摘要：本文分析了传统护坡工程的弊端，指出生态护坡的必要性、重要性和可行性。并进一步阐释了生态护坡的内涵、概念、种类及选用原则。回顾了生态护坡的发展进程及现状，指出了目前生态护坡研究和工程现状的不足，并最后对生态护坡的研究和工程应用指明了发展方向。
关键词：生态护坡;传统钢筋混凝土护坡;低碳;节能减排;环保
近年来，随着环境保护意识逐渐深入，我省不少工程在立项阶段就考虑通过新的设计思想、新型材料的运用，将水利工程所应具备的功能也从传统的除害兴利向兼顾环境保护及整治、景观绿化等新型功能横向扩展，达到工程建设与生态环境相协调的目的。近年来，生态材料在我省河流护坡工程中的运用逐步增加，对河道整治、生态环境保护起到了越来越显著的作用。
1 生态护坡的内涵
生态护坡是利用优良植物的自然生长将边坡岩土进行固结和团集于植物根系周围，以达到钢砼护坡相同和相应的护坡效果。其目的既要达到土木工程边坡稳定、稳固功能，又要达到恢复工程所在地域的系统生态平衡。
相对于传统注重防洪、排涝功能的砼或砌石护坡，生态材料还可与河道和岸上生态系统有机互联，为鱼类和两栖爬行动物提供了栖息和繁衍的条件，平衡生物群落，增加了水体自净能力同时又保证了过流防冲的要求。此外，生态材料护坡本身还可作为景观绿化，美化、丰富周边居民生活环境，也可作为旅游资源进行开发。
生态护坡方法较多，但从大类来分无外乎两种：植物护坡和植物工程措施复合护坡技术。植物护坡主要通过植被根系的力学效应和水文效应来固土、防止水土流失，在满足生态环境需要时，还可造景。植物工程措施复合护坡技术则是通过在铁丝网网间、碎石间、混凝土连锁块等间隔土中种植植物（这些植物一般要求根系发达、便于生存与繁殖），通过植物的生长和工程措施共同作用将边坡土层固定，并前期（植物没有长成之前）通过工程措施达到固土作用，后期（植物长成后）主要通过植物的根系生长固土作用将工程边坡土层牢牢箍住，并通过植物的生长将这些铁丝网、碎石、混凝土连锁块等工程物件进一步加固、稳住，使之与边坡土层混为一体，达到良好的护坡效果。
2 生态材料发展历程与现状
因认识到传统钢筋水泥混凝土工程护坡的弊端，20世纪30年代，植被护坡始于中欧，并迅速在欧洲得到发展，并在60年代，开始推向世界许多国家，目前，美国在该方面的成就很大，植被广泛用于陆地景观提岸和交通线路土坡的稳定。在亚洲，日本是走在前面的，20世纪50年代就开发采用外来草种的植生盘用于道路坡面，60年代开始铺草皮、栽树苗来治理荒坡，70年代开发了纤维土绿化方法并沿用到今日。近年来，绿化网防护、厚层基料喷射、植被型混凝土等已经广泛应用于边坡防护。
国外学者对根系固坡作用的力学机理研究及其数学模型的建立非常重视，他们分别采用室内外直接剪切根系与室外拉拔根系等方法研究植物根系对岩土体抗冲刷、抗侵蚀性能以及加固边坡的力学机理。Turnanina研究表明，根强度与根直接成反比，须根较粗根更有利于土壤加固和抗剪，为在边坡上种植草本植物提供了理论基；Kazutoki Abe通过观察植物根的变形与土体剪切区的变化发展，得到根系对边坡抗剪强度影响公式。我国先人很早就利用植被对边坡和河岸进行加固和保护，但理论阐述欠缺，生态护坡理论与技术研究起步较晚。20世纪90年代伴随交通等基础建设的发展和环保意识的提高，生态护坡才逐渐得到推广，理论和应用研究才开始起步。随着时代的发展，生态护坡的涵义得到了扩充，实施过程中可能不是将植物种植于原生土壤上，而是将植物种植于适当的人工基材（用水泥、土、腐殖质和水混合而成）可以提高对边坡防护的功效。
生态护坡工程的实施中，关键在于植物的选择和配置，在边坡土壤上自然生长的植物中去优选优质植物是一个有效的研究方法，即植物边坡生态恢复适应性则是优选考虑的关键因素。生态护坡的实现形式有多种，工艺各异，工程量不同、功效也不同，于冬梅[17]开展了高速公路边坡生态防护效果研究，研究表明应该多种工艺复合使用，针对有代表性的边坡，最好是绿化种植前期挂网喷播、普通喷播、土工格栅、草棒技术、草包技术的生态防护及景观效应较好，后期松林穴植、草棒技术、普通喷播、藤本护坡的效果较好。
边坡的坡角对生态护坡的效果影响很大，有研究研究分析生态岩土力学护坡及一定雨强条件下坡面的产流产沙的演化规律，试验研究表明，不同坡度的各种工况下，边坡的侵蚀产沙变化趋势基本一致。但其研究结果说当坡度为35°左右时，产沙最多，这个结果值得再度深究。
3 我省运用的生态护坡材料
目前我省运用的生态护坡材料形式有劈裂防石生态墙、生态预制混凝土护坡、格宾石笼等形式。其中生态预制砼护坡和格宾石笼使用较多，以宣城地区为例，安徽省青弋江治理工程—泾县黄村段采用C25生态铰接式预制块护坡，广德县老郎川河粮长河汇合口段防洪工程、广德县新郎川河杨杆集镇段防洪治理工程、宁国市东津河河沥溪堤防工程等工程则采用了格宾石笼。其中，生态混凝土预制块多填充草种，格宾石笼除草种外也可栽种观赏性植物。目前祁门、休宁、当涂、蚌埠、池州不少工程也采用了生态材料护坡。
以2017年11月份招标的宁国市东津河河沥溪堤防工程来说，格宾石笼参考单价为247.27元/m3，与浆砌石护坡相当。相对于浆砌石护坡，格宾石笼施工机械化程度较高，格宾网可折叠，可以事先在加工场加工完成后运输至作业面进行吊装等工作，施工简便，对工人技术要求低，工人数量尤其是力工人数要求少，人工成本少，安全性好，质量较浆砌石和砼护坡更易可控。由于格宾石笼护坡柔韧性强，不易断裂，其适应性要远高于浆砌石，能很好的适应低地基变形。可见，采用格宾石笼在同等或是更少造价的情况下，不仅达到了传统河道护坡的要求，还同时满足了环保、景观绿化等方面的需要，减少了施工过程中的安全隐患，带来了额外的生态、经济、社会效益。
图2：宁国市东津河河沥溪堤防工程格宾护坡构件图
3 展望
随着我国经济建设步伐的加大、基础建设的投入增大，社会的飞跃发展。水利土木市政工程的不断扩张，边坡工程规模越来越大、越来越复杂化，科学发展观的贯彻执行、生态危机的觉醒、环保意识的增强，水利土木市政等工程中边坡的护理，越来越采用生态护坡方法，而摒弃传统的钢筋混凝土护坡方法，这种基于低碳理念的生态环保绿色护坡工程的实施，不但大大地减低工程造价及成本，并延长工程使用寿命，提高工程效益和建筑物的功能，同时也增加工程建设过程中的安全度和美化工程环境景观。并从长远利益来看，将进一步改善工程所在的周围环境的微气候，修复和改良工程所在地域的生态环境。
近年来，我国因贯彻党中央的科学发展观和生态环保意识的提高，生态护坡在工程上的应用得到了较好的发展和推广，研究成果也不少，工程应用实例也越来越多。但在生态护坡领域的研究，其成果主要集中于水土保持和植物根系对土体固结力学作用方面的研究。而对于植物生长于边坡土壤上，根系、土壤及土壤中所有的生命与非生命环境系统所发生的物理、生化特性所发生的变化，及其对边坡的防护效果的影响特性和影响程度，以及生态护坡的影响因素及影响特征尚存在研究空白，需要深入开展研究，以探究清楚生态护坡的物理、生化机理，以便从理论上优化筛选用于生态护坡的植物及植物护坡基材的配置和工程实施的具体方案和施工工艺。此外，对于各种生态护坡的功效评价指标正确选择和评价指标体系的构建，以及评价模型的合理构建还值得深入研究。
参考文献：
[1]许春玲. 柔性水土保护毯生态护坡在河道治理工程中的应用[J]. 水利科技, 2017(2):19-21.
[2]段然, 杜超. 生态护坡施工在大坝工程中的应用[J]. 技术与市场, 2017, 24(8):136-137.
[3]张春梅. 农村河道治理中的护坡材料及技术应用实例[J]. 农业与技术, 2017, 37(11):144-145.
论文作者:郝云英
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/9
标签：护坡论文; 生态论文; 工程论文; 植物论文; 根系论文; 石笼论文; 材料论文; 《防护工程》2019年第1期论文;