某山區(qū)公路邊坡生態(tài)防護現(xiàn)狀調(diào)查分析

陳泰徐,陳 筠,鄔忠虎,董 吉,楊永宇

(1.貴州大學 資源與環(huán)境工程學院，貴陽 550000； 2.貴州理工學院 交通工程學院，貴陽 550000； 3.貴州大學 土木工程學院，貴陽 550000)

0 引 言

生態(tài)文明建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護是我國建設(shè)美麗新中國的根本遵循。近幾年，為了推動生態(tài)文明建設(shè)，生態(tài)防護理念被引入到交通基礎(chǔ)建設(shè)中，公路邊坡生態(tài)防護技術(shù)更是關(guān)注的重點，其研究與應(yīng)用方興未艾。

邊坡生態(tài)防護是一門集力學、土壤學、植物學、生態(tài)學和景觀學于一體的技術(shù)，利用植物或者植物與傳統(tǒng)邊坡支護手段相結(jié)合，加固淺層土體，減少坡面受到的侵蝕，以達到穩(wěn)定邊坡的目的。同時，邊坡生態(tài)防護還能起到美化環(huán)境、降低污染的作用，具有良好的生態(tài)效益以及經(jīng)濟效益。

貴州省位于我國西南地區(qū)，以山地和丘陵地形為主，氣候上屬于亞熱帶濕潤季風氣候，省內(nèi)植物生長繁盛，全省森林覆蓋率超過55%。據(jù)統(tǒng)計資料顯示，貴州省2017年公路通車總里程達19.4×104km，高速公路里程超過7 000 km，二級建成及以上普通國省道達到7 000 km。為加快建設(shè)交通強國西部示范省，貴州決定從2018年起，在全省范圍內(nèi)開展新時代高速公路建設(shè)5年決戰(zhàn)，力爭到2020年實現(xiàn)高速公路通車總里程突破10 000 km。

在貴州省內(nèi)公路工程建設(shè)中，由于特殊的地形地貌，形成大量不穩(wěn)定的邊坡，破壞了原有植被層，導致某些邊坡無植被覆蓋，在暴雨季節(jié)容易發(fā)生失穩(wěn)破壞，嚴重影響工程建設(shè)、行駛車輛和周邊居民的安全。此外，無植物覆蓋的邊坡巖土裸露，不僅影響公路景觀，也增加了駕駛員的行車疲勞感，對公路的正常使用造成負面影響。

因此，應(yīng)從貴州省公路邊坡的特征、植被特點、生態(tài)防護工程應(yīng)用現(xiàn)狀等方面入手，開展貴州省公路邊坡生態(tài)防護現(xiàn)狀調(diào)查，了解生態(tài)防護工程的應(yīng)用現(xiàn)狀，為貴州省公路邊坡生態(tài)防護技術(shù)的研究提供參考，也為生態(tài)防護設(shè)計提供地質(zhì)依據(jù)，這對省內(nèi)公路邊坡生態(tài)防護技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用具有十分重要的意義。

1 調(diào)查工作概況

1.1 調(diào)查區(qū)概況

本次調(diào)查工作區(qū)域位于貴州省西南部，地勢由西北向東傾斜。地貌以中山、中原、河谷為主；巖性以碳酸鹽巖、砂頁巖為主。年均氣溫14℃～19℃，年降水量800～1 550 mm，氣候?qū)俅焊上臐耦愋汀?/p>

1.2 調(diào)查內(nèi)容和方法

本次調(diào)查以邊坡生態(tài)防護工程為重點，調(diào)查內(nèi)容包括邊坡的坡高、坡角、植被種類配置、植被生長狀態(tài)、生態(tài)防護類型以及生態(tài)防護應(yīng)用現(xiàn)狀，為貴州省內(nèi)其它地區(qū)公路邊坡生態(tài)防護工程的建設(shè)提供參考。

1.3 調(diào)查對象

本次調(diào)查工作區(qū)域位于貴州省西南部(圖1)，調(diào)查對象以高速公路為主，城市大道為輔。對安普城市大道、安普高速公路、普織高速公路、滬昆高速公路(安順-盤州段)、盤興高速公路、關(guān)興公路等6條公路沿線的112處邊坡進行生態(tài)防護調(diào)查，調(diào)查里程約850 km。

圖1 調(diào)查對象區(qū)域分布Fig.1 Regional distribution of respondents

2 調(diào)查結(jié)果分析

2.1 調(diào)查結(jié)果

調(diào)查區(qū)內(nèi)邊坡主要分為土質(zhì)邊坡、巖質(zhì)邊坡和土石混合邊坡3種類型，分別為土石混合類邊坡71處，土質(zhì)邊坡21處，巖質(zhì)邊坡20處。其中，86處邊坡采取了生態(tài)防護措施，占調(diào)查總邊坡總數(shù)的77%。在采取生態(tài)防護措施的邊坡中，基材噴射防護是主要的生態(tài)防護措施類型(50%)，其次是植生袋植草(36%)、基材噴射防護+植生袋(14%)。

2.1.1 土質(zhì)邊坡

調(diào)查區(qū)內(nèi)土質(zhì)邊坡共21處，其中3處無邊坡生態(tài)防護措施，15處采用基材噴射防護植草，3處采用基材噴射防護+植生袋植草，邊坡生態(tài)防護率86%(表1)。

2.1.2 巖質(zhì)邊坡

調(diào)查區(qū)內(nèi)巖質(zhì)邊坡共20處，9處邊坡無邊坡生態(tài)防護措施，8處采用植生袋植草，3處采用基材噴射植草，邊坡生態(tài)防護率55%(表2)。

2.1.3 土石混合邊坡

調(diào)查區(qū)內(nèi)土石混合邊坡共71處，13處邊坡無邊坡生態(tài)防護措施，26處采用基材噴射防護植草，23處采用植生袋植草，9處采用基材噴射+植生袋植草，邊坡生態(tài)防護率82%(表3)。

表1 土質(zhì)邊坡生態(tài)防護措施Tab.1 Ecological protection measures of soil slope

注：Ⅰ-無生態(tài)防護措施，Ⅱ-基材噴射，Ⅲ-植生袋，Ⅳ-基材噴射+植生袋，下同。

表2 巖質(zhì)邊坡生態(tài)防護措施Tab.2 Ecological protection measures of rock slope

表3 土石混合邊坡生態(tài)防護措施Tab.3 Ecological protection measures of soil-rock mixed slope

2.1.4 調(diào)查結(jié)果分析

1) 調(diào)查區(qū)內(nèi)土質(zhì)邊坡共21處，生態(tài)防護措施類型及分布數(shù)量見表1。從表1中可以看出，調(diào)查區(qū)內(nèi)土質(zhì)邊坡以坡高H≤15 m邊坡為主，基材噴射植草和基材噴射+植生袋植草為主要的生態(tài)防護措施，無邊坡單獨采用植生袋植草的生態(tài)防護措施。

2) 調(diào)查區(qū)內(nèi)巖質(zhì)邊坡共20處，生態(tài)防護措施類型及分布數(shù)量見表2。從表2中可以看出，基材噴射植物草和植生袋植草為主要的生態(tài)防護措施，無邊坡使用基材噴射+植生袋植草的生態(tài)防護措施。此外，坡角和坡高的變化對巖質(zhì)邊坡的生態(tài)防護措施選用也有一定影響。當坡角逐漸增大時，植生袋成為主要的生態(tài)防護措施。此外，當坡高逐漸增大時，未采取生態(tài)防護措施的邊坡數(shù)量呈增加的趨勢。

3) 調(diào)查區(qū)內(nèi)土石混合邊坡分布最多，達71處，生態(tài)防護措施類型及分布數(shù)量見表3。從表3中可以看出，3種生態(tài)防護措施在土石混合邊坡中都有采用，當坡高H≤15 m時，基材噴射植草為主要生態(tài)防護措施；當坡高逐漸增大時，植生袋植草和基材噴射+植生袋植草的使用比率增大。這主要因為當坡高逐漸增大時，邊坡發(fā)生失穩(wěn)或是局部坍塌的概率逐漸增大，而植生袋植草不僅能夠起到坡面綠化的作用，還能加固坡面，抑制坡表水土流失，限制坡體局部的變形、坍塌。

2.2 邊坡生態(tài)防護評分

2.2.1 邊坡生態(tài)防護評分體系

為了評價邊坡生態(tài)防護應(yīng)用現(xiàn)狀，制定了生態(tài)防護評分體系，分別從植物生長狀態(tài)、植物種類配置、生態(tài)防護措施與坡體結(jié)構(gòu)適應(yīng)性等3個方面，對邊坡生態(tài)防護工程應(yīng)用現(xiàn)狀進行評價。其中，各項指標滿分均為100分，邊坡生態(tài)防護應(yīng)用現(xiàn)狀總分取3項指標的平均值，各分項評分細則見表4。

表4 邊坡生態(tài)防護評分細則Tab.4 Scoring Rules for Slope Ecological Protection

2.2.2 不同類型邊坡生態(tài)防護應(yīng)用現(xiàn)狀評分

應(yīng)用上述邊坡生態(tài)防護評分體系，對調(diào)查區(qū)內(nèi)采用生態(tài)防護措施的邊坡逐一進行生態(tài)防護評分，結(jié)果見表5。

表5 邊坡生態(tài)防護應(yīng)用評分結(jié)果Tab.5 Scoring results of slope ecological protection application

2.2.3 植物生長狀態(tài)與坡角關(guān)系

計算不同坡角的植物生長狀態(tài)評分均值，并將結(jié)果繪制成圖(圖2)。

2.2.4 評分結(jié)果分析

1) 由表5可以看出，生態(tài)防護應(yīng)用現(xiàn)狀受邊坡類型及其所采用的生態(tài)防護措施影響較大。當巖質(zhì)邊坡采用基材噴射的生態(tài)防護措施時，3項指標得分均為最低，總體應(yīng)用現(xiàn)狀表現(xiàn)為差。而同樣的生態(tài)防護措施在土質(zhì)邊坡中應(yīng)用現(xiàn)狀則相反，這主要因為噴射于巖質(zhì)邊坡坡面的基材與坡體性質(zhì)相差較大，與坡面黏結(jié)力不足，容易在雨水沖刷下脫離坡面。而在土質(zhì)邊坡中，基材與坡面黏結(jié)力較好，能夠為植物提供良好的生長環(huán)境。

圖2 植物生長狀態(tài)與坡角關(guān)系Fig.2 Relationship between plant growth status and slope angle

2) 由圖2可以看出，當坡角逐漸增大時，植物生長狀態(tài)逐漸變差。這是由于當坡角增大時，不僅會使表層土壤保水能力降低，還會削弱表層土壤、植物與坡面的附著度，從而導致植物的生長狀態(tài)受到坡角的影響，而這一結(jié)果也與董琪[5]得出的結(jié)論相似。

3) 不同的生態(tài)防護措施在調(diào)查區(qū)內(nèi)都有應(yīng)用，其中基材噴射植草在土質(zhì)邊坡中應(yīng)用效果最好，評價達到良好。而其他生態(tài)防護措施在不同類型邊坡中應(yīng)用現(xiàn)狀評分雖未達到良好，但也表現(xiàn)出差異性。通過表5評分匯總，給出不同邊坡類型生態(tài)防護措施選用建議：土質(zhì)邊坡推薦采用基材噴射防護，巖質(zhì)邊坡推薦采用植生袋防護，而土石邊坡的3種防護措施評價總分相差不大，因而在實際工程中，可依據(jù)施工的難易程度選擇合適的防護措施。

3 存在的問題及建議

3.1 存在的問題

3.1.1 遮陰網(wǎng)殘跡影響邊坡整體外觀

邊坡的整體外觀是評價生態(tài)防護優(yōu)劣的重要指標之一。常見的客土噴播技術(shù)、液壓噴播技術(shù)以及厚層基材噴播技術(shù)，在生態(tài)防護工程施工結(jié)束后，都需要覆蓋遮陰網(wǎng)，防止種子受太陽曝曬，同時還能降低土壤中水分的蒸發(fā)，保證植物正常生長。當苗株長到一定高度后，再撤掉遮陰網(wǎng)，并定期施肥、灑水。

但在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，部分邊坡在生態(tài)防護工程結(jié)束后，未及時清除覆蓋在坡表的遮陰網(wǎng)。由于遮陰網(wǎng)與坡面沒有良好的固定措施，在外界因素影響下，遮陰網(wǎng)變成殘跡覆蓋在坡面上，影響了邊坡整體外觀。

3.1.2 植物長勢不均一

坡面植物的生長不均一是生態(tài)防護工程中普遍存在的問題，主要表現(xiàn)在同一邊坡坡面內(nèi)植物長勢差異較大，或是相鄰邊坡坡面植物長勢差異較大。

植物的生長，從發(fā)芽到具有一定覆蓋度的植被群，不僅需要時間，很大程度上還受到氣候條件影響。針對上述出現(xiàn)的情況，可以排除氣候條件對植物長勢不均一的影響，從而推測這種情況可能受3個因素的影響：①種子本身活性較低，造成其發(fā)芽率降低；②土、肥料、水以及種子混合攪拌過程中，種子受機械力作用或與肥料直接接觸從而導致失活；③表層土壤保水能力差，植物生長缺乏基本條件。

3.1.3 噴射基材掉落

基材噴射植草的生態(tài)防護措施在調(diào)查區(qū)內(nèi)應(yīng)用廣泛，但仍存在一定問題。噴射于坡面的基材，由于黏接力不足，容易脫離坡面，這不僅使得坡面缺少綠化區(qū)，還會導致原始坡面暴露在空氣中，加速坡表巖體的風化進程；或是在雨水的沖刷下，使得未掉落的基材與坡面黏接力降低。

3.1.4 邊坡缺少生態(tài)防護措施

雖然生態(tài)防護工程在近年的公路邊坡施工中已得到廣泛應(yīng)用，但在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，仍有少數(shù)邊坡未采取生態(tài)防護措施，這不僅會對邊坡外觀造成很大影響，同時還會使坡面暴露在空氣中，加速巖體的風化，降低邊坡穩(wěn)定性，對來往車輛帶來較大的安全隱患。

3.1.5 草本植物整體長勢欠佳

在生態(tài)防護工程中，多采用草本和灌木類植物。但在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，即使在雨水陽光充沛的季節(jié)，草本植物呈現(xiàn)的長勢仍較差，且大部分處于枯黃狀態(tài)，這顯然不符合建立“綠色邊坡”的宗旨。相比較之下，灌木類植物的長勢則總體優(yōu)于草本植物，并且綠色期長，覆蓋度廣。

3.1.6 坡面植物分布雜亂

調(diào)查區(qū)內(nèi)草、灌、喬木混生，但分布不均一。這不僅會對坡面景觀產(chǎn)生影響，同時也不能最大限度地發(fā)揮護坡植物的水文效應(yīng)和力學效應(yīng)。

3.2 建 議

3.2.1 加強后期管理，定期進行維護

施工單位應(yīng)及時定期對沿線已完工的邊坡進行檢查，對具有一定植物覆蓋度的坡面，應(yīng)及時撤除遮陰網(wǎng)，并定期施肥灑水；對于植物長勢較差或基材出現(xiàn)大面積掉落的坡面，應(yīng)進行二次補噴。

3.2.2 保證種子的活性

植物長勢不均一的情況，很大程度與種子的活性以及施工工藝有關(guān)。因此，在綠化工程施工之前，應(yīng)對種子進行活性試驗檢測，保證種子正常的發(fā)芽率。此外，化肥與種子的直接接觸也可能導致種子的活性降低甚至失活。對于這種情況，應(yīng)考慮提前噴播種子或土種混合體，之后再分次施肥，以防止種子與化肥直接接觸。

3.2.3 豐富護坡植物種類

生態(tài)防護工程中，多采用常綠植物，雖然這符合了“綠色交通的理念”，但也會造成邊坡外形顏色的單一。因此，在植物選型上可以考慮不同植物之間的搭配，并配置花期不同的植物，豐富邊坡的外觀，提升行車道的景觀效應(yīng)。

3.2.4 合理配置植物數(shù)量及生長區(qū)域

不同植物的外形及生長特性都有較大的差異，合理配置植物的數(shù)量及生長區(qū)域，能有效提升邊坡整體外觀性，同時也能發(fā)揮不同種植物的護坡性能，保證其經(jīng)濟性和適用性。

3.2.5 合理選擇生態(tài)防護措施

對于某些穩(wěn)定的巖質(zhì)邊坡，選用基材噴射的方法進行防護時，基材與坡面的黏接性往往較差，甚至出現(xiàn)大面積掉落的情況。此外，植物根系的發(fā)育還會對巖體內(nèi)部節(jié)理裂隙的發(fā)育起到促進作用。因此，在選擇邊坡生態(tài)防護措施時，不僅要考慮施工的難易程度，還要結(jié)合邊坡類型進行選擇，以保證生態(tài)防護的良好應(yīng)用。