用生物技術(shù)治理和防護公路邊坡膨脹土地段及研究探討

1、用生物技術(shù)治理和防護公路邊坡膨脹土地段的研究探討湖北省宜昌市公路管理局：鮑玉洪白傳榮湖北省當(dāng)陽市公路管理段：朱世凱胡兆德劉健趙然友李憲敏朱夢奎陳大鳳北京公路2004年第6期摘要本文主要論述了對處于膨脹土地段的公路邊坡采用種植刺槐和香根草的生物技術(shù)進行治理和防護的方法，并將其與其它方法進行了對比，同時分析了其可行性。關(guān)鍵詞膨脹土生物技術(shù)治理邊坡滑塌生物防護的目的和意義在我省山區(qū)和丘陵地區(qū)修建的公路中高填深挖路段較多，膨脹土地段較多，所以邊坡嚴(yán)重失穩(wěn)的可能性很大，如處理不好會出現(xiàn)邊坡滑坍等問題，進而影響車輛的正常通行。因此，我們對膨脹土地段路基邊坡的穩(wěn)定性必須給予高度重視，除了加強排水、修筑支擋和

2、護坡工程外，必須加快根系發(fā)達的植被覆蓋以保持水土穩(wěn)定。湖北省當(dāng)陽市公路段地處亞熱帶，受季風(fēng)影響雨量充沛，年平均降水量在2600mm上，該地區(qū)公路往往是從膨脹土以及半風(fēng)化、風(fēng)化的松散巖質(zhì)中挖出來的，且邊坡多為陡坡，高填土路基大部分由膨脹土和風(fēng)化巖質(zhì)填埋而成，因此在暴雨的沖刷下極易造成水土流失和崩塌滑坡，對公路的養(yǎng)護和通行危害極大。目前治理膨脹土公路邊坡滑坡是一個工程難題，通常多以采取工程防護措施為主，如地表排水和漿砌擋墻等，但效果不好。為解決這個技術(shù)難題，我局段成立了攻關(guān)課題組，于2000年在漢宜路、窯馬路、皂當(dāng)路等省道用經(jīng)過試驗篩選確定的刺槐、香根草綠籬生物技術(shù)進行治理公路膨脹土滑坡塌方的試驗

3、和探索。香根草起源于印度，是禾木科的一種多年生草本植物；刺槐是喬木植物，根部有根瘤茵，能自己吸氮造肥，不需另外施肥。這兩種植物生長旺盛，根系深扎，經(jīng)過三年篩選試驗，我們認(rèn)為是一種理想的治理膨脹土邊坡的生物技術(shù)，其經(jīng)濟效益和社會效益顯著，推廣應(yīng)用前景廣闊。一、試驗路段概況窯馬路K9K12+500路段為山地丘陵，土壤為膨脹土赤紅壤，風(fēng)化層深厚疏松。漢宜路K311路段為填土路堤，坡度36°,坡向NW40,風(fēng)化巖地質(zhì)。皂當(dāng)路K175K180路段為路塹段，坡度50°60°,最大坡度超過60°,坡向S-E70。，坡體為深厚疏松的人工堆積膨脹土。試驗坡地的土壤性狀詳見

4、表1。其中特別需要說明的是窯馬路K9K12+500路段試驗坡地為膨脹土，土質(zhì)瘦瘠，養(yǎng)份缺乏，呈強酸性；漢宜路K311處試驗坡地基本沒有表土，只有風(fēng)化巖和半風(fēng)化母巖碎塊，土層瘦瘠，養(yǎng)份缺乏，呈強酸性。以上這兩處路段一般植物難以生長。試驗城妁土本性狀,A1觀點pH建蚊修百方(*)KUg窯斗昌KJ2+4004.45m冉Q.g092r««146窯馬路班4400部國3.525段0.05755.T25我宜踏K3U5.84.01OAJDfi22637電當(dāng)踣K1755.5-7.50.0B23.6抖常當(dāng)躇Kiao5.56,8Q.012不育小站苗3.55.50.062606州二、試驗方法首先選

5、取有代表性的水土流失嚴(yán)重的坡面，按不同情況進行規(guī)劃，配置不同種類植物，采取不同措施，其治理原則是以刺槐、香根草為紐帶的生物措施與工程措施相結(jié)合。在漢宜路段種植刺槐和香根草。在香根草帶之間間種刺槐，香根草在刺槐種植之后種植，種植方法是在坡面每隔23m開20cm的等高水平溝，種植時叢距145cm,每叢3株，部分施基肥，種后淋定根水，管理方法和喬木相同。該路段下邊坡試驗是先沿等高線每5m寬筑小土展帶，土展帶上方種香根草帶，坡地按株距2030cm樹穴深寬30X30cm的規(guī)模種植，每年剪割兩次。窯馬、皂當(dāng)路段主要種香根草帶。種植株距2030cm,行距100cm,每叢3株，部分施基肥，種后淋定根水，每年剪

6、割兩次。為確保種植效果，香根草應(yīng)按水平等高帶狀環(huán)坡種植。種植前，我們在坡面按等高挖深約15cm的環(huán)坡水平溝，水平溝間距為1s為補充養(yǎng)分，我們在水平溝內(nèi)還施了少量鉀肥和碳氮肥。栽種時，每憑栽苗三株，死距2030cm,要斜插淺栽即苗與坡面呈45。60。，栽種后澆定根水，并設(shè)專人進行管理和維護。經(jīng)在上述各路段試種后發(fā)現(xiàn)，間種的刺槐生長狀況良好，香根草種植3個月后形成茂密的綠籬帶。2000年上半年暴雨頻繁致使一條排水溝被沖毀，而受香根草保護的路基受損甚微，路基開裂和下沉的趨勢得到控制，而與之相對的同一路基另一下坡面（對照區(qū)）無植物防護的邊坡被雨水沖刷出6條密12m深11.5m長1020m的深溝，由此可

7、見應(yīng)用種植刺槐和香根草綠籬的生物技術(shù)治理公路滑坡的效果十分明顯。三、試驗結(jié)果與分析1 試驗結(jié)果窯馬路K9K12+500段分兩處種植試驗香根草總面積32560m2,2個月后香根草開始形成綠籬帶，4個月后形成茂密的綠籬帶。我們觀察發(fā)現(xiàn)草帶上方泥砂淤積平均高度68cm而沒有綠籬帶的對照邊坡被沖走表土23cm,治理之后原來的紅土坡變成茂密草叢，這充分說明了水土流失得到了有效控制，表明了生物植被對穩(wěn)定邊坡起到了很好的作用。香根草種植在窯馬路、漢宜路、皂當(dāng)路地段及苗圃的生長比較見表2。程在客馬甄宜，總當(dāng)落及苗的生長比較*2她點（*）7JVCH”9日«*(1)一拉每叢分葉欣/桂»*(.)

8、|一瓶鼻從分葉歌/枝褒1!.(電當(dāng)睇K130外145131LWV22窯馬路KL2+4QO92。一830/101.5應(yīng)15M窯馬路苗，獴1,475/H152/3B55漢克第K3II93浦WIO!.$404535南小站茂第1.375Z2S1.63144/36SO2 試驗效果分析經(jīng)過試種，我們發(fā)現(xiàn)一般情況下生長34個月的刺槐、香根草就可形成綠籬帶，可以攔截泥沙防止水土流失，生長68個月后其長而密的根系就可起到穩(wěn)定邊坡的作用。刺槐、香根草之所以成為防治膨脹土地段邊坡塌方、穩(wěn)定邊坡的理想植物，其主要有以下三個作用：（1） 籬笆作用刺槐、香根草長勢挺立，莖桿粗狀、堅硬且木質(zhì)化（像竹子），沿著斜坡等高線種植

9、香根草，就像豎立了一排排木柵欄一樣，從而能減慢地表徑流使之分配均勻，同時將泥沙隔在籬笆之前防止了公路邊坡受到侵蝕。（2） 根系作用刺槐、香根草的根長勢甚猛，粗狀，下扎深度大，一年之間一般可深入地下1.53m,最深可達5m,特別是香根草的根系強度很大。根據(jù)實驗表明，當(dāng)草根的直徑為0.70.8mm時其抗拉強度為75MPa該抗拉強度相當(dāng)于一般鋼材極限抗拉強度的1/6,而大量的根系增強了土壤的抗剪切力，因而提高了公路邊坡的穩(wěn)定性，控制了常規(guī)擋墻無法防治的膨脹土地段公路滑塌方情況的出現(xiàn)。（3） 蒸騰作用由于刺槐、香根草具有強大深扎的根系和濃度長大的葉子，因此可以通過蒸騰作用減少土壤中的水分（即土壤抽吸現(xiàn)

10、象），從而有助于增強公路邊坡的穩(wěn)定性。四、經(jīng)濟效益分析試驗結(jié)果表明，種植刺槐和香根草的生物技術(shù)治理公路邊坡滑塌效果極好，而且治理成本較其它方法低。1999年，當(dāng)陽段在漢宜公路K311、窯馬路K12+400處共計種植刺槐和香根草63832株，每株單價0.106元（含運雜費），材料費6766.19元，投入人工156.5個，人工費4671.53元，投資總計11437.72元。若在同路段修建擋土墻和護坡等防護工程需漿砌片石擋墻752m3,其按120元/m3計算需投資210240元，比種植刺槐、香根草成本高出19萬多元。根據(jù)1998年資料記載，窯馬路、荊當(dāng)路各試驗路段全年平均發(fā)生邊坡滑塌10次，清除塌方

11、約8000m3（清塌單價3元/m3）,共投入坍方清除費用24000元，一年的清坍費用比種植刺槐、香根草成本高12562.28元。而且上述路段自建成以來年年都投入了相應(yīng)的清坍費用。用種植刺槐和香根草的生物技術(shù)治理公路邊坡滑塌不僅降低了公路護防費用，還美化了公路環(huán)境，節(jié)省了綠化投資。由于香根草還可用于加工家禽飼料、造紙等，因此其經(jīng)濟效益更為顯著。五、生物防護與工程防護相結(jié)合刺槐和香根草植被防護能保持土壤和水分的相對穩(wěn)定，緩和雨滴的沖擊，減少徑流量和降低流速，根系能夠束縛膨脹土壤顆粒使土壤不易流失。植物的生長使得邊坡表面土壤成為一個整體，是一種柔性結(jié)構(gòu)。但植被防護的作用也有其局限性，由于刺槐、香根草根系生長需12年時間，初期階段只能防止坡面沖蝕和表面溜塌，在邊坡本身還不穩(wěn)定或存在集中水流情況下仍可能發(fā)生滑坍和水毀現(xiàn)象。因此刺槐、香根草植補防護必須在邊坡基本穩(wěn)定的基礎(chǔ)上使用，在邊坡不夠穩(wěn)定地段需要與工程防護相結(jié)合。六、可行性結(jié)論采用種植刺槐和香根草的生物技術(shù)可