公路邊坡防護與生態(tài)恢復.doc

公路邊坡防護與生態(tài)恢復作者：李青芳 何宜典摘要：主要論述了公路邊坡植物防護的主要形式如種草、鋪草皮、液壓噴播植草護坡、框格防護、合成材料植被網(wǎng)草皮護坡、噴混植生植物護坡、綠化籠磚護坡、香根草生物邊坡防護技術(shù)、客土噴播技術(shù)等，在目前，公路防護工程設計要緊緊抓住設計對象的土質(zhì)、水文、氣候等特點，靈活采用不同的防護型式，確保公路邊坡的可持續(xù)性。1 引 言 近年來，隨著人們對生態(tài)環(huán)境重視程度的提高，以及對交通安全觀念的轉(zhuǎn)變，對減輕公路交通造成的污染，維護自然生態(tài)環(huán)境的愿望越來越高。公路邊坡護防設計與施工越來越引起人們的重視。一些新的以“尊重環(huán)境、保護環(huán)境”為內(nèi)涵的設計理念已經(jīng)開始引導我們的公路設計。施工按照“最小程度的破壞和最大程度的恢復”的原則進行。美國學者提出“公路的耐久性與穩(wěn)定性(可持續(xù)性)，不能靠機械工程措施來保護，只能靠植物的生長來得到”。可持續(xù)發(fā)展是當今使用頻率相當高的一個詞匯，其基本定義可以表述為“既滿足當代人的需求，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，故公路防護工程設計應在以上指導原則下，緊緊抓住設計對象的地質(zhì)、水文、氣候等特點，靈活采用不同的防護型式，在確保公路邊坡穩(wěn)定的情況下，盡可能的進行大面積的復綠，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 公路邊坡常見植物防護形式 21 植物防護機理 采用植物防護，就是利用植物比較發(fā)達的根系，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，防止揚塵風蝕；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的形式及注意事項 221 種 草 種草是一種施工工藝簡單、造價經(jīng)濟的有效坡面防護方法，適用于草類生長的土質(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翻松的坡面上，必要時坡面加鋪5 10cm的種草土層，以有利種草成活和生長。草的品種以根系發(fā)達、莖稈低矮、枝葉茂盛，生長力強多年生長為宜，常用的有：白茅草、毛丫嘴、魚肩草、果圓、雀稗、鼠尾草和小冠花。最好采用幾種草籽混合播種，使之生成一個良好的覆蓋層。播種時間，宜在春秋季節(jié)內(nèi)進行，不應在干燥的風季和暴雨季節(jié)播種，草籽人土深度不小于5 cm種完后表土耙勻拍實，灑水潤濕，注意管理。由于草籽易被雨水沖走，種草成活率低等原因，往往達不到滿意的邊坡防護效果而造成坡面沖溝，表土流失等邊坡病害，導致大量的邊坡病害整治、修復工程，使得該技術(shù)近年應用較少。 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，亦可鋪在嚴重風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，但當附近草皮來源較易，鋪草皮更適宜。鋪草皮護坡，是通過人工在邊坡面鋪設天然草皮的一種傳統(tǒng)邊坡植物防護措施。具有施工簡單、工程造價較低等特點。適用于附近草皮來源較易、是設計應用最多的傳統(tǒng)坡面植物防護措施之一，但由于施工后期養(yǎng)護管理困難，草皮易被沖走，且成活率低，工程質(zhì)量往往難以保證，達不到滿意的邊坡防護效果，而造成坡面沖溝，表土流失、坍滑等邊坡病害，導致大量的邊坡病害整治、修復工程。近年來，由于草皮來源緊張，使得平鋪草皮護坡的作用逐漸受到了限制。 223 液壓噴播植草護坡 液壓噴播在國際上稱為水力播種(Hydroseeding)是美國、歐洲、日本等發(fā)達國家研究開發(fā)的一種保護生態(tài)環(huán)境、防止水土流失、穩(wěn)定邊坡的機械化快速植草工程。l996年由深圳市鑫淼森園林草坪有限公司等綠化企業(yè)率先引進國外技術(shù)，應用于高速公路、海岸水庫堤壩、高爾夫球場、飛機場植草工程中。液壓噴播植草護坡是把優(yōu)先出來的綠化草種、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，通過液壓噴播機直接噴射到待綠化區(qū)域上的一種植草方法。其特點是： 施工簡單、速度快； 施工質(zhì)量高，草籽噴播均勻發(fā)芽快、整齊一致； 防護效果好，正常情況下，噴播一個月后坡面植物覆蓋率可達7O 以上，2個月后形成防護、綠化功能； 適用性廣； 工程造價低。目前，國內(nèi)液壓噴播植草護坡在公路、鐵路、路堤、城市建設等部門邊坡防護與綠化工程中使用較多。 224 框格防護 框格防護是用混凝土、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，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，采用框格防護與種草防護結(jié)合起來的方法，提高了防護效果，同時美化了環(huán)境?？蚋穹雷o多用于填方邊坡，是一種輔助性的防護措施，框格形狀可根據(jù)人們對美的追求，做出各式各樣的造型，如斜45。大框格，六角形混凝土預制塊防護，漿砌片石拱形防護，漿砌片石或預制塊做成的麥穗型等。其除具有對路基邊坡的一定防護作用外，還有對路容的美化效果，尤其在互通立交范圍內(nèi)邊坡應用最多。滬寧高速公路部分路段和目前即將竣工通車的貴陽至黃果樹高速公路下邊坡均采用了漿砌片石拱形防護，北京八達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措施同時可用于挖方土質(zhì)邊坡防護，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，施工難度大，僅在重要景點使用，一般較少采用。 225 合成材料植被網(wǎng)草皮護坡 合成材料植被網(wǎng)草皮護坡是是國外近十多年新開發(fā)的一項集坡面加固和植物防護于一體的復合型邊坡植物防護措施。是通過特殊工藝生產(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。在草皮沒有長成之前，可以保護土地表面免遭風雨的侵蝕，同時在播種初期穩(wěn)固草籽。植物生長起來后組成的復合保護層可經(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、拋石等坡面防護材料 已廣泛應用于公路、鐵路、河道、堤壩、山坡等坡面保護。 226 噴混植生植物護坡噴混植生植物護坡，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，將拌和均勻的種植基材噴射到坡面上，植物依靠“基材”生長發(fā)育，形成植物護坡的施工技術(shù)，具有防護邊坡、恢復植被雙重作用，可以取代傳統(tǒng)的噴錨防護、片石護坡等圬工措施。該技術(shù)使用的種植基材由種植土、混合草灌種子、有機質(zhì)、肥料、團粒劑、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，良好的配方能夠達到在陡于l：075的巖質(zhì)邊坡上既具備一定的強度保護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。除此之外，基質(zhì)保護、植物選擇和工后保養(yǎng)也不容忽視。該技術(shù)已廣泛應用于鐵路、公路、水利等各類巖石邊坡綠化防護工程。 227 綠化籠磚護坡 本實用新型技術(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)是用長效營養(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，把土坯裝入保護網(wǎng)籠內(nèi)。所述的保護網(wǎng)籠是由包膠的鍍鋅金屬線編織而成，利用螺釘把保護網(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，即時綠化及保持時間長，安全耐用，施工管理方便等優(yōu)點，特別適用于地表條件較差的石山或水泥沙漿混凝土斜坡的綠化。目前國內(nèi)應用較少，還有待于在公路、鐵路、堤壩、城市建設等邊坡防護工程中進一步試驗推廣。 228 香根草生物邊坡防護技術(shù) 香根草技術(shù)是指以香根草為基礎植物，在根據(jù)應用現(xiàn)場的地理環(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)所配置的相應植物和營養(yǎng)供應，加上特殊的施工養(yǎng)護方式而形成的綜合技術(shù)方案，簡稱VGT方案(VliverGrass Technology)。香根草邊坡綠化技術(shù)是通過種植香根草，利用其生長旺盛，根系長且深扎，兼有樹木和草本的獨特 性質(zhì)，防止土壤侵蝕，控制地面土粒的淺層移動，從而達到穩(wěn)定坡面與恢復植被的目的。適用于公路或鐵路的邊坡保護、治理公路塌方、河流水域的水土保持與防洪固堤、采石場和金屬尾礦的植被恢復、垃圾場的綠化與垃圾污水的凈化以及沿海地區(qū)的防風固沙與鹽漬地改良。香根草屬禾本科巖藍草，多年生草本植物，具有以下特點： 適應性強，能耐-lO 的嚴寒和5O 的高溫，嚴重干旱及水淹不死，各類土壤乃至母巖碎屑及pH4 ll范圍內(nèi)均可生長； 生長速度快，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，固土能力強，根系深扎23 Ill_，最深可達56 Ill_。具有較強的抗剪強度與抗張強度，能有效固結(jié)土壤，穩(wěn)定斜坡。京珠高速公路彬州段，湖南衡棗公路衡陽段都采用了種植香根草進行護坡，生態(tài)護坡效果顯著。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題，同時還恢復了工程開挖前的自然生態(tài)狀況。香根草技術(shù)造價比普通噴播綠化高，基本與漿砌石方案接近，但比掛網(wǎng)噴播復綠和固體噴漿護坡低，其產(chǎn)生的環(huán)境生態(tài)、綜合效益卻是其他幾種工程無法比擬的。目前國內(nèi)應用較少，還有待于在公路、鐵路、堤壩、城市建設等邊坡防護工程中進一步試驗推廣。 229 客土噴播技術(shù) 客土噴播技術(shù)是用高次團粒劑使客土形成密實結(jié)構(gòu)，植物纖維在其中起到類似植物根莖的網(wǎng)絡作用，造就具有耐降雨侵蝕、牢固且透氣、與自然表土相近的生長基礎。其中客土由經(jīng)過處理加工的樹皮養(yǎng)生材料、植物種子、少量當?shù)貎?yōu)質(zhì)土及營養(yǎng)劑、粘合劑和土壤穩(wěn)定劑等混合制成。該技術(shù)的特點主要有： 改良土壤結(jié)構(gòu)，簡化了公路植被養(yǎng)護管理；能在高大邊坡巖石上為植物生長創(chuàng)造條件，也能滿足對土壤要求嚴格的花草生長； 邊坡的綠化成林，可有效減少因水土流失而造成的災害，且可大量吸收COz，制造()z，凈化空氣，改善區(qū)域環(huán)境。目前，客土噴播生物防護技術(shù)加穩(wěn)固的工程防護，是日本較普遍采用的邊坡防護方法。雖然資金投人較大，但對環(huán)境保護可謂一勞永逸。我國廣東河梅高速公路等處石質(zhì)邊坡防護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植被護坡綠化技術(shù) IBS技術(shù)是使用經(jīng)改進的混凝土噴射機將攪拌均勻的厚層基層混合物，按設計厚度噴射到巖石坡面上，通過植被根系的力學加固和地上生物量的水文效應，達到護坡和改善生態(tài)環(huán)境的目的?？捎糜谀杲涤炅?00 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，面積也大，且網(wǎng)絡狀本身也具有對坡面的防護作用，兩相結(jié)合，起到固結(jié)土壤、防止水土流失的作用，克服了植物防護早期防護能力差的弱點，且按人的意志編織網(wǎng)狀根系。樹木生長速度快，成林早。與傳統(tǒng)的圬工防護和植物防護相比，無論施工前后期，固土護坡和生態(tài)效益兩者兼?zhèn)?。造價低廉，比圬工防護每平方米造價可節(jié)約防護費用5O 6O 。同時兼有木材積蓄和生態(tài)優(yōu)化的間接效益。 2212 ()H 液植草護坡 該項技術(shù)是國外近十多年新開發(fā)的一項邊坡化學植草防護措施。它是通過專用機械，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。使之在極短時間內(nèi)硬化，而將邊坡表土固結(jié)成彈性固體薄膜。達到植草初期邊坡防護目的。36個月后其彈性固體薄膜開始逐漸分解，此時草種已發(fā)芽、生長成熟，根深葉茂的植物已能獨立起到邊坡防護、綠化雙重效果，具有施工簡單、迅速，不需后期養(yǎng)護，邊坡防護、綠化效果好等特點。盡管OH 液植草護坡具有理想的邊坡防護、綠化效果，但由于該技術(shù)所用的這種OH 液還未能實現(xiàn)國產(chǎn)化，使得其工程造價較高綜合造價達4O元m 左右，故目前還無法推廣應用。只是在京九鐵路等個別工點進行了嘗試性試驗。 2213 蜂巢式網(wǎng)格植草護坡 蜂巢式網(wǎng)格植草護坡，是一項類似于干砌片石護坡的邊坡防護技術(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)栽草或種草的一項邊坡防護措施。該技術(shù)所用框磚可在預制場批量生產(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，保護草皮生長。這種護坡施工簡單，外觀齊整，造型美觀大方，具有邊坡防護、綠化雙重效果，工程造價適