土工三维植被网护坡的原理及应用
摘  要 土工三维植被网是一种立体网结构，植被、网垫和土壤三者相互缠绕交织形成一种牢固的复合力学嵌锁体系，从而有效地防止了表面土层的滑移，使边坡具有较大的的稳定性，是一种永久性的边坡防护方式。有效地解决岩质边坡、高边坡的防护问题，提高边坡的整体和局部的稳定性，同时降低造价，防止水土流失，改善生态环境。
关键词 三维植被网；基本原理；施工应用；经济效益；改善生态环境
1 前言
土工三维植被网是一种三维结构的适用于水土保持的新型土工合成材料，可有效地防止水土流失，增加绿化面积，改善生态环境，并可有效地解决边坡防护问题，应用结果表明，三维植被网对坡面的稳定极为有利，防护效果好。
2 土工三维植被网护坡的基本原理
2.1土工三维植被网的结构
土工三维植被网是以热塑性树脂为原料，由单层或多层热塑性树脂凹凸网和高强度双向拉伸网经热熔后粘结而成的一种立体网结构。采用科学配方，经挤出、拉伸等工序精制而成，它无腐蚀性，化学性稳定，对土壤、微生物呈惰性。面层凹凸不平，材质疏松柔软，留有90%以上的空间可充填土壤及沙粒。底层为一个高模量基础层，采用双向拉伸技术，具有延伸率低、强度高的特性，足以防止植被网变形，起着防止坡体下滑的作用。膨松的网包，通过填入土壤，种上草籽，帮助固土，三维的结构能更好地与土壤结合。
2.2土工三维植被网护坡的机理
根据边坡地形地貌、土质和区域气候的特点，在边坡覆盖一层土工三维植被网包并按一定的组合和间距种植草和其他植物。由于三维植被网包的固土作用，能降低雨滴的冲击能量，并且通过网包能够阻挡坡面面层的土体流失，增强土体抵御雨水的冲刷。网包的充填物（土颗粒、营养土及草籽等）能很好的固定，植物的根系可从整个土工网垫中舒适均衡地穿过，深入地下长达0.5～2m之深，这样植被、网垫和土壤三者相互缠绕交织形成一种牢固的复合力学嵌锁体系，这种复合体系具有较好的柔性，当边坡出现沉降时可随之沉降，不会造成架空，增加土体的抗剪强度，减少孔隙水压力，从而有效地防止了表面土层的滑移，使边坡具有较大的的稳定性，在边坡的防护中有效地保护坡面不受风雨、洪水的侵蚀，是一种永久性的边坡防护方式。
2.3土工三维植被网护坡的特点
由于三维植被网融合了土工网和植物护坡的优点，相当于又复合护坡的作用。三维植物网有助于植物的均匀生长，植物的根系很容易在坡面土层中生长固定。另外，三维植被网能作成草毯进行异地移植，能解决需要快速防护工程的植被要求。当工期与植被培植期发生矛盾，加筋草皮可采用三维植被网在草坪种植场或工地附近的空地预先培植，成坪后按需卷起，然后铺设到需要的边坡上。
2.4土工三维植被网护坡的作用
1）固土作用十分明显，试验证明：在草皮未形成时，但坡面斜角为45度时，三维土工网垫的固土阻滞率高达97.5%,当斜面为60度时，其阻滞率也高达84%,即使坡面斜角为铅直时，阻滞率仍可高达60%。也就是说，本不应该或不可能存留土的铅直坡面上，由于网垫的存在，仍保留阻滞住60%的土，因此，三维土工网垫具有极好的固土作用，远远胜于平面网，是平面网的更新换代产品。
2）在草皮没长成之前，网垫可以保护坡面免遭风雨侵蚀。
3）草籽撒上以后，网垫可以牢固地保护草籽免受风吹雨冲而散失，并使之均匀地分布在坡面上。
4）草皮长成后，和网垫及土壤三者形成一种牢固的复合力学嵌锁体系，可防止暴雨及狂风的冲袭，并可经受高水位、大流量的冲击，代替混凝土、浆砌片石等作为永久性的护坡层。
5)由于网垫表面粗糙不平，使风、水流在网垫表面产生无数小涡流，能起到消能作用，促进其携带物沉积在网垫中。
6)采用高分子材料PE及抗紫外线助剂加工而成，化学稳定性可靠，耐腐蚀，能在整个交通及水利工程设计年限里充分发挥作用。
7）绿色植被能吸收机动车尾气，降低噪声，引导司机视线，解除司机视觉疲劳，并可以绿化公路、铁路及河道沿线，美化景观，保护环境。
3 土工三维植被网在拦砂坝护坡施工中的应用
黄草沟拦砂坝高程80m以下为堆石透水坝，高程80m以上为填方路堤。坝长147.014m，坝顶宽10m，最大坝高22m，坝顶高程89.71m，上、下游坝坡均为1:1.5，在80m高程处坝体两侧各设向外2%坡度2m宽干砌石马道。黄草沟拦高程75m以下采用干砌石护坡，高程75m以上采用土工三维植被网护坡。
下面以拦砂坝的土工三维植被网护坡施工为例，介绍一下土工三维植被网护坡的施工方法。
3.1施工程序
边坡整理→覆盖基层土料→土工三维植被网的铺设→土工三维植被网的固定→播撒有机土料→播种草籽→覆盖上层土→覆盖材料→浇水养护。
3.2边坡清理及修整
拦砂坝填筑施工完成后，首先清除大块石头、杂草、垃圾等杂物，然后对坡面进行细平整、使坡面流畅，并要适当压实，避免边坡出现凹凸不平、松垮的现象。
由于拦砂坝为堆石坝，土工三维植被网护坡下部基层为50cm的碎石垫层，所以土工三维植被网铺设前，必须在碎石垫层上覆盖一层7.5cm以上的种植土。
3.3土工三维植被网铺设及固定
土工三维植被网铺设前，分别在拦砂坝的坡顶和坡脚开挖沟槽。铺网时，应该按照从坡顶至坡脚的顺序进行铺设，铺设过程中应保持网垫端正且与坡面紧贴，不允许悬空、歪斜或有皱褶，上下沟槽内应使网垫有足够的反压量。相邻网垫之间需要搭接时，搭接宽度不小于10cm。当网垫需要上下连接时，应让坡上部分压住坡下部分10cm以上。
土工三维植被网垫采用专用竹钉或U形钉呈梅花型固定，竹钉长约30cm，间距1.0m左右。网垫左右搭接及上下连接处竹钉需加密，大约每平方米使用6根竹钉，然后将上下沟槽回填土并压实。
2.4播撒土料及播种草籽
1）采用干土施工法进行回填土，在网垫上均匀覆盖一层细的有机土，厚度约为半个网高。
2）人工将草籽与肥料及干的细土按1：10的比例均匀混合后，均匀地撒在网垫上，抛洒厚度约为3～5cm，边坡靠近上面的部分应适量增加草籽用量。草籽也可以采用机械进行播种，将草籽与肥料、保水剂、粘合剂、纤维等辅助材料放入拌和机中均匀搅拌，利用专用压力喷播机进行喷播。
3）撒播完毕后，用扫帚轻扫一遍，以保证草籽全部落入网垫内部。
4）再均匀覆盖一层细土，土的厚度以稍盖住网垫为宜，抛洒厚度约为1～2cm，轻微拍实。
5）覆盖土工织物或草帘，覆层应均匀且不宜过厚，以盖住坡面为宜。覆盖物应在草长出数公分厚除去。
另外，还应注意：草籽应科学选择，以适应生态学理论为依据。尽量选择本地的物种，因其适应性远远优于引进物种，以暖季为主，冷暖季型草种相结合，从而使其能够自身自养。播撒时应选在无风天气进行，应避开高温多雨和低温寒冷季节，这样才能保证草籽的发芽率。
3.5养护
土工三维植被网护坡施工完毕后，应该做好浇水、施肥等养护工作。
1）浇水时，应该呈雾状喷洒，时间选在早晨或傍晚进行，必须避开阳光强烈的时段。
2）肥料应该根据土质和草的生长期进行科学选择。
3）施肥应该做到适时、适量。
4 土工三维植被网的经济效益
土工三维植被网的应用结果表明，其经济效益十分明显，主要表现在以下两方面。
一方面，采用土工三维植被网护坡，可大幅度降低工程造价。其工程造价仅为3m×3m浆砌片石骨架防护方法的50%，是干砌片石全坡面防护方法的33%，是浆砌片石防护方法的25%。
另一方面，采用土工三维植被网护坡，施工简便，施工速度快。在坡面稍加平整后即可施工，平均每人每天可施工100m²以上，是其他几种防护方法的十几倍。
5 结论
护坡工程是现代交通及水利建设中极为重要的一个环节，处理不好，便会由于暴雨、洪水和风暴等因素造成边坡的冲蚀或损坏，影响交通工程和水利工程的安全及使用寿命，因此，护坡工程在整个公路、铁路及河堤等工程的作用不容忽视。
近年来，土工合成材料越来越多地应用于交通建设和水利工程中，三维土工网垫用于护坡工程中效果明显，造价低廉，得到了业内人士的普遍认可，以逐步取代传统的混凝土板块、浆砌石片或干砌石片等方法，广泛应用于公路、铁路及水利建设中，取得了良好的社会效益和经济效益。

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