淺析公路邊坡植物防護技術(shù)

（重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院， 重慶 400000）

1 植物防護優(yōu)缺點比較

1.1 植物防護優(yōu)點

植物護坡防護技術(shù)最突出的優(yōu)點就是具有生態(tài)性，植物一旦成活其在保持生態(tài)間的平衡、涵養(yǎng)水源、保持水土、改善生態(tài)環(huán)境、改善氣候、凈化空氣有著非常突出的作用[2]，此外，其根系能夠迅速的扎入土中并擴散生長，從而在一個因工程建設(shè)而被破壞的生態(tài)環(huán)境中快速建立起一個新的植物群落，最大限度的減少了因工程建設(shè)對當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)造成的破壞。而且，隨著時間的增長，植物定根存活以后這個新創(chuàng)造出來的生態(tài)系統(tǒng)會越來越穩(wěn)定，植物根系也會不斷發(fā)展延伸，特別是采用不同植物根系相互搭配時，根系在生長的同時在橫向和豎向兩個方向上會相互盤結(jié)纏繞，其固土防護坡體的作用也會越來越強；植物護坡第二個突出的優(yōu)點就是其經(jīng)濟效益，傳統(tǒng)的工程防護主要利用堆砌混凝土、磚塊、石塊或其他材料對邊坡進行防護[3]需要消耗大量的混凝土和水泥，造價較高，而植物防護選擇本土常見的成本較低的灌草植物作為護坡植物或者采用草種播撒護坡其成本經(jīng)計算后每平方米不足工程防護成本的1/10[4]。植物護坡還有一個優(yōu)點就是其道路美化作用，長時間的駕駛會使駕駛員產(chǎn)生疲勞的感覺特別是長時間的直線行駛，而如果采用植物護坡選用高矮不同的植物產(chǎn)生不同的層次搭配或者采用顏色不同的灌草搭配不僅可以美化道路景觀減輕緩解駕駛員的疲勞感還有利于行車安全。

1.2 植物防護缺點

植物防護也有一些缺點，其一就是植物播種后，也就是嫩苗期植株自身比較脆弱，在初期不能很好地抵御外界的不良環(huán)境，需要采取一定措施對植物嫩苗進行養(yǎng)護，例如遮陽和澆水。而公路大多路線綿長且地形復(fù)雜多變有很大一部分在野外，使得對植株的養(yǎng)護變得較為困難。其二就是一些草本植物在開花結(jié)籽后容易死亡，草本植物結(jié)籽后會逐漸枯萎然后被分解消散，從而裸露出邊坡土體使邊坡土層容易受到外界條件的影響減弱植物防護的效果。在風比較大的地區(qū)或者地段盡量不選擇大型喬木或者枝葉較繁茂的灌木，枝葉過于繁茂的護坡植物容易受到較大的風荷載從而影響邊坡的穩(wěn)定性，嚴重時甚至產(chǎn)生邊坡失穩(wěn)滑坡現(xiàn)象。植物護坡技術(shù)還有個缺點就是當工程項目在環(huán)境惡劣不適合植被生長的地區(qū)時，無法使用植物護坡，或者使用了植物護坡效果甚微。

2 植物防護作用機理

植物坡面防護的作用機理可分為植被根系的力學(xué)作用和植被的水文效應(yīng)兩大部分，兩個方面共同協(xié)作增加邊坡土體的穩(wěn)定性。

2.1 植被根系力學(xué)作用

對于普通土層來說，植物根系與土壤有著相對較大的摩擦力具有很好的抗拉強度，而且根的直徑越細其抗拉強度越高[9]，根系直徑越小除了具有越高的抗拉強度外相比于同樣根土面積比率的粗根具有更大的表面積[10]，所以直徑越小的根系與土體的摩擦力越大，抗拔能力越強，其護坡作用也越強。根系發(fā)達的植物由于具有更多的側(cè)根，根系可與土壤接觸的表面積也越大，所以摩擦力也越大，與土體的整體性也更好，所以也具有更好的護坡效應(yīng)。一般來說草本植物的根系進入土層的厚度較小，其根系在土體中水平發(fā)展相互盤旋纏繞形成類似于加筋的效果，從而減少土體表層的張裂縫的形成大大提高了邊坡穩(wěn)定性。而喬木的根系可以進入較深土層形成良好的錨固作用，其作用機理類似于抗拔樁或者錨桿，靠樁側(cè)摩阻力對邊坡土體進行加固，增加邊坡的穩(wěn)定性，此外其水平根與其他不同植物的側(cè)根相互穿插盤結(jié)形成一個巨大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出對土粒的網(wǎng)兜包裹效應(yīng)，而網(wǎng)兜效應(yīng)減弱了水流對土粒的解離作用從而達到護坡的目的，采用不同植物互相搭配，根的粗細也不同，相應(yīng)的根系相互盤結(jié)也越稠密，根系相互盤結(jié)越稠密其包裹效應(yīng)也越好。

2.2 植被的水文效應(yīng)

邊坡土體孔隙水壓力大小是判斷道路邊坡穩(wěn)定情況的一個重要因素，孔隙水壓力過高會導(dǎo)致邊坡的抗剪強度過低，邊坡土體抗剪強度越低則邊坡越容易產(chǎn)生失穩(wěn)滑坡等不良地質(zhì)災(zāi)害。植物通過光合作用、呼吸作用和蒸騰作用對孔隙水施加一個定向的張力從而降低了土體中的孔隙水壓力，極大地提高了植株所在土體的抗剪強度，提高了邊坡的穩(wěn)定性。此外，植物具有向水性，根部具有向水源充足的地方生長的生物特性，所以植物護坡還具有智能動態(tài)排水效果，土壤哪邊含水量相對較大，植物根系就越傾向于像那邊生長，從而穩(wěn)定的土體整體水分分布的均勻，使得邊坡更加穩(wěn)定。雨水在滴落的瞬間中會對裸露的土壤產(chǎn)生巨大的沖擊力，會對土體產(chǎn)生濺蝕作用破壞道路邊坡的穩(wěn)定，而雨水匯集成的坡面徑流進一步的沖刷會帶走已被濺落的雨滴沖散的土壤顆粒形成溝蝕，而采用植物護坡則會有效改善雨水的濺蝕和溝蝕的作用，其枝葉樹冠部分相互重疊雨水在下落過程中一部分落在枝葉上并被其俘獲吸附，尤其是一些灌木，枝葉分蘗較多，能夠?qū)τ晁M行有效地截流、分散，而另一部分順著層層重疊的枝葉落下，損耗了雨滴下落的動能，大大減低了雨水對土體直接的濺蝕。草本植物比較低矮貼近邊坡土體，能夠有效地截斷、分散地表徑流，大大減低雨水匯集而成的土表徑流對土體的直接沖刷。此外，植物的枯枝落葉對排水的作用也不容小覷，植物的枯枝落葉不僅能夠有效地吸收水分，由于其表面粗糙度較高，對抑制和分散土表徑流對土體的沖刷也有良好的效果。

3 植物種類綜合選擇

根據(jù)以上分析可見植物在邊坡防護中有著舉足輕重的地位，但是在采用植物護坡的時候，同時也存在著我們需要注意的一些問題。前面提到植物在初期抵抗外界不良環(huán)境的能力較弱，在種植植株之前我們應(yīng)該先要對路線邊坡的情況作詳細的勘察，了解邊坡土壤的組成情況、邊坡坡度、水文概況以及土壤ph等情況，然后選擇合適的能適應(yīng)當?shù)氐刭|(zhì)條件和水文情況的植株進行種植，盡量選擇抗旱、抗貧瘠、萌芽能力強、根系較為發(fā)達的生命力強的植物品種以減少遮陽、澆水、施肥等養(yǎng)護的工作量，保證植株的成活率。此外，在保證植株成活率的前提下，選配植物時也應(yīng)該注意植株形態(tài)、顏色、層次搭配以營造良好的視覺效果，有效減少行車過程中司機的視覺疲勞，在穩(wěn)定邊坡的同時也應(yīng)該盡量選擇與道路周圍的環(huán)境能夠協(xié)調(diào)一致的植物，良好的層次搭配例如灌草植物搭配也使得雨水對邊坡的濺蝕作用大大減低，增強了邊坡的穩(wěn)定性，具有更好的護坡效應(yīng)。此外，植物配置時還應(yīng)該注意選配植物的多樣性，以防止因季節(jié)變換原因出現(xiàn)植物消亡而引起植物植物防護失效。

4 結(jié)語

隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)力度不斷增大，道路建設(shè)里程也越來越大，相應(yīng)的道路邊坡工程的規(guī)模也不斷增大，道路邊坡穩(wěn)定性的問題與道路壽命和質(zhì)量密切相關(guān)，不可小覷，受可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略思想的影響，植物護坡技術(shù)由于比傳統(tǒng)的工程護坡更具有生態(tài)效應(yīng)，因此受到了廣泛的重視和應(yīng)用，植物根系的的深根錨固作用和淺根加筋共同作用加大了土體的整體性，具有良好的護坡效果，除此之外相比較與傳統(tǒng)的工程護坡而言，土體邊坡整體性也更好。但是在選擇護坡植物時也有一些需要值得注意的問題，植物配置要秉承著可持續(xù)性、生物多樣性的理念，應(yīng)注意到植物與邊坡組成一個小型的生態(tài)群落，要根據(jù)道路所在地段和當?shù)氐脑鷳B(tài)環(huán)境選擇合適的植物進行種植，爭取與當?shù)丨h(huán)境有機結(jié)合，加強植物種植前后的管理與養(yǎng)護，以最大限度保證道路邊坡的整體穩(wěn)定和行駛安全。

[1]周云艷. 植物根系固土機理與護坡技術(shù)研究[D].中國地質(zhì)大學(xué),2010.

[2]譚利,劉威,姚博,朱琪. 淺析邊坡植物護坡效應(yīng)[J]. 科技經(jīng)濟導(dǎo)刊,2016,20:51+38.

[3]李紹才,孫海龍. 中國巖石邊坡植被護坡技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 資源科學(xué),2004,S1:61-66.

[4]梁誠玉. 吉林省公路邊坡生物防護及景觀設(shè)計[D].長安大學(xué),2005.