市河流的基本功能要求，而且還考慮“生態(tài)、景觀、旅游和對周邊環(huán)境的呼應(yīng)”等的功能需求，城市水道能夠體現(xiàn)碧水睛天、兩岸綠蔭、濱江風(fēng)光的濱江生態(tài)景觀.城市河流護(hù)坡技術(shù)也由原來的純土工措施逐步向生態(tài)環(huán)保型護(hù)坡技術(shù)發(fā)展，而三維植被網(wǎng)技術(shù)的防護(hù)效果在河道護(hù)坡試驗(yàn)邊坡中已得到了證實(shí).

4 結(jié) 語

如何開發(fā)利用創(chuàng)新型三維植被網(wǎng)預(yù)制草毯綠化技術(shù)，創(chuàng)建為現(xiàn)代生態(tài)防護(hù)土工材料綠化的先進(jìn)技術(shù)，并具有生命力強(qiáng)、近期和遠(yuǎn)期效果俱佳、病蟲害少、養(yǎng)護(hù)成本低等，以及得到普遍推廣創(chuàng)新，是本項(xiàng)目重點(diǎn)研究、探討的一個(gè)重要課題.

［1］許 紅，張雪蓮.淺談三維網(wǎng)植被護(hù)坡在連霍高速公路安徽段的應(yīng)用［J］.交通科技，2002，(6):19-21.

［2］阮道紅.三維植被網(wǎng)墊在邊坡防護(hù)工程中的應(yīng)用［J］.交通科技，2000，(2):14-15.

［3］張寶森，荊學(xué)禮，何麗.三維植被網(wǎng)技術(shù)的護(hù)坡機(jī)理及應(yīng)用［J］.中國水土保持，2001，(3):32-33.