打穴鉆孔植營養(yǎng)缽苗技術(shù)在高速公路邊坡生態(tài)防護中的應用

仝曉輝，鄧晟輝，魏建群

(1.陜西省交通規(guī)劃設計研究院，陜西西安 710068;2.長安大學公路學院，陜西西安 710064;3.新疆電力設計院，新疆烏魯木齊 830002)

隨著陜西省高等級公路建設從平原轉(zhuǎn)向山區(qū)，公路邊坡生態(tài)防護工作日益受到各方面的關注。特別是近幾年，高速公路與高速鐵路等交通基礎設施建設的跨越式發(fā)展，給陜西境內(nèi)路域走廊帶的生態(tài)環(huán)境造成了不可避免的影響，導致了原生植被破壞、水土流失、土地分割等生態(tài)環(huán)境問題［1］。山區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，山區(qū)公路邊坡植被恢復將成為當前及今后一個時期公路建設的重點和難點，公路建設在環(huán)境保護方面面臨的問題將更為復雜［2］。根據(jù)陜西省工程建設的實際情況，針對開挖邊坡容易誘發(fā)山體滑坡、造成水土流失的問題，參照省內(nèi)外邊坡防護所取得的研究成果，結(jié)合全省近年來公路邊坡防護的經(jīng)驗和教訓，綜合考慮防護效果、環(huán)境美化及環(huán)保效益，合理應用工程措施與植物防護，采用科學有效的生態(tài)植被恢復建植技術(shù)，建立可適性強的生態(tài)防護體系來提高邊坡防護技術(shù)水平，對保證公路安全與通暢、維持路域生態(tài)系統(tǒng)的平衡有著重要意義。

1 陜西路塹邊坡環(huán)境狀況

1.1 高速公路環(huán)境特點

(1)土壤立地條件差。高速公路土壤失水快，空氣干燥，水汽蒸發(fā)快，干旱是高速公路植被恢復面臨的最大問題。

(2)高速公路上車流量較大，污染較嚴重。行駛中的汽車排放的大量有害氣體污染周圍環(huán)境，對植物生長產(chǎn)生諸多不利影響。

(3)養(yǎng)護灌溉難。陜西的高速公路經(jīng)過的地區(qū)多為黃土高原、溝壑和丘陵區(qū)，這些地區(qū)干旱缺水，養(yǎng)護條件差，灌溉條件極為不利。

1.2 高速公路路塹邊坡的特點

陜西地區(qū)的高速公路跨越三類不同地貌區(qū)域，走廊帶的綠化種植環(huán)境不僅要受到高速公路本身氣候環(huán)境和土壤條件的影響，同時還要受到西北地區(qū)典型氣候的影響及陜西南北氣候差異的制約。陜西省黃土地區(qū)生態(tài)條件十分脆弱，干旱少雨、土壤貧瘠、坡面土壤堅硬，路塹邊坡坡面易產(chǎn)生沖刷、剝落、局部滑塌等破壞。

2 陜西路塹邊坡防護形式比較

陜西省高速公路路塹邊坡常見的防護形式見表1。

根據(jù)施工現(xiàn)場情況、施工難易程度、表現(xiàn)效果、養(yǎng)護管理及造價等，對表1中的幾種邊坡生態(tài)防護形式進行比較表明，這幾種形式均有各自的優(yōu)勢，也是在施工中常見的具有典型生態(tài)防護功能的施工技術(shù)。經(jīng)綜合比較，打穴鉆孔植營養(yǎng)缽苗技術(shù)具有成本低、覆蓋速度快、效果好、易養(yǎng)護等特點，值得普遍推廣應用。

3 打穴鉆孔植營養(yǎng)缽苗技術(shù)

3.1 適宜的坡面類型［3］

打穴鉆孔植營養(yǎng)缽苗技術(shù)適用于整體坡面較穩(wěn)定的邊坡以及土質(zhì)、砂土質(zhì)邊坡，常用坡率1∶1.5～1∶0.75，與工程措施結(jié)合坡率可為 1∶0.75 ～1∶0.5。

3.2 施工工藝

(1)使用的工具。打穴鉆孔所用的設備、工具有:發(fā)電機、電纜、電鉆(或采用洛陽鏟人工打穴鉆孔)及保險繩索。

表1 陜西省高速公路路塹邊坡常見防護形式對比

(2)施工工序。主要包括坡面搭架(鋼架、竹架)、栽植穴打點、鉆穴、放置營養(yǎng)缽容器苗等工序。

(3)打穴鉆孔。邊坡綠化栽植孔必須按照梅花形布置，孔深控制在30 cm，孔徑10 cm;栽植孔應有一定豎直度，穴孔與坡面的角度以接近90°為宜，這樣有利于打穴鉆孔和草灌正常生長，提高栽植孔蓄水保水能力及邊坡的穩(wěn)定性。

(4)栽植。先在孔內(nèi)施肥，然后回填10～15 cm種植土，再放置營養(yǎng)缽;最后撒播混合草種，再覆2 cm左右營養(yǎng)土即可。

(5)營養(yǎng)土配置。用充分熟化的種植土，與磷肥、尿素、二胺、殺蟲劑及保水劑等充分混合均勻，過篩濾去草根、石礫等雜物，并使其保持相當?shù)臐穸龋b袋封存待用。

(6)養(yǎng)護。澆水養(yǎng)護時由坡面自下而上噴灌，注意保護坡面，確保坡面不受沖蝕。

3.3 植物種選擇

生態(tài)防護的關鍵是因地制宜地進行植物選擇，由于陜西大部分是干旱、半干旱地區(qū)，降雨量小，加上建設高速公路后土壤的養(yǎng)分貧瘠、保水性較差，因此在選擇綠化植物時應考慮耐旱、耐瘠薄、耐寒品種，同時結(jié)合植物的生態(tài)習性和恢復作用進行選擇。目前采用最多的是豆科、禾本科植物，營養(yǎng)缽苗有紫穗槐、檸條等，草種有小冠花、紫花苜蓿、高羊茅等，復合種植，此外可因地制宜地選擇一些一年生或多年生的野花，這些植物品種綜合考慮了根系發(fā)達、易繁殖、易成活、抗逆性強、耐貧瘠以及適應當?shù)赝寥篮涂纱址殴芾淼葍?yōu)點。

3.4 具體設計

植物種選用當?shù)剡m生的紫穗槐或檸條，打孔密度按9、12或16穴/m2，每穴栽植紫穗槐或檸條營養(yǎng)缽苗2株，穴孔直徑為0.10 m，穴孔深度為0.25 m，穴孔間距以現(xiàn)場試驗為準;其營養(yǎng)缽苗用營養(yǎng)土、營養(yǎng)缽(直徑0.08 m、高0.15 m)在苗床內(nèi)育苗，當苗木蓬徑達到0.15 m時，預先在穴孔內(nèi)加足營養(yǎng)土后再栽入穴孔內(nèi)，澆足底水，以確保成活率。打穴鉆孔植營養(yǎng)缽苗設計圖見圖1。

4 工程應用實例

目前，打穴鉆孔植營養(yǎng)缽苗技術(shù)已在陜西省多條高速公路的邊坡上普遍應用，已建成項目包括潼關—臨潼高速公路改擴建工程、西安咸陽國際機場專用高速公路工程及黃陵—延安、榆林—綏德、西安—商州等高速公路工程，在建項目包括延安—志丹—吳起、銅川—黃陵第二通道等高速公路工程。對不同類型邊坡生物防護生長情況的分析表明，路塹邊坡生態(tài)防護實施時間應與路基施工同步，尤其是路塹邊坡開始成形后，應及時進行綠化，這樣不僅項目建成后總體效果好，而且對上邊坡的水土保持及邊坡穩(wěn)定具有十分重要的作用。

通過考察工程實例，研究施工工藝，對比工程造價，認為打穴鉆孔植營養(yǎng)缽苗技術(shù)具有施工快捷、效果明顯、造價低且適宜推廣等優(yōu)點。

4.1 案例Ⅰ——潼關至臨潼高速公路改擴建工程路塹邊坡生態(tài)恢復實施效果

該項目綠化工程于2009年6月進場施工，2010年11月建成通車。其上邊坡采用打穴鉆孔植營養(yǎng)缽苗技術(shù)，選用紫穗槐苗，撒播混合草種。圖2(a)為施工打穴鉆孔后坡面，圖2(b)為施工養(yǎng)護6個月后的栽植效果。

圖2 潼關—臨潼高速公路改擴建工程路塹邊坡

4.2 案例Ⅱ——西安咸陽國際機場專用高速公路路塹邊坡生態(tài)恢復實施效果

該項目2006年11月開工，2009年7月建成通車。其上邊坡采用打穴鉆孔植營養(yǎng)缽苗技術(shù)，選用紫穗槐苗，撒播混合草種。圖3(a)為施工打穴鉆孔后坡面，圖3(b)為通車后效果。

4.3 案例Ⅲ——西安—商州第二通道高速公路路塹邊坡生態(tài)恢復實施效果

該項目綠化工程2010年8月進場施工，其上邊坡采用打穴鉆孔植營養(yǎng)缽苗技術(shù)，選用紫穗槐苗，撒播混合草種。圖4(a)為打穴后施工現(xiàn)場，圖4(b)為施工5個月后栽植效果。

4.4 案例Ⅳ——榆林—綏德高速公路路塹邊坡生態(tài)恢復實施效果

該項目綠化工程2010年11月進場施工，其上邊坡采用打穴鉆孔植營養(yǎng)缽苗技術(shù)，選用紫穗槐苗，撒播沙打旺、花棒混合草種。圖5(a)為施工原有坡面，圖5(b)為施工4個月后栽植效果。

5 結(jié)論與討論

圖5 榆林—綏德高速公路路塹邊坡

為了克服不良氣候和不利栽植季節(jié)給工程施工帶來的困難，確保生態(tài)防護的最佳效果，陜西已建及在建項目大量采用了打穴鉆孔植營養(yǎng)缽苗技術(shù)施工。通過在陜西高速公路項目中實施該技術(shù)和后期觀測，結(jié)合邊坡植物生長情況調(diào)查，同時考慮到后期養(yǎng)護及工程造價，綜合對比分析后，筆者總結(jié)了以下幾點體會:

(1)造價低、效率高、綠化效果好。能在土建施工完成后迅速恢復自然地貌與施建工程接合部的生態(tài)環(huán)境，使施建工程融于周圍自然的生態(tài)環(huán)境。

(2)機械化程度較高，施工速度快。因坡面陡、硬度大，故施工難度大，而開發(fā)應用的電動鉆穴器使用的特制鉆頭可在坡面上鉆出直徑為8～10 cm、深為20 cm左右的栽植穴，比使用農(nóng)用小鏟和洛陽鏟挖穴可提高工作效率5～8倍。

(3)施工人員投入少、施工效率高。一個施工班組只需6～8人，每天每個臺班可以完成作業(yè)面400～500 m2。

(4)選用鄉(xiāng)土樹種。紫穗槐抗逆性強，根系發(fā)達，分級較多，橫向延伸能力強，其根瘤菌能改良土壤，并具有很強的抗病蟲、抗煙和抗污染能力，是涵養(yǎng)水源、保持水土的先鋒樹種。宜選擇當年秋季或翌年春季栽植，由于其根系發(fā)達，萌芽性強，通常栽植后6個月生長量達30～50 cm，一年后生長量達1 m以上，平茬后翌年可達2 m以上。

(5)與裸根苗相對比，營養(yǎng)缽育苗成活率高、生長快，且每平方米可降低直接工程費1.8元。據(jù)調(diào)查，6月份栽植的營養(yǎng)缽苗比同期栽植的裸根苗成活率提高40%，生長量高一倍，且長勢較好，當年覆蓋率達到95%以上，從根本上解決了夏季施工難的問題，其綠化和防護功能都達到了預期效果。

上述工程實例表明，在關中、陜北和陜南坡面為黃土和砂土的山區(qū)路段，其上邊坡植被恢復采用打穴鉆孔植營養(yǎng)缽苗技術(shù)，通常只要保證植物能生長6個月，就基本可以達到植被恢復、坡面郁閉，且有較好的綠化效果，同時具有造價低、效率高、機械化程度較高、綠化覆蓋快且效果明顯等優(yōu)點。因此，針對黃土及砂土地區(qū)路塹邊坡防護，采用打穴鉆孔植營養(yǎng)缽苗技術(shù)可取得良好的邊坡生態(tài)防護效果和景觀效果，這對于黃土地區(qū)公路建設中的邊坡植被恢復具有一定的借鑒意義。

［1］周德培，張俊云.植被護坡工程技術(shù)［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［2］汪偉剛，陳露，王丹，等.自然和諧的挖方邊坡植被恢復技術(shù)——以湖南省韶山高速公路挖方邊坡植被恢復為例［C］//蔣樹屏，鄧衛(wèi)東.全國山區(qū)公路環(huán)境與巖土工程學術(shù)會議論文集.北京:人民交通出版社，2008.

［3］李建強.黃土路塹邊坡鉆穴栽植容器苗綠化固坡試驗研究［J］.防護林科技，2004(5):18-20.