公路邊坡防護(hù)與生態(tài)恢復(fù).doc

公路邊坡防護(hù)與生態(tài)恢復(fù)作者：李青芳 何宜典摘要：主要論述了公路邊坡植物防護(hù)的主要形式如種草、鋪草皮、液壓噴播植草護(hù)坡、框格防護(hù)、合成材料植被網(wǎng)草皮護(hù)坡、噴混植生植物護(hù)坡、綠化籠磚護(hù)坡、香根草生物邊坡防護(hù)技術(shù)、客土噴播技術(shù)等，在目前，公路防護(hù)工程設(shè)計(jì)要緊緊抓住設(shè)計(jì)對(duì)象的土質(zhì)、水文、氣候等特點(diǎn)，靈活采用不同的防護(hù)型式，確保公路邊坡的可持續(xù)性。1 引 言 近年來(lái)，隨著人們對(duì)生態(tài)環(huán)境重視程度的提高，以及對(duì)交通安全觀念的轉(zhuǎn)變，對(duì)減輕公路交通造成的污染，維護(hù)自然生態(tài)環(huán)境的愿望越來(lái)越高。公路邊坡護(hù)防設(shè)計(jì)與施工越來(lái)越引起人們的重視。一些新的以“尊重環(huán)境、保護(hù)環(huán)境”為內(nèi)涵的設(shè)計(jì)理念已經(jīng)開(kāi)始引導(dǎo)我們的公路設(shè)計(jì)。施工按照“最小程度的破壞和最大程度的恢復(fù)”的原則進(jìn)行。美國(guó)學(xué)者提出“公路的耐久性與穩(wěn)定性(可持續(xù)性)，不能靠機(jī)械工程措施來(lái)保護(hù)，只能靠植物的生長(zhǎng)來(lái)得到”?？沙掷m(xù)發(fā)展是當(dāng)今使用頻率相當(dāng)高的一個(gè)詞匯，其基本定義可以表述為“既滿足當(dāng)代人的需求，又不危及后代人滿足其需求的發(fā)展”。根據(jù)可持續(xù)發(fā)展內(nèi)涵的要求，邊坡綠化工程中應(yīng)著眼于與自然環(huán)境(生態(tài)系統(tǒng))的協(xié)調(diào)性和環(huán)保生態(tài)功能，故公路防護(hù)工程設(shè)計(jì)應(yīng)在以上指導(dǎo)原則下，緊緊抓住設(shè)計(jì)對(duì)象的地質(zhì)、水文、氣候等特點(diǎn)，靈活采用不同的防護(hù)型式，在確保公路邊坡穩(wěn)定的情況下，盡可能的進(jìn)行大面積的復(fù)綠，既能夠美化環(huán)境，又可穩(wěn)定邊坡，防止水土流失，保證公路的使用壽命。 2 公路邊坡常見(jiàn)植物防護(hù)形式 21 植物防護(hù)機(jī)理 采用植物防護(hù)，就是利用植物比較發(fā)達(dá)的根系，深入土層，使表土固結(jié)，植物也覆蓋坡面，可以調(diào)節(jié)表土的濕潤(rùn)，防止揚(yáng)塵風(fēng)蝕；植被阻止地面徑流，防止沖刷，有利水土保持。 22 目前公路邊坡植物防護(hù)的形式及注意事項(xiàng) 221 種 草 種草是一種施工工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)經(jīng)濟(jì)的有效坡面防護(hù)方法，適用于草類生長(zhǎng)的土質(zhì)路塹和路堤邊坡，一般要求邊坡緩于1：125，坡高在6 m 以內(nèi)。種草是草籽加土拌合，均勻播種在表土適當(dāng)翻松的坡面上，必要時(shí)坡面加鋪5 10cm的種草土層，以有利種草成活和生長(zhǎng)。草的品種以根系發(fā)達(dá)、莖稈低矮、枝葉茂盛，生長(zhǎng)力強(qiáng)多年生長(zhǎng)為宜，常用的有：白茅草、毛丫嘴、魚(yú)肩草、果圓、雀稗、鼠尾草和小冠花。最好采用幾種草籽混合播種，使之生成一個(gè)良好的覆蓋層。播種時(shí)間，宜在春秋季節(jié)內(nèi)進(jìn)行，不應(yīng)在干燥的風(fēng)季和暴雨季節(jié)播種，草籽人土深度不小于5 cm種完后表土耙勻拍實(shí)，灑水潤(rùn)濕，注意管理。由于草籽易被雨水沖走，種草成活率低等原因，往往達(dá)不到滿意的邊坡防護(hù)效果而造成坡面沖溝，表土流失等邊坡病害，導(dǎo)致大量的邊坡病害整治、修復(fù)工程，使得該技術(shù)近年應(yīng)用較少。 222 鋪草皮 其作用與種草相同，效果更好，且可用于較高較陡的土坡上，亦可鋪在嚴(yán)重風(fēng)化的巖層和成巖作用差的軟巖層邊坡上。特別是雨量較集中的地區(qū)，種草的成活率低，但當(dāng)附近草皮來(lái)源較易，鋪草皮更適宜。鋪草皮護(hù)坡，是通過(guò)人工在邊坡面鋪設(shè)天然草皮的一種傳統(tǒng)邊坡植物防護(hù)措施。具有施工簡(jiǎn)單、工程造價(jià)較低等特點(diǎn)。適用于附近草皮來(lái)源較易、是設(shè)計(jì)應(yīng)用最多的傳統(tǒng)坡面植物防護(hù)措施之一，但由于施工后期養(yǎng)護(hù)管理困難，草皮易被沖走，且成活率低，工程質(zhì)量往往難以保證，達(dá)不到滿意的邊坡防護(hù)效果，而造成坡面沖溝，表土流失、坍滑等邊坡病害，導(dǎo)致大量的邊坡病害整治、修復(fù)工程。近年來(lái)，由于草皮來(lái)源緊張，使得平鋪草皮護(hù)坡的作用逐漸受到了限制。 223 液壓噴播植草護(hù)坡 液壓噴播在國(guó)際上稱為水力播種(Hydroseeding)是美國(guó)、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家研究開(kāi)發(fā)的一種保護(hù)生態(tài)環(huán)境、防止水土流失、穩(wěn)定邊坡的機(jī)械化快速植草工程。l996年由深圳市鑫淼森園林草坪有限公司等綠化企業(yè)率先引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，應(yīng)用于高速公路、海岸水庫(kù)堤壩、高爾夫球場(chǎng)、飛機(jī)場(chǎng)植草工程中。液壓噴播植草護(hù)坡是把優(yōu)先出來(lái)的綠化草種、肥料、黏著劑、保水劑、纖維覆蓋物、著色劑等與水按一定比例混合成噴漿，通過(guò)液壓噴播機(jī)直接噴射到待綠化區(qū)域上的一種植草方法。其特點(diǎn)是： 施工簡(jiǎn)單、速度快； 施工質(zhì)量高，草籽噴播均勻發(fā)芽快、整齊一致； 防護(hù)效果好，正常情況下，噴播一個(gè)月后坡面植物覆蓋率可達(dá)7O 以上，2個(gè)月后形成防護(hù)、綠化功能； 適用性廣； 工程造價(jià)低。目前，國(guó)內(nèi)液壓噴播植草護(hù)坡在公路、鐵路、路堤、城市建設(shè)等部門邊坡防護(hù)與綠化工程中使用較多。 224 框格防護(hù) 框格防護(hù)是用混凝土、漿砌塊(片)石等材料，在邊坡上形成骨架，能有效地防止路基邊坡在坡面水沖刷下形成沖溝，同時(shí)，提高了邊坡表面地表粗度系數(shù)，減緩了水流速度。一般沖刷僅限于框格內(nèi)局部范圍，采用框格防護(hù)與種草防護(hù)結(jié)合起來(lái)的方法，提高了防護(hù)效果，同時(shí)美化了環(huán)境?？蚋穹雷o(hù)多用于填方邊坡，是一種輔助性的防護(hù)措施，框格形狀可根據(jù)人們對(duì)美的追求，做出各式各樣的造型，如斜45。大框格，六角形混凝土預(yù)制塊防護(hù)，漿砌片石拱形防護(hù)，漿砌片石或預(yù)制塊做成的麥穗型等。其除具有對(duì)路基邊坡的一定防護(hù)作用外，還有對(duì)路容的美化效果，尤其在互通立交范圍內(nèi)邊坡應(yīng)用最多。滬寧高速公路部分路段和目前即將竣工通車的貴陽(yáng)至黃果樹(shù)高速公路下邊坡均采用了漿砌片石拱形防護(hù)，北京八達(dá)嶺高速公路下邊坡部分路段采用大45?？蚋駜?nèi)鑲六角形混凝土預(yù)制塊的小框格，河北省石黃高速公路部分路段的麥穗型，都給人以美的享受?？蚋穹雷o(hù)措施同時(shí)可用于挖方土質(zhì)邊坡防護(hù)，既增加美的效果，并可防止邊坡出現(xiàn)沖刷，但由于框格需在挖方邊坡中嵌槽鑲進(jìn)，施工難度大，僅在重要景點(diǎn)使用，一般較少采用。 225 合成材料植被網(wǎng)草皮護(hù)坡 合成材料植被網(wǎng)草皮護(hù)坡是是國(guó)外近十多年新開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)集坡面加固和植物防護(hù)于一體的復(fù)合型邊坡植物防護(hù)措施。是通過(guò)特殊工藝生產(chǎn)的三維立體網(wǎng)，可用于坡地防止水土流失，增加綠化面積，改善生態(tài)環(huán)境。在草皮沒(méi)有長(zhǎng)成之前，可以保護(hù)土地表面免遭風(fēng)雨的侵蝕，同時(shí)在播種初期穩(wěn)固草籽。植物生長(zhǎng)起來(lái)后組成的復(fù)合保護(hù)層可經(jīng)受高水 位，大流速的雨水沖刷。目前已經(jīng)可以替代混凝土、瀝青、拋石等坡面防護(hù)材料 已廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、河道、堤壩、山坡等坡面保護(hù)。 226 噴混植生植物護(hù)坡噴混植生植物護(hù)坡，是在穩(wěn)定巖質(zhì)邊坡上施工短錨桿、鋪掛鍍鋅鐵絲網(wǎng)后，采用專用噴射機(jī)，將拌和均勻的種植基材噴射到坡面上，植物依靠“基材”生長(zhǎng)發(fā)育，形成植物護(hù)坡的施工技術(shù)，具有防護(hù)邊坡、恢復(fù)植被雙重作用，可以取代傳統(tǒng)的噴錨防護(hù)、片石護(hù)坡等圬工措施。該技術(shù)使用的種植基材由種植土、混合草灌種子、有機(jī)質(zhì)、肥料、團(tuán)粒劑、保水劑、穩(wěn)定劑、pH緩解劑和水等組成，其種植基材的配方(基質(zhì)配置)是成功的關(guān)鍵，良好的配方能夠達(dá)到在陡于l：075的巖質(zhì)邊坡上既具備一定的強(qiáng)度保護(hù)坡面和抵抗雨水沖刷，又具有足夠的空隙率和肥力以保證植物生長(zhǎng)。除此之外，基質(zhì)保護(hù)、植物選擇和工后保養(yǎng)也不容忽視。該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于鐵路、公路、水利等各類巖石邊坡綠化防護(hù)工程。 227 綠化籠磚護(hù)坡 本實(shí)用新型技術(shù)是采用一種用于石質(zhì)陡坡綠化的草磚。該草磚的栽培介質(zhì)是用長(zhǎng)效營(yíng)養(yǎng)土壓制而成的泥磚狀土坯，在土坯的上表面種植草類植物層，把土坯裝入保護(hù)網(wǎng)籠內(nèi)。所述的保護(hù)網(wǎng)籠是由包膠的鍍鋅金屬線編織而成，利用螺釘把保護(hù)網(wǎng)籠固定在斜坡上。該技術(shù)所提供的草磚具有防沖刷和破碎，保水保肥，即時(shí)綠化及保持時(shí)間長(zhǎng)，安全耐用，施工管理方便等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于地表?xiàng)l件較差的石山或水泥沙漿混凝土斜坡的綠化。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少，還有待于在公路、鐵路、堤壩、城市建設(shè)等邊坡防護(hù)工程中進(jìn)一步試驗(yàn)推廣。 228 香根草生物邊坡防護(hù)技術(shù) 香根草技術(shù)是指以香根草為基礎(chǔ)植物，在根據(jù)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的地理環(huán)境(如氣候、降雨量、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、土壤成分及邊坡的坡度比等)所配置的相應(yīng)植物和營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)，加上特殊的施工養(yǎng)護(hù)方式而形成的綜合技術(shù)方案，簡(jiǎn)稱VGT方案(VliverGrass Technology)。香根草邊坡綠化技術(shù)是通過(guò)種植香根草，利用其生長(zhǎng)旺盛，根系長(zhǎng)且深扎，兼有樹(shù)木和草本的獨(dú)特 性質(zhì)，防止土壤侵蝕，控制地面土粒的淺層移動(dòng)，從而達(dá)到穩(wěn)定坡面與恢復(fù)植被的目的。適用于公路或鐵路的邊坡保護(hù)、治理公路塌方、河流水域的水土保持與防洪固堤、采石場(chǎng)和金屬尾礦的植被恢復(fù)、垃圾場(chǎng)的綠化與垃圾污水的凈化以及沿海地區(qū)的防風(fēng)固沙與鹽漬地改良。香根草屬禾本科巖藍(lán)草，多年生草本植物，具有以下特點(diǎn)： 適應(yīng)性強(qiáng)，能耐-lO 的嚴(yán)寒和5O 的高溫，嚴(yán)重干旱及水淹不死，各類土壤乃至母巖碎屑及pH4 ll范圍內(nèi)均可生長(zhǎng)； 生長(zhǎng)速度快，分蘗迅速，易成草籬，能有效截阻坡面徑流，緩解沖刷，減少水土流失； 根系發(fā)達(dá)，固土能力強(qiáng)，根系深扎23 Ill_，最深可達(dá)56 Ill_。具有較強(qiáng)的抗剪強(qiáng)度與抗張強(qiáng)度，能有效固結(jié)土壤，穩(wěn)定斜坡。京珠高速公路彬州段，湖南衡棗公路衡陽(yáng)段都采用了種植香根草進(jìn)行護(hù)坡，生態(tài)護(hù)坡效果顯著。香根草技術(shù)解決了工程面的水土流失和淺層的滑坡與塌方，有效解決了綠化美化的景觀問(wèn)題，同時(shí)還恢復(fù)了工程開(kāi)挖前的自然生態(tài)狀況。香根草技術(shù)造價(jià)比普通噴播綠化高，基本與漿砌石方案接近，但比掛網(wǎng)噴播復(fù)綠和固體噴漿護(hù)坡低，其產(chǎn)生的環(huán)境生態(tài)、綜合效益卻是其他幾種工程無(wú)法比擬的。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少，還有待于在公路、鐵路、堤壩、城市建設(shè)等邊坡防護(hù)工程中進(jìn)一步試驗(yàn)推廣。 229 客土噴播技術(shù) 客土噴播技術(shù)是用高次團(tuán)粒劑使客土形成密實(shí)結(jié)構(gòu)，植物纖維在其中起到類似植物根莖的網(wǎng)絡(luò)作用，造就具有耐降雨侵蝕、牢固且透氣、與自然表土相近的生長(zhǎng)基礎(chǔ)。其中客土由經(jīng)過(guò)處理加工的樹(shù)皮養(yǎng)生材料、植物種子、少量當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)土及營(yíng)養(yǎng)劑、粘合劑和土壤穩(wěn)定劑等混合制成。該技術(shù)的特點(diǎn)主要有： 改良土壤結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了公路植被養(yǎng)護(hù)管理；能在高大邊坡巖石上為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造條件，也能滿足對(duì)土壤要求嚴(yán)格的花草生長(zhǎng)； 邊坡的綠化成林，可有效減少因水土流失而造成的災(zāi)害，且可大量吸收COz，制造()z，凈化空氣，改善區(qū)域環(huán)境。目前，客土噴播生物防護(hù)技術(shù)加穩(wěn)固的工程防護(hù)，是日本較普遍采用的邊坡防護(hù)方法。雖然資金投人較大，但對(duì)環(huán)境保護(hù)可謂一勞永逸。我國(guó)廣東河梅高速公路等處石質(zhì)邊坡防護(hù)中采用客土噴播技術(shù)也取得了良好的效果。 221O 巖石邊坡TBS植被護(hù)坡綠化技術(shù) IBS技術(shù)是使用經(jīng)改進(jìn)的混凝土噴射機(jī)將攪拌均勻的厚層基層混合物，按設(shè)計(jì)厚度噴射到巖石坡面上，通過(guò)植被根系的力學(xué)加固和地上生物量的水文效應(yīng)，達(dá)到護(hù)坡和改善生態(tài)環(huán)境的目的。可用于年降雨量600 mm，非高寒地區(qū)的以下邊坡： 坡度l：03的穩(wěn)定的硬質(zhì)邊坡； 軟質(zhì)巖石邊坡； 開(kāi)挖的土質(zhì)邊坡，包括瘠薄土質(zhì)、酸性土質(zhì)等劣質(zhì)土坡； 混凝土面及漿砌片石面人工綠化。與傳統(tǒng)的漿砌片石坡技術(shù)相比，可節(jié)省投資2O 3O 環(huán)境效益顯著，能有效控制水土流失，恢復(fù)被破壞的生態(tài)環(huán)境。降低噪音、光污染，保證行車安全。凈化大氣，調(diào)節(jié)小氣候。TBS技術(shù)是國(guó)內(nèi)巖石邊坡綠化的最新技術(shù)，具有廣闊的前景。中鐵二局機(jī)械筑路分公司，在使用該技術(shù)后證明了其在巖石上綠化的可能性和可靠性。 2211 干根網(wǎng)狀護(hù)坡法 其方法為：在坡面上挖方格或菱形網(wǎng)，將干材埋人土中，使干材梢或其干部間斷暴露，埋人土中的干材兩側(cè)生根，暴露部分萌芽成林。干根網(wǎng)狀護(hù)坡法埋人土中部分約占干材的9O ，而暴露部分約占lO ，提高了苗木的成活率。埋人土中的干材兩側(cè)生根，根系較直式發(fā)達(dá)，面積也大，且網(wǎng)絡(luò)狀本身也具有對(duì)坡面的防護(hù)作用，兩相結(jié)合，起到固結(jié)土壤、防止水土流失的作用，克服了植物防護(hù)早期防護(hù)能力差的弱點(diǎn)，且按人的意志編織網(wǎng)狀根系。樹(shù)木生長(zhǎng)速度快，成林早。與傳統(tǒng)的圬工防護(hù)和植物防護(hù)相比，無(wú)論施工前后期，固土護(hù)坡和生態(tài)效益兩者兼?zhèn)?。造價(jià)低廉，比圬工防護(hù)每平方米造價(jià)可節(jié)約防護(hù)費(fèi)用5O 6O 。同時(shí)兼有木材積蓄和生態(tài)優(yōu)化的間接效益。 2212 ()H 液植草護(hù)坡 該項(xiàng)技術(shù)是國(guó)外近十多年新開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)邊坡化學(xué)植草防護(hù)措施。它是通過(guò)專用機(jī)械，將新型化工產(chǎn)品OH液用水按一定比例稀釋后和草籽一起噴灑于坡面。使之在極短時(shí)間內(nèi)硬化，而將邊坡表土固結(jié)成彈性固體薄膜。達(dá)到植草初期邊坡防護(hù)目的。36個(gè)月后其彈性固體薄膜開(kāi)始逐漸分解，此時(shí)草種已發(fā)芽、生長(zhǎng)成熟，根深葉茂的植物已能獨(dú)立起到邊坡防護(hù)、綠化雙重效果，具有施工簡(jiǎn)單、迅速，不需后期養(yǎng)護(hù)，邊坡防護(hù)、綠化效果好等特點(diǎn)。盡管OH 液植草護(hù)坡具有理想的邊坡防護(hù)、綠化效果，但由于該技術(shù)所用的這種OH 液還未能實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，使得其工程造價(jià)較高綜合造價(jià)達(dá)4O元m 左右，故目前還無(wú)法推廣應(yīng)用。只是在京九鐵路等個(gè)別工點(diǎn)進(jìn)行了嘗試性試驗(yàn)。 2213 蜂巢式網(wǎng)格植草護(hù)坡 蜂巢式網(wǎng)格植草護(hù)坡，是一項(xiàng)類似于干砌片石護(hù)坡的邊坡防護(hù)技術(shù)。是在修整好的邊坡坡面上拼鋪正六邊形混凝土框磚形成蜂巢式網(wǎng)格后，在網(wǎng)格內(nèi)鋪填種植土再在磚框內(nèi)栽草或種草的一項(xiàng)邊坡防護(hù)措施。該技術(shù)所用框磚可在預(yù)制場(chǎng)批量生產(chǎn)，其受力結(jié)構(gòu)合理，拼鋪在邊坡上能有效地分散坡面雨水徑流，減緩水流速度，防止坡面沖刷，保護(hù)草皮生長(zhǎng)。這種護(hù)坡施工簡(jiǎn)單，外觀齊整，造型美觀大方，具有邊坡防護(hù)、綠化雙重效果，工程造價(jià)適