石砌擋土墻附生樹木對墻體與周邊環(huán)境的影響及其處理措施

摘要

在我國南方濕熱地區(qū)，常有榕樹等生命力頑強的樹種生長在石砌擋土墻砌體間縫隙或伸縮縫中，形成擋土墻附生樹木。擋土墻附生樹木的根系扎根于墻后土體中，也有可能出現(xiàn)根系對墻面形成覆蓋的現(xiàn)象。如何評價附生樹木對擋土墻穩(wěn)定性造成的影響以及對它們采取何種適當?shù)奶幚泶胧┏蔀槌鞘芯G化建設和市政維護中所需要考慮的問題。通過調(diào)查附生樹木種類與生長條件，分析附生樹木對墻體和周邊環(huán)境的影響，主要得到以下結論：擋土墻附生植物以榕樹等根系發(fā)達、生命力頑強的樹種為主；擋土墻附生樹木的蒸騰作用可以減少墻背填土的含水量，有利于減小擋土墻墻背土壓力，提高擋土墻的穩(wěn)定性；擋土墻附生樹木可體現(xiàn)人與自然和諧相處，也具有減少城市污染、凈化空氣的生態(tài)意義，可適當保護利用增進城市綠化，但應注意根據(jù)實際情況對枝葉進行修剪；對生長在擋土墻上根系不發(fā)達，枝干粗壯的附生樹木，應及時移除以避免造成擋土墻失穩(wěn)或變形。

Abstract

In the sultry and humid regions of southern China， resilient tree species like the banyan tree often thrive in crevices or expansion joints of stone retaining walls. These trees， referred to as epiphytes or trees attached to stone retaining walls， extend their roots into the soil behind the wall， sometimes resulting in the complete coverage of the wall by the root system. Assessing the impact of these epiphytic trees on the stability of retaining walls and implementing appropriate measures has become a crucial consideration in urban greening construction and municipal maintenance. Through an examination of the growth conditions and types of epiphytic trees， as well as an analysis of their influence on the wall and the surrounding environment， the following conclusions can be drawn： Predominantly， the epiphytic plants on retaining walls are trees with well-developed roots and high vitality. The transpiration process of these epiphytes plays a role in reducing the water content of the soil behind the retaining wall， thereby lessening soil pressure and enhancing the stability of the structure. Trees attached to retaining wall epiphytes symbolize a harmonious coexistence between humans and nature. Beyond their aesthetic appeal， they hold ecological significance by mitigating urban pollution， purifying air， and contributing to overall environmental health. Properly managing and utilizing these epiphytic trees can enhance urban greening efforts. However， it is essential to be mindful of their maintenance. Pruning of branches and leaves should be carried out judiciously， taking into account the specific conditions. Epiphytic trees with underdeveloped roots and thick branches should be promptly removed to prevent potential instability or deformation of the retaining wall. Balancing the preservation of these natural elements with strategic intervention ensures a sustainable and safe urban landscape.

Influence of Epiphytic Trees on Stone Retaining Walls and Surrounding Environment and Measures to Deal with Them

中圖分類號： TU986 文獻標志碼： A DOI：10.12233/j.gdyl.2024.02.017

YU Heng，LI Ailing*

基金項目：成都大學引進人才啟動項目（編號：2081923043）

文章亮點

1）結合現(xiàn)場調(diào)查與理論分析，認為榕樹等根系發(fā)達的擋土墻附生樹木有助于提高擋土墻的穩(wěn)定性。2）擋土墻附生樹木體現(xiàn)了人與自然和諧相處的理念，具有凈化空氣、減少城市污染等功能，但需要適當修剪以避免影響擋土墻穩(wěn)定性，特別是對于根系不發(fā)達、枝干粗壯的附生樹木，應及時移除。

文章編號：1671-2641（2024）02-0119-06

關鍵詞

附生樹木；石砌擋土墻；穩(wěn)定性；環(huán)境；處理措施

Keywords

Epiphytic trees; Stone retaining walls; Stability; Environment; Treatment measures

收稿日期：2023-10-08

修回日期：2024-01-26

在我國南方地區(qū)，由于氣候濕熱且降雨充沛，常有苔蘚、蕨類植物、草本植物和小灌木等生長于擋土墻之上[1]。部分擋土墻上甚至有喬木生長，形成擋土墻附生樹木。擋土墻附生樹木指部分生命力強勁，依附于擋土墻，扎根于擋土墻砌塊間隙或伸縮縫中生長的樹木。相較于其他樹木，擋土墻附生樹木生長位置特殊，與擋土墻共同形成一道獨特的風景線。但附著生長于擋土墻墻體的樹木會對墻體及周邊環(huán)境造成何種影響？是否會對擋土墻的穩(wěn)定性造成影響？對此類擋土墻附生植物應采取何種處置措施？這些問題都值得進一步討論分析。

現(xiàn)階段，專門針對石砌擋土墻穩(wěn)定性與其附生植物之間關系的研究較少，主要有Chi Yung Jim對我國香港地區(qū)多座石砌擋土墻附生植物的生長情況、樹種等進行了調(diào)查，并提出應制定保護策略來對這一特殊的城市景觀和社區(qū)資產(chǎn)進行保護[2～3]。其他針對植物根系與擋土墻穩(wěn)定性關系的研究，則多聚焦于草本植物或灌木類植物根系對土質(zhì)邊坡或公路邊坡穩(wěn)定性影響。在國內(nèi)，及金楠等[4]以刺槐Robinia pseudoacacia和側柏Platycladus orientalis為例，應用有限元數(shù)值模擬法構建二維造林邊坡穩(wěn)定性分析模型，研究2種植物根系的空間異質(zhì)性對水平階整地坡和對照自然坡穩(wěn)定性的影響。肖培青等[5]通過分析黃土丘陵溝壑區(qū)不同植被坡面土壤的抗剪切力特性，研究了植被根系固土減蝕的力學效應。周云艷等[6]則以棕櫚Trachycarpus fortunei葉模擬植物根系開展生態(tài)袋加筋土擋土墻荷載模擬試驗，研究了植物根系長度對提高擋土墻穩(wěn)定性的影響。在國外，主要有Cohen Denis等[7～9]通過現(xiàn)場調(diào)查、室內(nèi)試驗和拉拔試驗研究了植物根系的加筋作用，得到植物根系能夠提高河岸、邊坡土體抗剪強度，增加邊坡穩(wěn)定性的結論。

本文將以城市市政建設過程中采用石塊或磚塊作為砌體材料砌筑形成的擋土墻上的附生樹木為研究對象，開展現(xiàn)場調(diào)查與理論分析，對附生樹木對擋土墻穩(wěn)定性和周邊環(huán)境的影響，以及其在城市綠化建設中可發(fā)揮的作用進行了分析和討論，并對不同類型附生樹木的處置措施提出了建議。

1 實地調(diào)查與結果

擋土墻通常由石材、混凝土等材料建成，形成的營養(yǎng)貧瘠的環(huán)境對植物生長不利。附生樹木因附著于擋土墻生長，往往具有頑強的生命力。筆者對廣州市、成都市和重慶市的5座石砌擋土墻（石墻）的植物附生情況進行了調(diào)查

（表1，圖1）。在進行調(diào)查前，著重考慮了石砌擋土墻的類型，所選擇的調(diào)查對象涵蓋了新建的混凝土砌塊擋土墻、古代城墻和傳統(tǒng)的條石砌筑堡坎等類型，具有較好的代表性。由于調(diào)查的墻體數(shù)量有限，本文同時使用了文獻調(diào)研的方法對其他研究人員針對擋土墻附生樹種所作調(diào)查進行了梳理。Chi Yung Jim等[3，10]對香港地區(qū)石墻進行的調(diào)查表明，?？崎艑貴icus植物是附生植物的優(yōu)勢樹種。李婷[11]在2018年對重慶市區(qū)289 塊石墻的附生植物生長情況進行調(diào)查，結果顯示喬木優(yōu)勢種為黃葛樹。Chen Meisi等[12]在2022年對澳門地區(qū)石墻附生樹木的樹種進行了調(diào)查，結果顯示，在調(diào)查到的 16種樹木中榕樹出現(xiàn)的頻率最高。結合表1所示調(diào)查結果可以看出，擋土墻附生樹木以榕屬植物為主，能形成高大樹木的也以榕屬植物居多。

榕屬植物適合生長于炎熱潮濕地區(qū)，在我國南方地區(qū)以及東南亞、南亞等地分布廣泛。榕屬植物的一大特點是具有發(fā)達的氣生根，其氣生根可利用植物株體供給的營養(yǎng)和吸收空氣中的水分逐漸長成支柱根，甚至形成板狀根，根系生長能力極其旺盛[13]。一般來說，可將榕屬植物的根分為以下幾類：

1）普通根：與一般樹木根系類似，往下生長于地表以下。

2）地表根：常見于樹干基部，在地表縱橫交錯的木質(zhì)根。

3）氣生根：從樹木枝干下側或主干表面的絲狀根。

4）連生根：原為氣根，接觸土壤后長粗及木質(zhì)化成管狀，部分覆蓋主干或樹枝表面。

5）根座：由氣根接觸土壤后長粗及木質(zhì)化而成，是遠離主干的柱狀支撐支干。

榕屬植物的地表根可以大面積生長，當植株附生于擋土墻時，地表根往往會覆蓋住相當面積的擋土墻表面區(qū)域，形成所謂“樹墻”（圖2）。而松樹、構等樹種不具備發(fā)達的地表根，如果要在擋土墻這種較為貧瘠的條件下生存下去，就只能深深扎根于墻后的土體中。

2 討論與分析

2.1 附生樹木的形成條件

結合對5座擋土墻的現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，擋土墻附生樹木生長需要有特定的環(huán)境，擋土墻附生樹木的生長與所在地的自然環(huán)境、擋土墻自身條件及附生樹木的樹種有關。

1）自然環(huán)境。擋土墻附生植物的形成需要濕潤多雨的氣候條件。因附生樹木生長于擋土墻之上，生長環(huán)境相對不利，且擋土墻地勢往往較高，容易出現(xiàn)缺水現(xiàn)象。故一般而言，濕潤多雨地區(qū)出現(xiàn)擋土墻附生植物的可能性較高，較多的雨水可以使擋土墻上附生樹木及時得到水分補充，避免缺水枯萎或死亡。

2）擋土墻類別。擋土墻按墻體材料可分為石砌擋土墻、混凝土擋土墻、鋼筋混凝土擋土墻、鋼板擋土墻等[14]。一般而言，以混凝土或鋼材作為面板的擋土墻建筑材料特殊，不利于植物生長，出現(xiàn)附生植物的可能性較低。石砌擋土墻由于其石材之間存在合適的空隙，且表面較為粗糙，能夠為部分根系發(fā)達、生命力頑強的植物生長提供條件，出現(xiàn)附生植物的擋土墻多屬于此種類型。

3）樹種。擋土墻對植物而言，生長環(huán)境相對貧瘠，因此只有生命力頑強的樹種，如榕樹、松樹等才有可能生長存活。調(diào)查的5座擋土墻上的樹木也以榕樹這類生命力頑強的樹種居多，其他樹種相對較少。此外，樹種根系的抓握能力、根系穿透能力與根系覆蓋范圍的大小也會影響擋土墻附生樹木的形成，榕樹、松樹等根系發(fā)達有力的樹種也有可能形成擋土墻附生樹木。

2.2 附生樹木對墻體的影響

擋土墻附生樹木可以分為氣根發(fā)達及無氣根2類。2類附生植物對擋土墻的穩(wěn)定性的影響也不同，不可一概而論。如當構、松樹等不能形成氣根的樹種生長于擋土墻縫隙之間時，為保證自身獲得生存所必需的營養(yǎng)與水分，其必須將根盡可能伸向墻背的土體中。同時，隨著樹木的生長，樹干會不斷變粗，從而對擋土墻縫隙形成撐裂作用，不利于墻體穩(wěn)定。當擋土墻墻面形成的裂縫過大時，則有可能會造成擋土墻面板破裂，甚至出現(xiàn)局部垮塌。

不同的樹種可產(chǎn)生不同的根部分泌物。其中，部分樹種的根系能夠分泌出包括甲酸、乙酸、乳酸、琥珀酸在內(nèi)的多種有機酸。上述酸類物質(zhì)能使巖石溶解，變成粉狀土壤，以使樹根深深扎入石縫之中，并使巖石中的礦物鹽類得以分解出來供樹木生長所需[15]。以生長于擋土墻上的松樹為例，其根部分泌的酸性物質(zhì)有可能與偏堿性的石塊或混凝土砌塊產(chǎn)生酸堿中和反應，對石材或混凝土造成腐蝕，從而影響結構的耐久性。因此，可認為附生于擋土墻的松樹對擋土墻的穩(wěn)定不利。此外，擋土墻上的松樹往往是由早期落入砌體縫隙或伸縮縫中的種子生長而成，其樹干的增粗將會對砌體縫隙或伸縮縫形成擠壓或撐裂，造成縫寬變大。因此，對于此種類型的擋土墻附生樹木，應當及時予以清除。

對于具有發(fā)達氣根系統(tǒng)的榕屬附生樹種而言，為確保植株的穩(wěn)定性并盡可能地利用氣根來吸取水分，其往往會將地表根鋪展開來附著于擋土墻表面，而這些地表根進一步生根之后會再通過其他縫隙進入墻后土體（圖3）。當大面積的地表根覆蓋住擋土墻表面時，相當于給擋土墻增加了一層保護網(wǎng)，并施加向擋土墻內(nèi)部的拉力，使得擋土墻更加牢固。此外，根據(jù)擋土墻穩(wěn)定理論[16]，要保證擋土墻在土壓力的作用下不發(fā)生繞墻趾點的傾覆（圖4），必須要求抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)Kt（點的抗傾傾覆力矩與傾覆力矩之比）不小于1.6，即需要滿足：

（1）

式中，為土壓力的水平分力（kN/m），；為土壓力的豎向分力 （kN/m），；為擋土墻每延米自重（kN/m）；為土壓力作用點離點的水平距離（m），；為土壓力作用點離點的高度（m），；為擋土墻重心離墻趾的水平距離（m）；擋土墻的基底傾角（°）；基底的水平投影寬度（m）；為土壓力作用點離墻踵的高度（m）。

由公式（1）可以看出，擋土墻抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)為關于墻背土壓力的函數(shù)，即：

（2）

對Kt求關于Ea的一階導數(shù)，可得：

（3）

由式（3）可知恒成立，故可知在Ea的取值范圍內(nèi)，Kt始終是關于Ea的減函數(shù)，即Kt隨著Ea的增大而減小，Ea的增大將不利于擋土墻的穩(wěn)定。

在夏季暴雨后，墻后填土中的含水量往往會較平常狀態(tài)顯著變大，土體自重增加。此時Ea也會變大，根據(jù)公式（3）可知Ea增大會導致Kt下降，不利于擋土墻的穩(wěn)定。另一方面，擋土墻附生樹木存在蒸騰作用，樹木根系將大量吸收擋土墻后土體中的水分，并進一步將水分散發(fā)到空氣中，使得墻后土體含水量減少，進而減小Ea ，使Kt增大，說明擋土墻樹木的蒸騰作用可以在一定程度上降低擋土墻傾覆的可能性。然而，在附生樹木過于粗壯和枝葉過分繁茂的情況下，特別是在大風天氣條件下，擋土墻面臨著較嚴重的穩(wěn)定性挑戰(zhàn)。當大風天氣出現(xiàn)時，擋土墻若存在太過粗壯或樹葉過分繁茂的附生樹木，則此時樹冠會形成面積較大的迎風面，風荷載經(jīng)由“樹冠-樹枝-樹干-根部-擋土墻”路徑傳遞到擋土墻。當傳遞到擋土墻的荷載超過其剛度或強度時，則可能造成擋土墻墻體的傾斜、位移等變形或滑坡、局部崩塌等問題。此外，附生樹木枝葉過于繁茂，也有可能會對周邊道路、行人、線纜、輸電線和建筑物等造成影響。

2.3 附生樹木對周邊環(huán)境的影響

2.3.1人文意義

擋土墻附生樹木既是一道自然現(xiàn)象，也是人文景觀。大部分擋土墻附生植物在無人管理的情況下，仍能生長于擋土墻這種貧瘠之處，其堅韌、頑強拼搏及自力更生的精神正是人們奮發(fā)向前的真實寫照，可作為奮斗精神的一種象征[17]。此外，在南方部分地區(qū)，榕樹常常作為傳統(tǒng)景觀樹種被栽種于村落、河畔、祠廟、渡頭和橋邊等公共場所，其往往承載了人們對鄉(xiāng)土的感情[18]。作為南方地區(qū)人們喜愛的樹種，榕樹、黃葛樹等榕屬樹種被廣泛用于綠化，并成為部分城市的市樹[19]?？偟膩碚f，附生于擋土墻的樹木不但可以成為區(qū)域地標，而且可以承載附近居民對于居住區(qū)域的情感。部分生長于古城墻、歷史較長的堡坎上的附生樹木，還能夠為城市或社區(qū)增添歷史和文化的層次感，營造出歷史滄桑感，成為當?shù)匚幕瘋鞒械囊环N方式。

2.3.2生態(tài)意義

城市中的擋土墻大多位于用地緊張或綠化不易的區(qū)域，擋土墻附生植物的存在恰可在不占用空間的情況下彌補綠化的不足。在炎熱的夏季，擋土墻附生樹木還可對道路起到遮蔭作用，降低路面溫度。此外，擋土墻附生植物可與其他人工綠化植物一起凈化空氣、吸收空氣懸浮微粒，為改善城區(qū)環(huán)境做出貢獻。

良好的城市綠化可以起到改善人居環(huán)境、減少揚塵和噪聲污染、改善空氣質(zhì)量、緩解城市熱島效應等作用。如果能夠適當?shù)乩脫跬翂Ω缴参锷︻B強的特點及降水充沛自然條件，做好邊坡、擋土墻、堡坎或自然裸露山體、巖體等城市區(qū)域的綠化，將有助于美化城市空間，創(chuàng)造、形成層疊掩映的綠化效果和多維立體的綠色景觀[20～22]。以重慶市為例，作為典型的丘陵山地城市，重慶市在城市建設中出現(xiàn)了較多的切坡、擋土墻和堡坎，同時大量臨山道路狹窄，無足夠的綠化空間。為解決這些區(qū)域的綠化問題，20世紀50年代末，重慶市制定了《立體綠化規(guī)劃方案》，方案中特別提到了巖壁垂直綠化。園林綠化部門在市區(qū)古城墻、道路邊坡、堡坎、懸崖陡壁和石砌擋土墻上種植黃葛樹。時至今日，大多數(shù)黃葛樹已茁壯成長、枝葉繁茂，形成了獨特的山城景觀。同時，也應注意到，若此類附生黃葛樹過于粗壯，也可能會出現(xiàn)影響鄰近居民樓采光、滋生蛇蟲鼠蟻等問題，因此，栽種后續(xù)的修剪與維護工作同樣值得重視。

2.3.3其他

附生于擋土墻的樹木，特別是榕樹等傳統(tǒng)景觀樹種，可以成為城市的地標。這些獨特的景觀可吸引游客和居民，樹立城市形象，增強城市的辨識度。在“打卡”成為熱門城市旅游方式的時代，具有特色的擋土墻附生樹木具備較好的“打卡點”建設基礎?！按蚩c”的形成對于促進附近社區(qū)的活躍性、提升附近社區(qū)知名度、刺激附近社區(qū)的經(jīng)濟都具有一定的積極作用。

2.4 擋土墻附生植物的處理措施建議

鑒于不同類型的擋土墻附生樹木具有不同的特性，對周邊環(huán)境造成的影響也有所不同，對待不同樹種的附生植物，應當采取不同的措施。

1）城市中的石砌擋土墻、堡坎、懸崖陡壁、邊坡等場所多為土質(zhì)貧瘠的區(qū)域，因此在樹木栽種前期應多加澆水施肥。待樹木成型后，應對枝干進行合理修剪，以免過分粗壯的枝干對附近的居民樓、線纜等造成影響或干擾。

2）由于榕屬擋土墻附生樹木根系較為發(fā)達，其根系甚至可以布滿墻面，對擋土墻面板形成一定的束縛作用，相當于在墻后的土中進行了加筋。此類附生樹木的存在對于擋土墻的穩(wěn)定是有利的，應對其采取保護。

3）松樹、構類附生樹木根系不發(fā)達，它們在擋土墻上的最初立足點往往是墻面上的砌塊縫隙或伸縮縫。當樹干越長越粗，將會對縫隙或伸縮縫形成明顯的擠壓作用，使得縫隙或伸縮縫進一步變寬，不利于擋土墻的穩(wěn)定。因此，對于此類根系不發(fā)達的附生樹木應當及時移除。

4）南方地區(qū)夏季暴雨頻發(fā)，還可能遭遇臺風的襲擊。在此類惡劣天氣出現(xiàn)時，擋土墻附生樹木如果太過高大，有可能傾倒并威脅下方行人、車輛及其他設施的安全，故應對此類太過高大的樹木進行合理修枝或移除。

3 結論及展望

通過文獻調(diào)研、實地調(diào)查與理論分析，對擋土墻附生樹木的樹種及其對墻體、周邊環(huán)境的影響進行了分析，并對不同類型附生樹木的處置方式提出了建議，得到的主要結論如下：

1）擋土墻附生樹木一般出現(xiàn)在氣候濕潤的地區(qū)，石砌擋土墻由于其砌塊之間存在較大縫隙，適于部分根系發(fā)達、生命力頑強樹木的生長。出現(xiàn)附生樹木的擋土墻多屬于石砌擋土墻。

2）通過對5座擋土墻和古城墻的調(diào)查，并結合相關文獻資料的梳理，發(fā)現(xiàn)擋土墻附生樹木以榕樹等根系發(fā)達、生命力頑強的樹種為多，同時也有構等當?shù)貥浞N。

3）理論分析表明，擋土墻附生植物的蒸騰作用可以減少墻背填土的含水量，有利于減小擋土墻墻背土壓力，提高擋土墻的穩(wěn)定性。但樹干過于粗壯的附生樹木則可能擠壓砌體縫隙，造成擋土墻變形或局部破壞。

4）擋土墻附生樹木的存在，具有展現(xiàn)人與自然和諧相處及頑強拼搏精神的人文意義，也具有減少城市污染、凈化空氣的生態(tài)意義。適當利用當?shù)貤l件與擋土墻附生樹木的生長特點，將合適的樹種應用于城市邊坡、堡坎和擋土墻的綠化中，可實現(xiàn)城市環(huán)境美化。

5）出于避免擋土墻失穩(wěn)或變形的考慮，應及時移除生長在擋土墻上根系不發(fā)達、枝干粗壯的附生樹木；榕樹類根系發(fā)達的附生樹木，則可予以保留，但應結合適當修枝等措施，避免枝葉對道路、行人、線纜、輸電線和建筑物等造成影響。

在下一步的研究中，將開展更深入的理論分析、模擬計算以及與其他相關領域的交叉研究，更全面地理解擋土墻附生樹木的生態(tài)和工程影響。

注：圖1來自HK Kennedy Town Forbes Street w1 - Category：Stone wall trees in Central and Western District - Wikimedia Commons；圖2來自https：//commons.wikimedia.org/wiki/File：Forbes_Street.jpg？uselang=zh，由Jashhk拍攝；其余圖片由作者自繪自攝。

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作者簡介：

于恒/1992年生/男/四川南充人/博士/成都大學（成都 610106）/講師/研究方向為擋土墻

（*通信作者）李艾玲/1997年生/女/四川成都人/博士/渥太華大學（加拿大渥太華市 K1N6N5）/助理研究員/研究方向為巖土工程/E-mail： ali170@uottawa.ca