蔡德鉤， 魏少偉，2， 葉陽升， 姚建平，2， 呂宋，2

（1. 中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司鐵道建筑研究所，北京 100081；2. 北京鐵科特種工程技術(shù)有限公司，北京 100081；3. 中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司，北京 100081）

0 引言

改革開放40年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)實力的日益增強(qiáng)，鐵路、公路、橋梁及水利工程等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)飛速發(fā)展，產(chǎn)生了巨大的社會效益，但也引發(fā)了一系列的地表環(huán)境問題。例如，鐵路或公路等工程建設(shè)過程中會形成大量的裸露斜坡，極易產(chǎn)生土壤侵蝕現(xiàn)象，甚至?xí)?dǎo)致泥石流和山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害；此外當(dāng)?shù)刂脖灰矔獾綋p毀，破壞生態(tài)環(huán)境。生態(tài)環(huán)境是關(guān)系黨的使命宗旨的重大政治問題，也是關(guān)系國計民生的重大社會問題。習(xí)近平總書記在2018年全國生態(tài)環(huán)境保護(hù)大會上指出：要加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)修復(fù)，構(gòu)筑生態(tài)安全屏障。因此，工程建設(shè)過程中，在做好設(shè)計與施工的同時也須進(jìn)行生態(tài)修復(fù)與環(huán)境保護(hù)。

邊坡坡面采用生態(tài)防護(hù)技術(shù)，不僅會提高自身穩(wěn)定性，還利于固化水土與恢復(fù)植被，提高邊坡生態(tài)質(zhì)量與景觀效果［1］。從20世紀(jì)30—40年代開始，歐美發(fā)達(dá)國家就已嘗試應(yīng)用植被修復(fù)的方法來防護(hù)道路邊坡。1936年美國的Angeles Crest高速公路應(yīng)用了植被護(hù)坡技術(shù)；20世紀(jì)40年代末期，英國治理城市景觀以及公路護(hù)坡中多次用到生態(tài)防護(hù)技術(shù)［2］；1951年日本引用牧草進(jìn)行邊坡綠化，并開始研發(fā)噴播技術(shù)［3］。與歐、美、日等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)相比，我國的邊坡生態(tài)防護(hù)研究與應(yīng)用起步較晚。20世紀(jì)90年代以前，一般采用撒草種、鋪草皮、穴播或溝播等方法對公路邊坡進(jìn)行綠化處理；20世紀(jì)90年代以后，隨著工程建設(shè)速度的不斷加快，我國也積極發(fā)展了多種邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)，例如，植被混凝土技術(shù)、客土噴播技術(shù)、液壓噴播技術(shù)、植生袋/植生毯生態(tài)重建技術(shù)等［4-5］，經(jīng)過多年發(fā)展，我國邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)日趨成熟。

截至2019年底，我國鐵路運(yùn)營里程達(dá)13.9 萬km，其中高鐵運(yùn)營里程3.5萬km。傳統(tǒng)鐵路路基邊坡以圬工防護(hù)為主，綠色通道建設(shè)要求摸索新的邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)，建設(shè)質(zhì)量高、成本低、施工快、景觀好的鐵路綠色通道。結(jié)合國內(nèi)外研究成果，在梳理生態(tài)防護(hù)機(jī)理及現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，總結(jié)我國鐵路路基邊坡生態(tài)防護(hù)的發(fā)展歷程及技術(shù)應(yīng)用情況，指明發(fā)展趨勢，為鐵路綠色通道建設(shè)提供參考。

1 生態(tài)護(hù)坡作用機(jī)理研究

生態(tài)護(hù)坡技術(shù)通過植被的固土能力及改善土壤的抗侵蝕性能提高邊坡的穩(wěn)定性，包括地上冠層與地下根系2部分的作用。植被地上部分的枝、葉等植物冠層具有截流作用，且枯枝落葉層具有抗雨水沖擊和涵養(yǎng)水分的作用；腐爛的枯枝落葉層也可增強(qiáng)土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高通透性，促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成［6］。植物地下部分的根系在穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)、提高抗沖性、防治侵蝕方面具有突出作用，尤其在控制邊坡的淺層失穩(wěn)方面作用顯著。相較于地上冠層，植物根系的固土作用與保水性能對保持坡面穩(wěn)定具有更重要的作用，體現(xiàn)在以下3個方面：

（1）植物根系提高土壤的抗剪能力。植物根系的固土效應(yīng)體現(xiàn)在根系能夠增加土-土以及根-土間的摩擦力，同時根系本身的抗拉、抗剪性能也影響了土壤粘聚力進(jìn)而增強(qiáng)土壤的抗剪切能力［7-8］。研究發(fā)現(xiàn)根系對土體抗剪強(qiáng)度的增量與單位體積土體中含有的根系質(zhì)量成正比。細(xì)根與土壤顆粒結(jié)合較緊密，根-土間摩擦力較大，在土體受剪過程中，細(xì)根被拉斷而發(fā)揮出抗拉強(qiáng)度；粗大的根在受力過程中一般被完整拔出，無法完全發(fā)揮抗拉強(qiáng)度。

國內(nèi)外學(xué)者對相同條件下的無根和含根土體的抗剪能力進(jìn)行了大量研究，并建立了根系與土壤交互作用模型。研究表明，植物根系固土機(jī)制模式具有4個層次，即根系材料力學(xué)、根系網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)作用、根系-土壤有機(jī)復(fù)合體的黏結(jié)作用及根-土間生物化學(xué)作用［9］。木本植物根系通過側(cè)根、須根、纏繞加固土壤形成緊密層，通過垂直根錨固斜坡土壤增加滑動阻力，即根系的網(wǎng)絡(luò)作用增加土壤受協(xié)變條件下的抗剪阻力［10］。草本植物根系通過網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)作用、根土黏結(jié)作用以及根系生物化學(xué)作用實現(xiàn)固土效果［11］。與木本植物相比，草本植物根系的抗蟲性強(qiáng)、力學(xué)特性好，對邊坡表層的固土護(hù)坡作用更加顯著［12］。此外，植物根系增加土體抗剪強(qiáng)度還體現(xiàn)在根系在土壤中穿插的“加筋作用”：植物根系通過加筋作用能夠顯著提高土體的抗剪強(qiáng)度，從而提高邊坡的穩(wěn)定性［13］。

（2）植物根系提高土壤的抗侵蝕能力。土壤的抗侵蝕能力主要取決于土壤的內(nèi)在特性，如土壤的容重、滲透性能、機(jī)械組成、孔隙狀況、有機(jī)質(zhì)含量、水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量等指標(biāo)［14］。植物根系主要通過3 種方式增強(qiáng)土壤的抗侵蝕能力：

①通過根系在土壤中交錯、穿插、擠壓，根系網(wǎng)絡(luò)固持土壤，增加有機(jī)質(zhì)含量，穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)，有助于形成抗沖性強(qiáng)的土體構(gòu)型，增強(qiáng)土壤抵抗徑流對顆粒沖刷、分散、懸浮和運(yùn)移的能力。

②通過地下根系形成的土壤空隙，減少地表徑流，增加土壤入滲導(dǎo)水速率，減弱徑流的沖刷力，防治地表水流侵蝕［15］。

③通過增加表層土壤容重，增強(qiáng)土壤抗侵蝕性能。通常大量根系占據(jù)的土壤容重會增加，土壤抗侵蝕性能也會加強(qiáng)［16］。

（3）植物根系改善土壤的滲透性能。土壤滲透性能越好，地表產(chǎn)流越少，越有利用邊坡工程的水土保持［17］。植物根系能夠明顯改善土壤的滲透性能，影響土壤中的水分傳遞，繼而影響坡體的穩(wěn)定性。例如，當(dāng)根系在土層中分布較深時，會促進(jìn)淺層土壤的水流向深層，有效降低淺層土壤孔隙水壓力，有利于坡體穩(wěn)定［18］。在相同降水條件下，植被覆蓋土層的濕潤鋒深度明顯大于裸地，這是由于植物根系在土壤中生長時，穿插、纏繞能夠改善土體空隙狀況，從而增加土壤的滲透性。另一方面，土壤的滲透能力與植物根系的密度及表面積密度呈正相關(guān)關(guān)系［19］，不同植物根系類型對土壤滲透能力的影響不同，相較于含水平根多的土壤，含傾斜根和垂直根多的土壤滲透性能更好［20］。

2 生態(tài)護(hù)坡構(gòu)建

2.1 植被選種及配置技術(shù)

在邊坡工程的生態(tài)防護(hù)技術(shù)中，植被選種與配比關(guān)系至關(guān)重要，直接影響生態(tài)環(huán)境的改善效果。根據(jù)以往研究與實踐，植被選種與配置應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）適應(yīng)當(dāng)?shù)氐耐寥篮蜌夂驐l件。我國幅員遼闊，氣候與土壤條件差異明顯，應(yīng)針對不同的氣候地理條件進(jìn)行當(dāng)?shù)氐泥l(xiāng)本植被選種與配置。

（2）抗逆性強(qiáng)且易養(yǎng)護(hù)。邊坡綠化有生長條件惡劣、施工養(yǎng)護(hù)困難等特點(diǎn)，因而綠化植物要具有較強(qiáng)抗逆性，包括抗旱、耐高溫、抗寒、抗鹽堿、抗貧瘠、抗病蟲害等特性。邊坡植物養(yǎng)護(hù)管理也是生態(tài)護(hù)坡的重要組成，植被選擇與邊坡管理需相互配合［21］。

（3）不同植物品種合理配置。單一的植被護(hù)坡顯現(xiàn)出多種弊端，如抗逆性差，容易退化等。目前較為成熟的生態(tài)護(hù)坡理念為草灌結(jié)合：草本植物前期生長迅速形成坡面保護(hù)，灌木植物能夠形成較為穩(wěn)定的水土保持植被群落［22］。喬灌草相結(jié)合的綠化模式更能提高邊坡的穩(wěn)定性、與周邊自然環(huán)境和諧、促進(jìn)邊坡生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)［23］。喬灌草混播情況時應(yīng)確定合理的種子混播配比，適當(dāng)?shù)牟荼静シN量對喬灌木幼苗生長影響不大，甚至有一定的促進(jìn)作用，但草本播種量過大則會對喬灌木幼苗的生長起抑制作用［24］。所以不同植物品種應(yīng)合理搭配，利用不同物種在時間、空間和營養(yǎng)上的差異來配置植物，形成層次豐富、配置合理的復(fù)合植物生態(tài)群落。

國家林業(yè)草原局于2001年發(fā)布GB/T 18337.3―2001《生態(tài)公益林建設(shè)技術(shù)規(guī)程》將全國劃分為7個區(qū)域，并給出各個區(qū)域的典型適宜物種，為不同地區(qū)的植物選取提供了參考［25］。中華人民共和國交通運(yùn)輸部于2009年頒布了JTG H10―2009《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對全國不同地區(qū)的公路邊坡生態(tài)防護(hù)提出了植被選擇的原則與建議，且對于不同等級和類型的公路均做出了規(guī)定［26］。北京市出臺的DB11/T 1112―2014《高速公路邊坡綠化設(shè)計、施工及養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》也提出北京地區(qū)公路邊坡生態(tài)防護(hù)的植物篩選方法。

2.2 基質(zhì)土配置及改良技術(shù)

要實現(xiàn)邊坡生態(tài)防護(hù)目標(biāo)，首先要具備的基本條件是：坡面上必須有植物能賴以生存及持續(xù)生長的種植基質(zhì)，為植被生長提供基礎(chǔ)。基質(zhì)材料的好壞，不但影響基質(zhì)層的開裂與剝離，而且影響種子的發(fā)芽、生長，因此基質(zhì)材料配比組成是否合理，是影響邊坡生態(tài)恢復(fù)效果的關(guān)鍵。基質(zhì)組成材料主要有土壤、有機(jī)質(zhì)、肥料、保水劑、改良劑、黏合劑等［27］。

（1）土壤應(yīng)就地選材，盡量使用當(dāng)?shù)胤释粱蚴焱?。若?dāng)?shù)赝令惖姆柿Σ蛔?，一般可與其他肥土以適當(dāng)?shù)谋壤浜鲜褂?。此外，將一些工程渣土進(jìn)行合理處理后作為一種新型的人工土壤，用于邊坡植物的生長，同樣有很好的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會效益［28］。

（2）有機(jī)質(zhì)是為植物提供養(yǎng)分和根系生長空間的基礎(chǔ)材料，分為人工有機(jī)質(zhì)和天然有機(jī)質(zhì)2種。有機(jī)質(zhì)作用在于增加基質(zhì)拌合物的流動性和基質(zhì)拌合物空隙率；腐爛分解后，為植物提供氮、磷、鉀等養(yǎng)分。

（3）肥料旨在為植物生長提供充足營養(yǎng)，主要用化學(xué)肥料和有機(jī)肥。有機(jī)肥主要用雞糞、家畜糞，但必須經(jīng)過充分發(fā)酵，以免植物生長發(fā)育過程中產(chǎn)生過多病害。

（4）保水劑是一種無毒無害的功能性高分子化學(xué)材料，它遇水可反復(fù)吸收膨脹500～1 000 倍，可將偶然降雨迅速吸收而膨脹成凝膠將水分貯藏起來，干旱時緩釋給植物的根系。保水劑的膨脹和收縮可疏松土壤結(jié)構(gòu)，改善土壤的物理化學(xué)性質(zhì)［29］。

（5）改良劑可改善土壤的酸堿性和物理機(jī)能，視情況加入。其主要通過根系微生物對土壤的活化作用改善土壤的物理結(jié)構(gòu)，使土壤產(chǎn)生一系列化學(xué)反應(yīng)，改善土壤的透氣性與導(dǎo)水性。

（6）基質(zhì)中加入黏合劑，可促使基質(zhì)與巖石黏結(jié)，提高基質(zhì)的抗侵蝕和沖刷能力，防止水土流失。黏合劑用量可根據(jù)邊坡的坡度確定，與坡度大小成正比［30］。

2.3 生態(tài)護(hù)坡建植技術(shù)

我國地域遼闊，生態(tài)環(huán)境復(fù)雜，土壤和植被呈現(xiàn)出各種地帶性、非地帶性的變化，加上地形的起伏、巖性的改變，邊坡類型千變?nèi)f化。面對如此復(fù)雜的邊坡類型，生態(tài)護(hù)坡技術(shù)需多樣化，迄今為止的工程實踐也表明沒有哪種技術(shù)可以應(yīng)對我國坡面生態(tài)建設(shè)中各類復(fù)雜問題。實際上，任何生態(tài)護(hù)坡技術(shù)都是在某一特定的自然環(huán)境背景條件下，針對坡面植被恢復(fù)的特點(diǎn)和施工需求而研發(fā)出來的，為了使生態(tài)防護(hù)既能滿足護(hù)坡固坡、防止沖刷的工程要求，又能因地制宜的與周圍生態(tài)景觀有機(jī)結(jié)合［31］，實際工程中應(yīng)當(dāng)針對不同的邊坡類型（土質(zhì)、石質(zhì)土、巖石）和坡率選擇不同的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)。

在生態(tài)護(hù)坡發(fā)展早期，針對一些相對低矮、坡度較緩的土質(zhì)邊坡，采用人工植草、人工鋪草皮和苗木移植的護(hù)坡技術(shù)。該方法施工簡單、造價低廉，但對于巖體石質(zhì)等土壤貧瘠的邊坡而言，草籽難以發(fā)芽、植物難以生長［32］；同時在植物生長初期易遭受雨水沖刷［33］。

1989年，我國開展了最早的噴播試驗研究。目前噴播技術(shù)主要分為液壓噴播與客土噴播。液壓噴播是將含有草種、水、肥料、有機(jī)纖維、黏合劑、保水劑、染色劑等的液態(tài)混合物噴射到坡面上的一種生態(tài)護(hù)坡技術(shù)，具有速度快、成本低、省工時的特點(diǎn)，可以達(dá)到快速植被恢復(fù)效果，主要用于土質(zhì)邊坡；客土噴播技術(shù)從改良植物生長的土壤著手，所謂客土，是指非當(dāng)?shù)卦?、由別處移來用于置換原生土的質(zhì)地較好的外地土壤，該技術(shù)是使用噴射機(jī)械將種子、土壤、土壤改良劑、肥料、黏合劑、保水劑等泥狀混合物噴射到坡面上的一種機(jī)械建植技術(shù)［34］，主要適用于坡度中等的土質(zhì)邊坡和石質(zhì)土邊坡，具有土壤改良與種子播撒一次性完成的特點(diǎn)，可以構(gòu)建灌草混合的植物群落，使坡面防護(hù)與植被恢復(fù)能有機(jī)結(jié)合［35］。

20世紀(jì)80年代末，植生毯技術(shù)在我國開始研究與應(yīng)用。該技術(shù)是通過先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)計及工藝技術(shù)，選取椰棕、麥秸稈等作為基底，結(jié)合多種材料，如優(yōu)質(zhì)草籽、營養(yǎng)劑、專用紙等，在大型生產(chǎn)流水線上一次加工完成環(huán)保生態(tài)治理產(chǎn)品［36］。植生毯技術(shù)適合于開展面狀植被恢復(fù)的地區(qū)，主要用于填方邊坡或土質(zhì)挖方邊坡的植被恢復(fù)，但降水量小于200 mm 的干旱地區(qū)不推薦使用。該技術(shù)能夠降低土壤侵蝕，增加入滲，減少產(chǎn)流，改善土壤理化性質(zhì)［37］。

1993年，我國引進(jìn)土工材料植草護(hù)坡技術(shù)，隨后開發(fā)出各種土工產(chǎn)品，如土工網(wǎng)、土工格室等。土工網(wǎng)墊植草護(hù)坡通過在坡面施工形成穩(wěn)定的大小網(wǎng)格，而后采用客土噴播進(jìn)行生態(tài)護(hù)坡，可解決雨水沖刷新生植物且綠植早期固土能力不足的問題。土工格室通過網(wǎng)兜效應(yīng)對土體產(chǎn)生側(cè)向約束作用穩(wěn)固邊坡，且能夠很好地分散坡面雨水徑流，大大增加坡面的排水性能［38］。

1995年，植生袋柔性生態(tài)護(hù)坡技術(shù)被引入我國邊坡地質(zhì)災(zāi)害防治領(lǐng)域。它以透水不透土、滿足植物根莖能自由穿透袋體生長的植生袋為結(jié)構(gòu)單元，施工時按一定規(guī)則碼放在已做好防護(hù)支撐的土質(zhì)、石質(zhì)和水土易流失的邊坡上，并用錨桿將其錨固。該技術(shù)可有效防止邊坡的水土流失，同時增強(qiáng)邊坡景觀效果［39］。

對于一些特殊邊坡，也有相應(yīng)的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)。在河流邊坡或堤壩處經(jīng)常采用石籠生態(tài)護(hù)坡技術(shù)［40］。石籠護(hù)坡有極高的穩(wěn)定能力、抗沖性與防浪性，同時石籠內(nèi)石料間孔隙為植物生長提供了空間［41］。香根草在我國的應(yīng)用始于2001年春，首次在鐵路邊坡上進(jìn)行了試驗，并取得成功。此后，鐵路部門于2002年和2003年在江蘇、福建等地進(jìn)行了更為廣泛的應(yīng)用，隨后向我國南方地區(qū)普遍推廣。該技術(shù)應(yīng)用香根草進(jìn)行侵蝕防治和邊坡穩(wěn)固，特指實用的、價格低廉的、維護(hù)簡單的水土保持、土地穩(wěn)固的生物工程技術(shù)［42］。

3 鐵路路基邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)應(yīng)用

3.1 邊坡生態(tài)防護(hù)指導(dǎo)規(guī)范

為了全面推進(jìn)鐵路綠色通道建設(shè)，相關(guān)部門先后制定頒布了一系列規(guī)定和指導(dǎo)意見。2008年最新頒布的《鐵路林業(yè)技術(shù)管理規(guī)則》［43］中增加了綠色通道建設(shè)相關(guān)技術(shù)要求。2013年原中國鐵路總公司發(fā)布《鐵路工程綠色通道建設(shè)指南》（鐵總建設(shè)〔2013〕94 號），對生態(tài)護(hù)坡綠化施工作出詳細(xì)解釋與說明，指出目前鐵路邊坡常用生態(tài)防護(hù)技術(shù)，用以處理不同坡度、不同地質(zhì)條件的邊坡（見表1）。2014年國家鐵路局頒布TB 10621―2014《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》并對路基邊坡生態(tài)防護(hù)提出要求，建議在條件允許時采用綠色植物防護(hù)，不宜采用圬工防護(hù)。2016年TB 10001―2016《鐵路路基設(shè)計規(guī)范》［44］中路基支擋及防護(hù)也建議優(yōu)先采用植物防護(hù)，并提出相關(guān)防護(hù)形式及植物配置建議。2016年，國家鐵路局發(fā)布TB 10501―2016《鐵路工程環(huán)境保護(hù)設(shè)計規(guī)范》［45］，用于指導(dǎo)新建、改建鐵路工程的環(huán)境保護(hù)設(shè)計。2018年，交通運(yùn)輸部制定《關(guān)于全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)的實施意見》，提出建設(shè)綠色交通基礎(chǔ)設(shè)施，積極推進(jìn)綠色鐵路的建設(shè)。2019年，中國國家鐵路集團(tuán)有限公司發(fā)布Q/CR 9526―2019《鐵路工程綠化設(shè)計和施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)（南方地區(qū)）》［46］，《鐵路工程綠化設(shè)計和施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)（北方地區(qū)）》也即將發(fā)布，填補(bǔ)了我國鐵路工程綠化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的空白。

表1 鐵路邊坡常用植物防護(hù)類型及適用條件

3.2 邊坡植被選種及配置模式

鐵路路基邊坡考慮植物不同生態(tài)位采用“灌木為主，藤草花為輔”的植被結(jié)合方式，既能全面加固坡面，確保群落穩(wěn)定性，實現(xiàn)較高生態(tài)效益，又可保證景觀效果。在植被物種配置上，鐵路路基邊坡采用以下模式：

（1）先鋒種與建群種搭配模式，先鋒種在短期內(nèi)迅速覆蓋坡面，起到防護(hù)邊坡的同時也為建群種改善了邊坡的立地條件，先鋒種與建群種合理搭配建植，更好地兼顧了前期和長期效果；

（2）豆科與禾本科搭配模式，豆科禾本科混播植草在產(chǎn)量和質(zhì)量上表現(xiàn)出眾多優(yōu)越性；

（3）不同生長型草本搭配模式，可以提高植被的固土護(hù)坡、增強(qiáng)坡面群落的抵抗能力。例如，京張高鐵路基邊坡植物品種以灌木為主，草本為輔，考慮到氣候與土質(zhì)條件，灌木品種主要選擇了衛(wèi)矛、紫葉小檗與沙地柏（見圖1）。衛(wèi)矛耐干旱，萌芽力強(qiáng)，生長效果好；紫葉小檗是園林綠化中色塊組合的重要品種，具有很好的景觀效果；沙地柏耐寒、耐旱、耐瘠薄，成活后適生性強(qiáng)，長期效果好。

圖1 京張高鐵路基邊坡灌木配置

3.3 邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)

目前鐵路路基邊坡高度低于3 m時可采用全坡面植物防護(hù)［46］，常規(guī)植物防護(hù)形式包括噴播植草、植生帶（袋）植草、客土植生等。近年來在傳統(tǒng)生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的基礎(chǔ)上，鐵路部門采用更加環(huán)保的材料或更先進(jìn)的技術(shù)，研發(fā)出多種新型生態(tài)防護(hù)技術(shù)，如纖維結(jié)構(gòu)團(tuán)粒噴播技術(shù)、三維柔性生態(tài)護(hù)坡技術(shù)、土工格室固土綠化技術(shù)、錨拉式綠色防護(hù)技術(shù)、APM 基材植生固坡技術(shù)等。

3.3.1 纖維結(jié)構(gòu)團(tuán)粒噴播技術(shù)

纖維結(jié)構(gòu)團(tuán)粒噴播技術(shù)使用專業(yè)噴播機(jī)械將攪拌均勻的植物纖維、壤土、有機(jī)質(zhì)、生物活化劑、復(fù)合團(tuán)粒劑、植物種子和水噴射至路基坡面，通過植物纖維的加筋作用及土壤的團(tuán)?；?，迅速在坡面形成抗沖刷性能良好的基質(zhì)層；同時依托有機(jī)質(zhì)、生物活化劑等營養(yǎng)物質(zhì)促進(jìn)多種植物生長發(fā)育，最終利用植被根系的力學(xué)加固效應(yīng)和地上生物的水文效應(yīng)達(dá)到固土護(hù)坡和改善環(huán)境的目的。該方法具備施工高效快捷（單臺班可噴播600 m2以上）、前期出苗快、后期養(yǎng)護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)，適用于坡度緩于1∶1.25 的巖質(zhì)或土質(zhì)邊坡，坡度陡于1∶1.25 時需增加掛網(wǎng)、設(shè)置攔擋木條等加固措施。

基質(zhì)配比是纖維結(jié)構(gòu)團(tuán)粒噴播技術(shù)的核心。中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司結(jié)合京雄城際鐵路地理環(huán)境特點(diǎn)，研發(fā)新型基質(zhì)輔助材料并制定科學(xué)合理的基質(zhì)配比，研究成果于2019年10 月應(yīng)用于京雄城際鐵路路基三標(biāo)段。在溫度較低的秋季施工2～3 周出苗約10 cm，不同階段生長效果見圖2。

圖2 京雄路基邊坡綠化效果

3.3.2 三維柔性生態(tài)護(hù)坡技術(shù)

三維柔性生態(tài)護(hù)坡是一種新型護(hù)坡結(jié)構(gòu)，由生態(tài)袋、扎口帶和縫袋線、三維排水聯(lián)結(jié)扣和土工格柵（選配）組成（見圖3）。

圖3 三維柔性生態(tài)護(hù)坡

生態(tài)袋是三維柔性生態(tài)護(hù)坡系統(tǒng)的基本組成單元，其透水不透土的特性能保證袋內(nèi)土壤和營養(yǎng)物質(zhì)不流失，同時又能維持水分的自由流動，以供植物生長。袋體間使用三維排水聯(lián)結(jié)扣緊密連接，三維排水聯(lián)接扣上的垂直孔洞和表面縱橫交錯的凹槽能夠形成立體三維排水網(wǎng)絡(luò)，從而極大降低了整個系統(tǒng)的靜水壓力，保證邊坡穩(wěn)定，生態(tài)袋及三維排水聯(lián)接扣見圖4。三維柔性生態(tài)護(hù)坡袋袋體材料環(huán)保、施工簡單快捷，工程造價與客土噴播技術(shù)相比較高。三維柔性生態(tài)護(hù)坡技術(shù)適用坡度緩于1∶1，當(dāng)坡度陡于1∶1 時需采用錨固措施。2017年三維排水柔性生態(tài)護(hù)坡技術(shù)在連鎮(zhèn)鐵路淮安東站得到應(yīng)用（見圖5）。

圖4 生態(tài)袋、三維排水聯(lián)結(jié)扣

3.3.3 土工格室固土綠化技術(shù)

近年來，土工格室等土工合成材料逐漸應(yīng)用于鐵路路基邊坡生態(tài)防護(hù)中。土工格室固土綠化是將土工格室展開，通過鉚釘將其固定在坡面上，然后在格室內(nèi)充填種植土種植灌草再澆水養(yǎng)護(hù)的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)。該護(hù)坡形式將種植土包裹于格室內(nèi)可大大減少坡面土壤流失，在京張高鐵、京沈高鐵等線路中得到應(yīng)用（見圖6）。

圖5 連鎮(zhèn)鐵路三維排水柔性生態(tài)護(hù)坡

圖6 京張高鐵土工格室固土綠化技術(shù)

3.3.4 錨拉式綠色防護(hù)技術(shù)

錨拉式綠色防護(hù)結(jié)構(gòu)用于邊坡坡度較高的巖質(zhì)邊坡。在生態(tài)袋施工時，先打一層錨桿布網(wǎng)固坡，碼砌生態(tài)袋完畢后，再用鋼繩格柵網(wǎng)加固袋體坡面［47］。錨拉式綠色防護(hù)結(jié)構(gòu)克服了巖質(zhì)路塹邊坡難以綠化的困難，為高陡巖質(zhì)邊坡的綠化提供了解決方案。京張高鐵采用了錨拉式綠色防護(hù)結(jié)構(gòu)（見圖7）。此外京張高鐵搭配更為先進(jìn)、智能、節(jié)約的新型智能噴灌系統(tǒng)、人工送水滴灌系統(tǒng)，達(dá)到了高效快捷的養(yǎng)護(hù)。

圖7 京張高鐵錨拉式綠色防護(hù)結(jié)構(gòu)

3.3.5 APM基材植生固坡技術(shù)

APM（Animal Protein Material）基材植生固坡技術(shù)是首先在路基坡面上施作上下鑲邊和肋條骨架，然后在骨架內(nèi)鋪設(shè)鍍鋅鐵絲網(wǎng)并打入鉚釘固定，運(yùn)用機(jī)械將土壤、APM 基材、保水材料、黏結(jié)材料、草籽和灌木籽等生態(tài)混合料加水?dāng)嚢杈鶆蚝髧娚涞铰坊吰律?，形成具有一定?qiáng)度和厚度的硬化體，草籽和灌木籽在其空隙中生根、發(fā)芽、生長，從而形成生態(tài)邊坡防護(hù)。APM 基材植生固坡技術(shù)圬工使用少、綠化速度快，適用邊坡坡率不陡于1.0∶1.5，該技術(shù)在蒙華鐵路得到應(yīng)用（見圖8）。

圖8 APM基材植生固坡技術(shù)

當(dāng)邊坡高度大于等于3 m時宜采用植物防護(hù)與工程防護(hù)相結(jié)合的措施，以保證邊坡的穩(wěn)定。植物防護(hù)與工程防護(hù)相結(jié)合的方式可以充分利用植物與工程材料的優(yōu)點(diǎn)，解決“綠化”與“硬化”之間的矛盾，節(jié)省了材料，達(dá)到了一定的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。具體應(yīng)用形式主要為在骨架框格內(nèi)可使用噴播植草、植生袋植草等技術(shù)。張?zhí)畦F路赤城車站深路塹邊坡，長度550 m，上山一側(cè)采用樁板墻＋錨索格梁收坡，格梁內(nèi)鋪設(shè)植生袋；下山一側(cè)采用孔窗護(hù)墻防護(hù)，孔窗內(nèi)鋪設(shè)植生袋［5］（見圖9）。杭黃鐵路作為鐵路生態(tài)防護(hù)的樣本，在路基、隧道等地多處采用組合防護(hù)形式，既保證了坡面的穩(wěn)定，又綠化美觀了坡面（見圖10）。

圖9 張?zhí)畦F路赤城車站邊坡組合防護(hù)形式

上述生態(tài)防護(hù)新技術(shù)在鐵路領(lǐng)域的應(yīng)用，促進(jìn)了鐵路路基邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)的發(fā)展。但鐵路路基生態(tài)護(hù)坡具備安全要求高、養(yǎng)護(hù)工作少、不能對線路運(yùn)營產(chǎn)生影響等特點(diǎn)，現(xiàn)有生態(tài)防護(hù)新技術(shù)應(yīng)圍繞上述特點(diǎn)加強(qiáng)適用性研究；同時生態(tài)防護(hù)技術(shù)有其各自的適用條件，應(yīng)跟蹤各類技術(shù)應(yīng)用后的坡面穩(wěn)定狀態(tài)、植物生長及扎根情況等，驗證其長期防護(hù)效果，為后續(xù)鐵路路基邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)的合理選擇提供依據(jù)。

圖10 杭黃鐵路荷花塘隧道綠化組合防護(hù)形式

4 鐵路路基邊坡生態(tài)防護(hù)發(fā)展趨勢

鐵路路基邊坡生態(tài)防護(hù)新技術(shù)需緊密結(jié)合鐵路工程的特點(diǎn)，滿足鐵路路基邊坡防護(hù)的需求。鐵路路基邊坡生態(tài)防護(hù)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）鐵路路基邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)需具有良好的固土效果，防治水土流失，保證路基邊坡穩(wěn)定；

（2）明確鐵路沿線植物群落，針對不同區(qū)域與氣候條件建立相應(yīng)植被選擇理論，保證植物成活率高，耐久性好，后期養(yǎng)護(hù)工作量小，以解決鐵路后期養(yǎng)護(hù)困難的問題；

（3）制定科學(xué)完善的施工與養(yǎng)護(hù)方案，實現(xiàn)全過程的生態(tài)化與智能化；

（4）加強(qiáng)路基邊坡生態(tài)防護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化研究，建立一套完善的路基邊坡生態(tài)防護(hù)驗收標(biāo)準(zhǔn)和評價體系。