基于生態(tài)防護的公路邊坡景觀提升技術(shù)淺析

翟文光，羅愛道，閻宗嶺

(1.重慶交通大學(xué)， 重慶　400074； 2.廣州大廣高速公路有限公司， 廣州　510050；

3.招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司， 重慶　400067)

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基于生態(tài)防護的公路邊坡景觀提升技術(shù)淺析

翟文光1,3，羅愛道2，閻宗嶺3

(1.重慶交通大學(xué)， 重慶400074； 2.廣州大廣高速公路有限公司， 廣州510050；

3.招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司， 重慶400067)

摘要：基于邊坡生態(tài)防護內(nèi)涵的論述，提出公路建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的影響及景觀美化提升思路。對19種生態(tài)防護技術(shù)的工藝原理、技術(shù)特點、適用范圍及景觀效果進行分析和比較，給出生態(tài)防護中植物的選擇和搭配方法，其對公路邊坡防護、路域生態(tài)環(huán)境的修復(fù)及景觀提升具有指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：公路；邊坡；生態(tài)防護；景觀提升

近十幾年來，我國公路建設(shè)快速發(fā)展，但公路的建造也對沿線自然景觀、生態(tài)環(huán)境造成了一定程度的破壞，改變了路域自然地貌特征。傳統(tǒng)公路建設(shè)往往只注重技術(shù)方面的可行性和短期的經(jīng)濟效益，側(cè)重于公路的安全、舒適、迅速等功能，而忽略了公路沿線環(huán)境因素和邊坡的生態(tài)問題，缺乏對生態(tài)效益和社會效益的長久考慮，以至出現(xiàn)嚴(yán)重的水土流失，導(dǎo)致邊坡坍塌、滑坡、泥石流等嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，使公路運營成本大幅度上升。為此，公路決策者和工程技術(shù)人員必須注重公路建設(shè)與生態(tài)環(huán)境的和諧統(tǒng)一，科學(xué)地處理公路邊坡防護所涉及的問題。

工程實踐證明，傳統(tǒng)工程防護方式雖在一定程度上能夠起到邊坡治理與加固的作用，但對公路沿線自然景觀會造成嚴(yán)重破壞，不利于環(huán)境保護和生態(tài)平衡。因此，對于新時期的公路建設(shè)，人們提出了“暢、安、舒、美”的新要求。其中，“美”是從生態(tài)美學(xué)的角度，要求生態(tài)環(huán)境美、景觀協(xié)調(diào)美：一方面，使公路與沿線自然景觀相融合，做到“路中有景，景中有路”；另一方面，使公路與自然生態(tài)系統(tǒng)相融合，建設(shè)“生態(tài)型”公路。

1邊坡生態(tài)防護內(nèi)涵

邊坡生態(tài)防護指應(yīng)用系統(tǒng)生態(tài)學(xué)原理，在邊坡植被建立后，對受損的公路邊坡重建穩(wěn)定的生產(chǎn)者、消費者與分解者，實現(xiàn)邊坡生態(tài)學(xué)物質(zhì)與能量自循環(huán)的一種防護措施[1]。具體講，生態(tài)技術(shù)護坡指單獨使用植物或植物與非生命材料(礦料、砌石、圬工等)相結(jié)合的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的純工程防護，主要通過植物根系與土壤之間的附著力(深根的錨固作用和淺根的加筋作用)及根莖之間的相互纏繞作用來提高邊坡的抗沖刷和侵蝕能力。不僅對邊坡有防護和加固作用，而且也對公路沿線生態(tài)環(huán)境進行保護、恢復(fù)和改善。

2公路建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的影響及景觀美化思路

2.1公路建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的影響

2.1.1對水土流失的影響

1) 公路建設(shè)中，土石方開挖勢必對沿線原有地物地貌、地面植被造成一定程度的破壞，形成的裸露地面極易受到雨水的打擊、沖刷作用及地表徑流的影響，造成水土流失。

2) 施工過程中產(chǎn)生的棄渣、棄土結(jié)構(gòu)松散，若處置不當(dāng)，可能會受到暴雨的沖刷，造成新的水土流失。

3) 公路沿線的臨時性施工設(shè)施如施工便道、預(yù)制場、施工營地等，破壞了原地面植被，更易受到暴雨的沖刷和雨水的侵蝕作用，造成水土流失。

2.1.2對地質(zhì)災(zāi)害的影響

公路建設(shè)和運營期間可能出現(xiàn)邊坡崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害[2]。由于公路建設(shè)離不開填挖方作業(yè)，故路基的高填深挖必然對原有地質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大影響，加之水土流失影響，可能產(chǎn)生一系列新的地質(zhì)災(zāi)害。

2.1.3對生態(tài)系統(tǒng)的影響

公路建設(shè)中的各種施工活動造成地表植被被破壞，改變了原地面的自然結(jié)構(gòu)，使土地的原始功能永久性喪失。有些公路截斷了公路周圍動物的生活區(qū)域，改變了它們的生活路徑及生存環(huán)境，甚至可能導(dǎo)致一些珍稀動物滅絕[3]。

2.2生態(tài)防護及景觀美化思路

公路規(guī)劃與建設(shè)過程中，在注重道路安全、舒適、經(jīng)濟、耐久的同時，要引入生態(tài)、環(huán)保、綠色和美化的新概念。這不僅是黨的“十八大”關(guān)于“大力推進生態(tài)文明建設(shè)”的新要求，也是可持續(xù)發(fā)展思想在公路工程建設(shè)中的新體現(xiàn)。因此，決策者與工程設(shè)計人員進行設(shè)計時，應(yīng)把景觀美化及提升作為一項重要內(nèi)容加以考慮。

公路景觀美化設(shè)計強調(diào)公路與沿線自然環(huán)境的高度協(xié)調(diào)，在滿足人們靜態(tài)視覺、動態(tài)視覺要求的同時，實現(xiàn)與生態(tài)環(huán)境的和諧統(tǒng)一。公路沿線的美化設(shè)計，一定程度上可以減小公路對沿線生態(tài)環(huán)境造成的不利影響，避免公路項目完成后對自然景觀重新進行恢復(fù)與改造，從而滿足國民經(jīng)濟建設(shè)要求和人民日益增長的公路交通資源需要[4]。景觀美化具有以下功能。

1) 滿足司乘人員的交通心理與視覺要求，以避免駕駛疲勞，提高行車安全。

2) 改善單調(diào)的公路景觀，使公路和周圍環(huán)境更加協(xié)調(diào)、統(tǒng)一。

3) 有利于恢復(fù)自然，保護環(huán)境，維持生態(tài)平衡。

4) 有助于涵養(yǎng)水源，防止水土流失，避免地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。

5) 有助于降低噪聲污染，凈化空氣。

3公路邊坡生態(tài)防護形式與比較

3.1防護形式

近年來，隨著公路建設(shè)進程加快，生態(tài)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，其防護形式也越來越多。根據(jù)不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)，生態(tài)防護可分為以下幾種類型。

1) 按防護結(jié)構(gòu)的作用，即有無支擋作用，可將生態(tài)防護分為直接防護、間接防護及二者相結(jié)合的形式。直接防護指利用支擋物對邊坡進行加固防護，間接防護指一般的坡面生態(tài)防護，見圖1。

圖1邊坡生態(tài)防護分類(按防護結(jié)構(gòu)作用)

2) 按邊坡巖土體類型，可將生態(tài)防護劃分為土質(zhì)邊坡防護、巖質(zhì)邊坡防護，這是工程中常見分類方式，見圖2。

3) 按景觀營造方式，可將生態(tài)防護分為草本防護、灌木防護、喬本防護。單純的草本防護和灌木防護往往不能起到良好的護坡效果，故工程上常采用二者相結(jié)合的方式，以達到持久護坡、改善沿線景觀的目的。

圖2邊坡生態(tài)防護分類(按巖土體類型)

3.2防護特點

3.2.1種草護坡

種草護坡是在坡面播撒草種的一種傳統(tǒng)邊坡生態(tài)防護措施，主要依靠根系與坡面土壤間的附著力(主要指淺根的加筋作用)固土護坡。該方法操作簡單，造價低廉，但草籽易受雨水沖刷，成活率較低，因此常造成坡面沖溝、水土流失等一系列邊坡病害，防護效果不佳，后期養(yǎng)護成本高。

3.2.2平鋪草皮

平鋪草皮是在坡面上直接鋪設(shè)天然草皮或草毯的一種傳統(tǒng)邊坡生態(tài)防護措施。該方法成坪時間短，護坡功效快，施工簡單，造價低廉，但新鋪草皮易受各種自然災(zāi)害影響，前期養(yǎng)護管理困難。

3.2.3木本植物防護

單獨的木本植物防護效果較差，工程中常使用“喬木+灌木+草本植物”或“灌木+草本植物”的混播組合方式進行護坡。采用該方法護坡可增加群落結(jié)構(gòu)層次，促進生物多樣性，且各植物間形成優(yōu)勢互補，起到持久防護的作用。

3.2.4三維植被網(wǎng)護坡

三維植被網(wǎng)護坡是以三維網(wǎng)作為固土與防止沖刷的筋材，為植物的生長提供空間，并結(jié)合液壓噴播技術(shù)進行噴植綠化。該方法工藝簡單，固土性能優(yōu)越，且三維網(wǎng)可做成塊狀草皮進行移植，能夠滿足一些快速邊坡防護工程的需要。

3.2.5植生帶護坡

植生帶護坡是將帶有草種、肥料、保水劑等的植生帶固定于坡面并進行養(yǎng)護的施工技術(shù)。其特點是造價低廉，后期養(yǎng)護成本低；播種均勻，可有效防止種籽流失，出苗率高；綠化迅速，成坪美觀。

3.2.6液壓噴播植草護坡

液壓噴播植草護坡是將草籽、肥料、粘著劑、紙漿、土壤改良劑、色素等按一定比例拌和攪勻，通過機械加壓噴射到邊坡坡面而完成植草施工[5]。該方法機械化程度高，施工速度快，草籽噴播均勻，植被易成活，建植速度快，綠化效果顯著。其缺點是營養(yǎng)土拌和復(fù)雜，要求品質(zhì)高。

3.2.7噴混植生植物護坡

噴混植生植物護坡是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)[5]。其特點是機械化程度高，建坪速度快；草坪生長均勻、致密，防護效果好；適應(yīng)性強，應(yīng)用范圍廣；造價低，并節(jié)省后期養(yǎng)護成本。

3.2.8草包技術(shù)

草包技術(shù)是將植物種子播撒在2層無紡布中間，并采用行縫、針刺及膠粘等工藝制成草包并填充土壤，將其壘積于坡面，形成植被[6]。該技術(shù)工藝簡單，施工便捷，造價低廉。但草包易受土壤和雨水的侵蝕作用，不僅不能滿足植物生長所需的養(yǎng)分，而且還增加了后期養(yǎng)護成本，植被覆蓋率低，景觀效果不明顯。

3.2.9TBS植被技術(shù)

TBS植被技術(shù)是使用經(jīng)改進的混凝土噴射機將拌和均勻的厚層基材混合物噴射到巖石坡面上，達到護坡和改善生態(tài)環(huán)境的目的[7]。該方法應(yīng)用范圍廣，可有效抑制水土流失，護坡效果好。與傳統(tǒng)的護坡技術(shù)相比，其可節(jié)省投資20%左右，經(jīng)濟效益顯著。

3.2.10客土噴播技術(shù)

客土噴播技術(shù)是將客土、纖維、保水劑、長效緩釋性肥料和種子等按一定比例配合并加入專用設(shè)備中充分混合攪拌后，通過機械噴射到坡面上形成所需要的生育基礎(chǔ)[8]。該方法適用于普通條件下綠化效果較差，甚至不具備植物生長條件的特殊邊坡。其特點是植物成活率高，可快速覆蓋坡面，防護效果好；經(jīng)濟美觀，具有較高的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。

3.2.11蜂巢式網(wǎng)格植草護坡

蜂巢式網(wǎng)格植草護坡是將預(yù)制的混凝土框磚拼鋪于坡面，形成蜂巢式網(wǎng)格，然后在網(wǎng)格內(nèi)覆蓋種植土，于其中栽植植物或種草的邊坡防護技術(shù)。混凝土框磚能有效減小雨滴的擊打作用，減小坡面水流速率，避免沖刷，保護植草生長。其缺點是造價較高，固土效果相對較差。

3.2.12OH液植草方法

OH液植草方法是將OH液與水按一定比例稀釋后同草籽一起噴灑于坡面，將邊坡表土固結(jié)成彈性固體薄膜，進行植草護坡[9]。該方法施工簡便，無需后期養(yǎng)護，綠化效果好。但OH液工程造價較高，限制了其推廣應(yīng)用。

3.2.13打樁編柵植生法

打樁編柵植生法是將具有萌芽力的木椿打入土中，并將竹片、PE、鐵絲網(wǎng)等材料編制成柵，再以噴植法或植生帶法予以植生覆蓋，穩(wěn)定坡面[10]。木樁本身可萌芽、生長，具有固土及綠化的作用。打樁編柵植生法已在臺灣地區(qū)得到應(yīng)用，并取得了良好的工程效果，但目前國內(nèi)應(yīng)用較少。

3.2.14藤本植物方法

藤本植物方法是通過開挖栽種穴，栽植藤本植物，以遮掩生硬的圬工砌體，達到護坡和美化環(huán)境的目的。該方法施工便捷，成本低，護坡速度快，但形成的群落不穩(wěn)定，生態(tài)效益低。

3.2.15生態(tài)石籠方法

在傳統(tǒng)石籠防護的基礎(chǔ)上，向石塊之間的縫隙中充填泥土并播種草籽，為植物生長提供培土空間，從而形成一個綠色柔性護面。其特點是無需重型機械和熟練的施工人員，易于施工；石籠本身十分透水，無需另設(shè)排水設(shè)施；網(wǎng)籠結(jié)構(gòu)可提供植物生長的條件，維護自然生態(tài)環(huán)境，因而與周圍景觀更加融洽[11]。

3.2.16生態(tài)植被毯方法

生態(tài)植被毯方法是將生態(tài)纖維氈層置于無紡布層之上，2層無紡布之間夾有草籽、保水劑和肥料等，施工時需將夾層內(nèi)的混合物固定。其特點是工藝簡單，施工便捷；抗沖刷、抗蝕能力強；植被毯的原材料主要為廢棄秸稈，可變廢為寶，經(jīng)濟環(huán)保。

3.2.17土工格室植草護坡

土工格室由強化的HDPE片材料組成，將其鋪設(shè)于坡面，往格室內(nèi)填充種植土，并按設(shè)計配合比撒播草種。其特點是土工格室聯(lián)接方便，施工速度快；受格室片材制約，一定程度上可減小坡面徑流的影響和水流沖刷作用，有利于保持水土。

3.2.18輪胎護坡

輪胎護坡是將廢棄輪胎置于坡面，將其固定，覆蓋客土，并在輪胎中央位置播種或栽植。其特點是“變廢為寶”，具有良好的經(jīng)濟效益；一定程度上可減少“黑色污染”，利于環(huán)保；固土量大，保水性能好[12-13]。

3.2.19草棒技術(shù)

草棒技術(shù)是把草棒按一定間距固定在坡面上，覆蓋客土，并播種或栽植。其特點是工藝簡單，施工方便，但植物的生長與分布不均勻，且草棒抗土壤和雨水侵蝕差，后期養(yǎng)護成本高。

3.3比較結(jié)果

對上述19種常見生態(tài)防護技術(shù)的工藝原理、技術(shù)特點、適用范圍及景觀效果進行了比較和總結(jié)，見表1。

4公路邊坡生態(tài)防護的植物選擇

4.1植物選擇的原則及要求

根據(jù)“因地制宜，適地種樹”的原則，植物的選擇和配置應(yīng)與當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境相適應(yīng)，并注意種間關(guān)系的協(xié)調(diào)性和互補性。邊坡防護的植物應(yīng)滿足以下要求。

1) 適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂颍婺芰?，成活率高?/p>

2) 根系發(fā)達，固土效果好。

3) 繁殖容易，易獲得植物種子或幼苗。

4) 抗病害能力強，易修剪，便于管理。

4.2適合作為邊坡綠化的植物

4.2.1草本類

草本植物是目前我國公路邊坡生態(tài)防護中采用較多的一種植物類型。該類植物一般具有生長快、根系發(fā)達、護坡效果明顯、種植方便、費用低廉等優(yōu)點，適用于一般坡地及巖質(zhì)邊坡。由于其根系相對較淺，因此不適宜在年降雨量大的高陡變坡地區(qū)種植。我國公路邊坡生態(tài)防護中使用較多的草本植物[14]有白三葉、地毯草、羊茅、節(jié)水草、狗牙根、二月蘭、小冠花、黑麥草等。

4.2.2灌木類

由于灌木植物生長期長，植被難以迅速覆蓋地表，種植初期往往不能起到很好的護坡效果，因此，工程上常采用草本與灌木植物混合種植的方式進行護坡。初期以草本植物防護為主，后期以灌木植物防護為主，從而形成優(yōu)勢互補，達到迅速持久護坡、恢復(fù)自然、改善景觀的目的。我國常使用的護坡灌木植物[15]主要有沙棘、錦帶花、迎春、胡枝子、紫穗槐、坡柳等?！安莨嘟M合”的護坡形式主要適用于高陡、易受侵蝕和風(fēng)化的土質(zhì)邊坡。

表1　19種公路邊坡生態(tài)防護形式與比較

4.2.3喬木類

喬木類植物具有涵養(yǎng)水源、防風(fēng)固沙、保持水土、凈化空氣、儲備資源的作用，適合于坡度較緩的土質(zhì)邊坡、強風(fēng)化的軟巖邊坡，或周圍為山地、丘陵、森林的環(huán)境[16]?？捎糜谶吰律鷳B(tài)防護的喬木類植物主要有山合歡、漆樹、刺槐、油松等。

4.2.4藤本類

藤本植物對巖質(zhì)邊坡、土石混合邊坡和高陡邊坡具有極強的適應(yīng)性，常用于邊坡的垂直綠化。邊坡防護常用的藤本植物[17]有爬山虎、常春藤、扶芳藤、葛藤等。

5結(jié)束語

雖然生態(tài)防護理念和技術(shù)已經(jīng)逐漸深入，但在生態(tài)功能設(shè)計、生態(tài)護坡技術(shù)模式及邊坡景觀美化等方面的研究尚有諸多不足之處。生態(tài)防護不僅僅是邊坡綠化，而是更應(yīng)強調(diào)生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)與重建、景觀的美化與提升。本文對生態(tài)防護技術(shù)在邊坡景觀提升方面的探析可供今后公路邊坡生態(tài)防護及景觀改善參考。

參 考 文 獻

[1]郝巖松，王國兵，萬福緒.我國高速公路生態(tài)邊坡的建設(shè)及生態(tài)評價[J].水土保持研究，2007，14(4)：257-262.

[2]王衛(wèi)東.基于GIS的區(qū)域公路地質(zhì)災(zāi)害管理與空間決策支持系統(tǒng)研究[D].長沙：中南大學(xué)，2009.

[3]周帥.中醫(yī)藥用動物資源物種滅絕生態(tài)風(fēng)險的防范與法制完善—以黑熊活體取膽為例[C]//2011年中國法學(xué)會環(huán)境資源法學(xué)研究會(年會)論文集(第二冊).重慶：重慶大學(xué)，2011.

[4]覃天巨，盧海華，王振軍.淺析高速公路上邊坡生態(tài)防護[J].湖南交通科技，2011(4)：73-78.

[5]譚遠發(fā).鐵路路基邊坡綠色防護技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用[J].鐵道工程學(xué)報，2001(1)：35-40.

[6]趙警衛(wèi)，蘆建國，王榮華.七種生態(tài)護坡在高速公路邊坡的應(yīng)用效果[J].公路，2006(1)：201-204.

[7]王元.巖石邊坡TBS植被護坡設(shè)計與施工[J].公路交通技術(shù)，2004(5)：127-129.

[8]呂大偉，楊永紅.客土噴播技術(shù)在山區(qū)高速公路邊坡防護綠化中的應(yīng)用[J].公路交通技術(shù)，2006(3)：141-145.

[9]吉文麗，李衛(wèi)忠，郝紅科，等.噴射綠化技術(shù)及其在水土保持中的應(yīng)用[J].水土保持研究，2006，12(6)：150-152，158.

[10]黃瓊彪.符合生態(tài)工法之林道植生工程技術(shù)[J].水土保持研究，2003，10(4)：225-230.

[11]張俊斌.臺灣生態(tài)工程材料之應(yīng)用與評估[J].中國水土保持科學(xué)，2007，5(1)：97-104.

[12]蘆建國，于冬梅.高速公路邊坡生態(tài)防護研究綜述[J].中外公路，2008(5)：29-32.

[13]姚宇，檀心福.生態(tài)防護技術(shù)在寧杭高速公路邊坡防護中的運用[J].公路，2005(3)：89-92.

[14]王榮華，趙警衛(wèi).我國高速公路邊坡生態(tài)防護研究進展及發(fā)展趨勢[J].公路，2007(11)：199-202.

[15]李建偉.河北省山區(qū)公路邊坡生態(tài)防護系統(tǒng)研究[D].上海：同濟大學(xué)，2007.

[16]曹興松，劉世雄，章夢濤，等.西南紅層軟巖公路邊坡生態(tài)防護中的植物選擇和配置研究[J].公路，2013(3)：191-195.

[17]潘穎，黃龍顯.重慶地區(qū)的路基邊坡防護初探[J].路基工程，2007(6)：148-150.

Analysis of Techniques for Improvement of Highway Slope Landscapes Based on Ecological Protection

ZHAI Wenguang1, 3, LUO Aidao2, YAN Zongling3

Abstract:Based on the discussion of intension of ecological protection of side slopes, this paper proposes influences of highway construction on ecological environment and ideas for landscaping improvement. The paper analyzes and compares technological principles, technical features, applicable scopes and landscape effects of 19 ecological protection techniques and presents the methods to select and match plants in ecological protection, which play a role of guidance for highway slope protection, restoration for ecological environment in highway area and landscape improvement.

Keywords:highway; side slope; ecological protection; landscape improvement

文章編號：1009-6477(2016)01-0134-06

中圖分類號：U416.1+4

文獻標(biāo)識碼：B

作者簡介：翟文光(1990-)，男，河南省商丘市人，碩士研究生。

收稿日期：2015-08-17

基金項目：國家科技支撐計劃項目(2015BAK09B01)

DOI:10.13607/j.cnki.gljt.2016.01.030