山區(qū)高速公路邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)的分析與應(yīng)用

秦鳳艷，楊富蓮，葛清蘊(yùn)

（皖西學(xué)院 建筑與土木工程學(xué)院，安徽 六安 237012）

我國(guó)有三分之二的國(guó)土地處山區(qū)或丘陵地區(qū)，隨著我國(guó)高速公路事業(yè)的快速發(fā)展，在山區(qū)修建了很多高速公路.在山區(qū)修建公路，由于受到地形、地質(zhì)條件的限制，路線起伏高差大，高填深挖較多，邊坡加固和防護(hù)措施如果不得力，極易引發(fā)各種邊坡病害，破壞公路使用效果，甚至影響行車安全，因而公路的邊坡防護(hù)問(wèn)題就顯得很重要.此外，在高速公路在建設(shè)過(guò)程中，大量的挖填方使得原有的良好地表植被遭到破壞，水土流失加劇；同時(shí)在坡度較大或構(gòu)造不良的地方，還可能造成崩塌、滑坡等，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活帶來(lái)嚴(yán)重危害.在建成的公路初期，路基邊坡由于雨水的侵蝕和沖刷，水土流失明顯，局部造成沖溝，加上裸露的邊坡含水量低，土質(zhì)松散，易風(fēng)化，造成邊坡不穩(wěn)，給正在營(yíng)運(yùn)的高速公路帶來(lái)安全隱患，尤其是在汛期，帶來(lái)許多次生災(zāi)害.此外，由于破壞了的植被短時(shí)間內(nèi)難以恢復(fù)，砂塵加重，飛起的灰塵直接影響高速行使車輛的視線，給車輛的行使帶來(lái)不安全的因素.所以在高速公路程建設(shè)中，邊坡防護(hù)首先是護(hù)坡,其次是注重生態(tài),即在保證邊坡的穩(wěn)定的同時(shí),注意防止水土流失，注重環(huán)境保護(hù),盡量避免破壞原生植被.

邊坡生態(tài)防護(hù)是指單獨(dú)用植物或者植物與土木工程和非生命的植物材料相結(jié)合的固坡措施.隨著我國(guó)高速公路建設(shè)快速發(fā)展以及人類環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷增強(qiáng)，邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)越來(lái)越受到重視，在高速公路建設(shè)中被廣泛應(yīng)用[1].

1 邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)將邊坡保護(hù)和邊坡綠化有機(jī)地結(jié)合在一起，不僅能起到保護(hù)邊坡表面免受雨水沖刷，減緩溫差及溫度變化的影響，防止延緩軟弱巖土表面的風(fēng)化、破碎、剝蝕演變進(jìn)程,保護(hù)邊坡的整體穩(wěn)定性，而且在一定程度上還可以兼顧美化、恢復(fù)生態(tài)環(huán)境和協(xié)調(diào)自然環(huán)境的作用.在裸露邊坡上種植草灌花形成的綠色植被還可以美化路容，改善沿線環(huán)境，凈化空氣，緩解駕駛員視覺疲勞，保證行車安全[2]，并具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益，在我國(guó)越來(lái)越重視環(huán)境保護(hù)和人們生存質(zhì)量的今天，生態(tài)防護(hù)已成了邊坡防護(hù)的一種必然趨勢(shì)，是公路建設(shè)工程中可持續(xù)發(fā)展的重要對(duì)策之一，大力發(fā)展和研究新型的邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)是今后發(fā)展的趨向.高速公路工程邊坡生態(tài)防護(hù)的核心是保持生態(tài)平衡，因此具有工程防護(hù)以及其他防護(hù)類型不可取代的作用和地位.

1.1 減少雨水沖刷、穩(wěn)固路基

公路工程中邊坡在開挖后，大部分坡面巖體裸露在外，雨水對(duì)坡面的長(zhǎng)期沖刷極易造成邊坡坍塌、滑坡等事故的發(fā)生.對(duì)邊坡進(jìn)行生態(tài)防護(hù)后，坡面植被能夠?qū)崿F(xiàn)臺(tái)階消能原理，降低水流速度，減少水流對(duì)坡面的沖刷[3].

1.2 邊坡生態(tài)防護(hù)的三維錨固作用

對(duì)節(jié)理發(fā)育、破碎較嚴(yán)重的邊坡進(jìn)行生態(tài)防護(hù)時(shí)，一般采用三維土工網(wǎng).除了三維網(wǎng)中錨桿和鋼筋網(wǎng)對(duì)巖體的加固作用外，坡面植被根系也可以增加破碎巖塊的整體性，起到固坡的作用.

1.3 維護(hù)生態(tài)平衡

高速公路沿線邊坡的開挖，造成大量植被的毀滅、水土的流失，所有這些均給自然生態(tài)環(huán)境造成了極大的破壞.生態(tài)防護(hù)通過(guò)種植植物，人為修復(fù)遭到破壞的環(huán)境，通過(guò)其自身內(nèi)部的自我調(diào)節(jié)功能，恢復(fù)自然的生態(tài)平衡，起到真正的生態(tài)防護(hù)效果[4].

1.4 美化環(huán)境,減輕視覺疲勞

道路的使用過(guò)程中，生態(tài)防護(hù)可以把多種形式的植物景觀合理的搭配起來(lái)，給司機(jī)創(chuàng)造了一個(gè)良好的綠色視覺空間，減輕了司機(jī)因長(zhǎng)時(shí)間駕車造成的視覺疲勞，降低發(fā)生交通事故的幾率.

2 邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)機(jī)理

邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)是基于生態(tài)工程學(xué)、工程力學(xué)、植物學(xué)、水力學(xué)等學(xué)科的基本原理,利用活性植被材料，結(jié)合其他工程材料在邊坡上構(gòu)建具生態(tài)功能的護(hù)坡系統(tǒng).通過(guò)生態(tài)工程自支撐、自組織、與自我修復(fù)等功能來(lái)實(shí)現(xiàn)邊坡的抗沖蝕、抗滑動(dòng)和生態(tài)恢復(fù)，以達(dá)到減少水土流失、維持生態(tài)多樣性和生態(tài)平衡及美化環(huán)境等目的.一般認(rèn)為生態(tài)防護(hù)的主要作用機(jī)理是植物根系對(duì)邊坡土體的三維錨固作用.植物的垂直根系穿過(guò)坡體淺表的松散風(fēng)化層，錨固到穩(wěn)定層,起到錨桿作用.在土壤表層及下覆風(fēng)化殘積層中盤根錯(cuò)節(jié)的根系，可視為三維加筋材料，可增加土體的凝聚力值[5].另外，植被的蒸騰作用對(duì)地下水系的影響，以及微生物對(duì)土體的自我調(diào)節(jié)功能也對(duì)邊坡防護(hù)起著不可忽視的作用.概括的說(shuō),邊坡生態(tài)防護(hù)是指用活的植物或用植物和非生命的材料相結(jié)合的方式,代替純工程防護(hù)的方式,通過(guò)種植植物,靠植物根莖與土壤間的附著力及根莖間的互相纏繞來(lái)達(dá)到加固邊坡、提高邊坡表面抗沖刷的能力,起到穩(wěn)定坡面和防止侵蝕的作用,同時(shí)又能恢復(fù)破壞的自然生態(tài)環(huán)境,是一種有效的護(hù)坡、固坡手段.

表1 常用的生態(tài)防護(hù)措施

3 國(guó)內(nèi)常用的邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)

植物生態(tài)護(hù)坡已經(jīng)在公路、鐵路、河道等邊坡工程中廣泛使用，這種防護(hù)措施既能起到良好邊坡防護(hù)作用，又能改善工程環(huán)境，體現(xiàn)了公路建設(shè)中“安全、環(huán)保、舒適、和諧”的設(shè)計(jì)理念.生態(tài)防護(hù)與傳統(tǒng)的工程防護(hù)措施共同形成了邊坡工程植物防護(hù)體系.目前常用的生態(tài)防護(hù)措施及其特點(diǎn)見表1.

4 邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)在六潛高速公路中的應(yīng)用

4.1 工程環(huán)境

六潛高速公路起于六安市裕安區(qū)城南鎮(zhèn)二天門，終至潛山縣王河鎮(zhèn)新聯(lián)村，途經(jīng)六安、安慶兩市所轄的裕安區(qū)、霍山縣、岳西縣、潛山縣4個(gè)縣區(qū)，由北向南貫穿大別山區(qū)，全長(zhǎng)150公里.六潛高速公路為典型的山區(qū)高速公路，全線穿越大別山革命老區(qū)，有三分之二路線處在山嶺重丘區(qū)，大別山區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜；常年雨水充沛，冬季低溫持久.大別山屬北亞熱帶溫暖濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，具有典型的山地氣候特征，氣候溫和，雨量充沛.溫光同季，雨熱同季，具有優(yōu)越的山地氣候和森林小氣候特征，具備森林的氣候優(yōu)勢(shì).六潛高速公路與青山綠水和諧相融穿越磨子潭水庫(kù)路段，依山傍水，橋隧相連；途徑國(guó)家4A級(jí)天柱山風(fēng)景區(qū)保護(hù)區(qū)，7跨潛河，橋與自然景區(qū)和諧相融.

4.2 生態(tài)防護(hù)應(yīng)用

六潛高速公路在建設(shè)中應(yīng)用多項(xiàng)邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)，將生態(tài)高速理念完美地應(yīng)用工程的每一個(gè)細(xì)節(jié).項(xiàng)目從一開始，就明確了美觀舒適、環(huán)保和諧的建設(shè)目標(biāo).在工程建設(shè)中，采用“客土噴播”、“植被毯”草灌結(jié)合等方式，超前綠化路堤和路塹邊坡，保持與自然環(huán)境相協(xié)調(diào).對(duì)取棄土場(chǎng)、棄碴場(chǎng)，采用護(hù)墻、護(hù)坡、截水溝、排水溝等多種方式，減少水土流失，并因地制宜進(jìn)行整理綠化，以最大限度地恢復(fù)原來(lái)的自然環(huán)境.實(shí)施隧道洞門綜合綠化設(shè)計(jì)，采用隧道周邊自然草木進(jìn)行恢復(fù)綠化，以保持與自然同色同調(diào)和有效融為一體.工程建設(shè)中為了保護(hù)古樹，項(xiàng)目移植了一棵六百年柏樹，留存了一棵百年古楓樹.為了方便觀賞沿線美景，獨(dú)具匠心的建設(shè)者們還設(shè)置觀瀾、聽風(fēng)、望山3處觀景臺(tái)，觀景臺(tái)內(nèi)還設(shè)置了廣場(chǎng)、停車場(chǎng)、觀景亭，布設(shè)精巧、特色鮮明，周圍環(huán)境優(yōu)美，為過(guò)往司乘人員休息、欣賞景點(diǎn)提供了便利.如今驅(qū)車行駛在這條快速綠色通道上，一路盡情地欣賞青山綠水，路景交融的美景，仿佛使人置身于“車在路上行，人在畫中游”的意境.綠化防護(hù)效果見圖1和圖2.邊坡通過(guò)生態(tài)防護(hù)后，有效的減少了水土流失，改善了高速公路的行車環(huán)境.人為制造了無(wú)數(shù)個(gè)小階梯帶增加了適合植物生長(zhǎng)的面積，逐步地恢復(fù)自然植被，在綠化中同時(shí)起到了美化的作用[6]，有效地緩解了防護(hù)和環(huán)保以及公路景觀建設(shè)之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)高速的理念.

圖1 路塹邊坡格構(gòu)綠化防護(hù)

圖2 隧道口邊坡客土噴播

6 結(jié)束語(yǔ)

邊坡生態(tài)防護(hù)是公路工程的重要組成部分，采用合理的邊坡防護(hù)技術(shù)，可以達(dá)到節(jié)省工程費(fèi)用、美化環(huán)境和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的效果.在人們?cè)絹?lái)越重視環(huán)境保護(hù)和生存質(zhì)量的時(shí)代，生態(tài)防護(hù)儼然已經(jīng)成為邊坡防護(hù)的一種必然防護(hù)趨勢(shì)[7].

〔1〕譚少華,汪益敏.高速公路邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)研究進(jìn)展與思考[J].水土保持研究,2004,11(3):81-84.

〔2〕何青,王亞平,彭忠明,等.一種高效的高速公路石質(zhì)邊坡生物防護(hù)技術(shù)[J].交通科技,2004,(3):31-33.

〔3〕王代軍,胡貴馨,高潔.公路邊坡侵蝕及坡面生態(tài)工程的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].草原與草坪,2000,(3):22-24.

〔4〕譚煒，賈致榮，道路與鐵道工程中的邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)[J].甘肅科技,2007,23(2):164-166.

〔5〕交通部公路司.新理念公路設(shè)計(jì)指南[M].北京:人民交通出版社,2005.路,2004(8):179-182.

〔6〕周穎,曹映泓等,噴混植生技術(shù)在高速公路巖石邊坡防護(hù)和綠化中的應(yīng)用[J].巖土力學(xué),2001(9).

〔7〕楊曉華,王文生.土工格室生態(tài)護(hù)坡在黃土地區(qū)公路邊坡防護(hù)中的應(yīng)用[J].公路,2004(8):179-182.