山區高速公路邊坡生態防護方案及評價指標研究

劉霽+鄒品增+姜安民

摘 要：山區高速公路深挖高填，對公路沿線生態環境保護造成嚴重的威脅，工程建設和生態環境保護之間的矛盾亟需加以解決。本文詳細歸納了目前廣泛應用的六種邊坡生態防護技術的優缺點，對比總結其適用范圍，根據影響邊坡生態防護技術方案選擇的5個因素將邊坡分為：可直接綠化邊坡、可綠化邊坡、有選擇的可綠化邊坡、不宜綠化邊坡4類，并給出推薦的邊坡生態防護方案。參考國內外邊坡生態防護研究成果，從固土護坡、生態環保、景觀功能三個方面出發，提出了邊坡生態防護效果評價的技術指標體系，以作為公路生態防護研究的參考。

關鍵詞：山區高速公路；邊坡；生態防護；評價指標

Research on mountain highway slope ecological protection scheme and evaluation indexes

Liu Ji， Zou Pinzeng，Jiang Anmin

（Hunan Urban Construstion College）

Abstract： The deep digging and high filling work in mountain highway projects poses a serious threat to ecological environment protection along the road. The contradiction between the ecological environment protection and project construction desperately needs to be addressed. This paper summarized in detail the advantages and disadvantages and the application scope of the current widely used six kinds of ecological slope protection technology. According to the five factors that influence plan selection of slope ecological protection technology， the slope was divided into four classes， respectively directly-greening slope， favorable-greening slope， selective-greening slope， unfavorable-greening slope. The recommended slope ecological protection scheme was also given. By referencing to the research results at home and abroad about slop ecological protection the ecological slope protection effect evaluation index system of technology was put forward from the aspects of solid soil slope protection， ecological and environmental protection， landscape function， which aims to provide reference for doing research in highway ecological protection.

Keyword： mountain highway； slope； ecological protection； evaluation indexes

引 言：

隨著我國社會和經濟的發展，以及人們對環境和生態保護的重視，對高速公路的要求越來越高，高速公路不但需承擔快速交通通道的功能，同時還要求生態環保、環境優美。山區高速公路是以破壞生態環境為代價的一項現代化建設工程。在修建過程中形成大的挖填方，引起巖土體移動、變形和破壞，容易誘發各種地質災害。山區地形、地貌復雜，山區高速公路建設中開挖路塹、鎮筑路堤，會導致原生植被和動物棲息地破壞，水土流失，以及局部環境惡化等系列生態環境問題。以往由于對邊坡防護方案的認識不足，邊坡防護方案設計不合理，致使山區高速公路邊坡在施工后出現失穩破壞、與周圍景觀不協調、嚴重破壞生態環境。因此如何因地制宜地選取路塹邊坡防護方案，使其即能滿足公路工程技術標準，又能保護生態環境、豐富高速公路景觀，就顯得尤為重要。

我國在高速公路邊坡生態防護方面的研究起步較晚，但近年來生態環境保護越來越受到人們的重視，大量的高速公路邊坡開始采用生態防護技術，相關的科研成果也不斷涌現。李志清等[1]提出了要將工程護坡和植被護坡相結合的思想。呂大偉[2]研究了客土噴播技術在山區高速公路邊坡防護綠化中的應用。馮玉濤等[3]提出了一種植生袋聯合土工格柵的柔性生態護坡新技術。胡勇[4]對藤蔓植物在恢復公路工程石質邊坡生態景觀中的應用開展了相關試驗研究，王云[5]對高挖邊坡穩定性與生態防護技術開展了相關研究。不同的生態防護技術特點各異，適用性也大不相同，本文在歸納總結國內常用的生態防護方案特點的基礎上，結合作者多年的高速公路邊坡生態防護設計工程經驗，對常見的生態防護技術方案進行了探討。同時，迄今為止，生態邊坡防護效果評價方面仍然沒有形成統一的規范和標準，缺乏統一的評價體系，不利于邊坡生態防護技術的發展。本文根據調查咨詢，提出生態防護評價指標體系，以期為科學合理進行生態防護評價提供技術支持。

1.生態護坡技術特點和適用性分析：

與傳統的圬工防護及單純的植物防護相比，綜合防護型邊坡，將工程防護和生物防護很好地結合起來，既可以美化路容，又能起到環境保護和穩定邊坡的作用，是目前應用最為廣泛的邊坡防護型式。其主要具有固土護坡、生態環保、豐富景觀三方面的功能。

歸納總結目前工程上應用廣泛的生態護坡技術主要有以下六種：直接噴播植草護坡、椰纖維網植草護坡、客土噴播綠化護坡、植生袋綠化護坡、土袋綠化護坡及藤蔓植物綠化護坡等。

1.1 直接噴播植草護坡

直接噴播植草綠化護坡技術是采用液態播種的原理，將粘結劑、保水劑、土壤改良劑、粘著劑、肥料、植物種子等按照一定的比例均勻攪拌，然后通過液壓噴播機械設備將混合物加壓噴射到防護坡面，從而完成植草護坡的一種簡單的生態護坡技術。

1.1.1 直接噴播植草護坡優缺點

直接噴播植草護坡技術特點簡單，優缺點均較為明顯：施工速度快，施工工藝簡單；工程造價低，經濟效益好；基材分布均勻，種子發芽快，植被覆蓋時間短。但是，直接噴播植草綠化基材直接曝露在空氣中，抗雨水沖刷能力較弱。而且，直接噴播植草綠化由于沒有客土的存在，基材中缺乏植物生長需要的營養。因此，直接噴播植草綠化護坡技術對邊坡土質要求較高，限制了它的推廣使用。

1.1.2 適用條件

通常適用于填土邊坡以及坡高不超過4米、坡比較小（坡比≤1：1.0）的全風化巖石（泥巖、風化頁巖）邊坡或穩定土質邊坡。

1.2 椰纖維網植草護坡

椰纖維植物護坡技術是利用椰纖維網（CF網）特殊的纖維層狀結構（具有固土保水的功能）與噴播技術相結合，形成一定厚度的有利于植物生長的土層，在邊坡坡面建立一個具有一定自身生長能力的生態固土護坡系統，以達到永久護坡的目的。

1.2.1 椰纖維網植草護坡優缺點

椰纖維網在邊坡上的應用，增加了坡面的粗糙程度，降低了水流速度，呈現網格狀的椰纖維網可以將坡面徑流緩變為坡面漫流，能夠有效減弱雨水對護坡面的沖刷；而且椰子纖維可以截留和吸收一部分水分，增強坡面保水的能力，為植物健康生長提供足夠的水分；椰纖維網能夠降解，分解之后的有機質能夠為植物提供生長所需的養分。但是椰纖維網的鋪設對邊坡坡面的平整性有較高要求；提供植物生長環境的基材一般厚度在4cm左右，不適宜在巖石及土夾石邊坡上應用。

1.2.2 適用條件

適用于坡比≤1：0.75且高度不超過8米的土質路塹邊坡。

1.3 客土噴播綠化護坡

客土噴播綠化護坡是將復合肥、植物種子、種植土、水、粘結劑和保水劑等按照一定比例混合并攪拌均勻的有機基材，通過專門的噴播機械噴播在掛有鐵絲網的坡面上，形成有利于植物生長的一定厚度的有機基材層。植物生長到后期，發達的植物根系能夠穿透基材深入到邊坡巖體的節理及裂隙之中，從而達到永久護坡和美化路域環境的雙重目的。

1.3.1 客土噴播綠化護坡優缺點

客土噴播綠化護坡噴播的基材厚度較大，非常有利于草灌植物的生長，可以形成較好的邊坡生態環境；能夠用于風化巖石邊坡的生態防護，并且能夠與框架類、骨架類圬工防護相結合，適用范圍相當廣泛；保肥、保水效果好，具有良好的抗雨水沖刷能力。客土噴播綠化施工技術相對復雜，工程造價較高，并且客土噴播綠化不適用于坡比過于陡峭及完全巖質邊坡。

3.2 適用條件

客土噴播綠化護坡適用于坡比≤1：0.5的弱風化、軟質巖質邊坡面，或者坡比≤1：0.5的菱形網格、拱型骨架、框架梁邊坡、人字型骨架邊坡。客土噴播綠化護坡施工分為濕法噴播和干法噴播兩種，濕法噴播施工速度較快，但是濕法噴播在邊坡面形成植被護坡之前，耐雨水沖刷能力比較弱，與濕法噴播相比干法噴播較耐沖刷。在應用客土噴播綠化技術進行邊坡生態防護時，應當根據降雨條件、邊坡情況以及當地氣候條件合理地選擇相應施工方案。

1.4 土袋綠化護坡

通過在編制袋或麻袋中，裝填種植土，然后堆砌在框架、骨架類工程防護坡面，然后在其表面整體噴射具有一定厚度的有機基材，從而達到綠化整個路塹邊坡的目的。

1.4.1 土袋綠化護坡優缺點

土袋綠化護坡與植生袋綠化的特點相似，主要的區別是施工技術的不同。土袋綠化護坡施工技術簡單、綠化效果較好。但是土袋綠化施工費工費時，成本相對較高。

1.4.2 適用條件

土袋綠化護坡適用于低矮的弱風化巖質邊坡，或者與框架梁、骨架類工程防護技術相結合進行綜合防護，邊坡等級不超過三級，邊坡坡比一般≤1：0.5。

1.5 植生袋植草護坡

植生袋植草護坡是在植生袋中裝填專門配置的有機基材，然后碼砌在框架梁坡面上，利用在植生袋夾層中的植物種子發芽生長，從而覆蓋整個坡面的綠化防護技術，與該法相似的還有生態袋護坡技術。在植生袋內填裝按照一定比例配制的有機肥、種植土、保水劑等混合而成的有機基材，之后用植生袋在邊坡面外側直接堆砌形成植生袋面層，通過該植生袋內長出的植物對邊坡進行綠化，并利用巖石風化層、植生袋綠化基材以及植生袋固定設施（一般采用F 、U型鋼筋錨固）等共同構建坡面生態防護系統，以便達到永久固坡的目的。

1.5.1 植生袋植草護坡特點

植生袋內填裝的土層較厚，有利于植物的生長；植生袋對減少水分蒸發有利，保水和保溫效果良好，同時能有效防止基材被雨水沖刷而流失，邊坡養護成本較低；植生袋綠化護坡植物的綠化效果好，植物成活率高。植生袋綠化護坡一般與骨架類、框架梁類工程防護措施結合使用。但是，在沒有適宜的圬工防護的邊坡面上，植生袋不易錨固與碼砌，容易垮塌；當邊坡較高、較陡時，由于植生袋自重較大，容易造成框架梁或骨架類工程防護受損破壞，從而導致植生袋防護的失效。植生袋植草護坡施工過程中需要大量的人力、財力、物力，施工進度慢，工期較長，造價較高。 1.5.2 適用條件

適宜于低矮的弱風化巖質邊坡，或者與框架梁、骨架類工程防護相結合進行綜合防護，邊坡坡比一般≤1：0.5。

1.6 藤蔓植物護坡

藤蔓植物護坡是利用攀緣類植物或者垂吊類植物，對護面墻、擋土墻、錨釘板墻、巖石邊坡等難以滿足植物生長的公路邊坡進行綠化遮擋的一種綠化護坡方式。利用碎落臺或坡腳，提供植物生長所必須的生長條件，必要時換填種植土。在邊坡上架設綠色罩面網或鐵絲網，作為藤蔓植物向上攀爬的載體，覆蓋遮擋坡面或圬工防護坡面，美化公路景觀。植物選擇一般選取生長速度快、抗逆性強、適合粗放式管理、且具有一定觀賞性的藤蔓植物，多用油麻騰、迎春、爬山虎、常青藤等。

1.6.1 藤蔓植物護坡優缺點

藤蔓植物護坡施工技術簡單，工程成本低。但是藤蔓植物綠化周期長，前期綠化效果很差，并且藤蔓植物爬坡高度有限，對于較高邊坡的綠化效果不好。

1.6.2 適用條件

坡比≤1：0.3，微風化或完全巖石邊坡，以及擋土墻、護面墻、錨釘板墻、掛網噴砼、抗滑樁、漿砌片石等完全圬工防護邊坡。

2.邊坡防護方案選擇的影響因素分析及邊坡分類

總結六種常用的生態護坡技術，影響邊坡生態防護技術方案選擇的主要因素有邊坡坡高、坡比、坡面平整度、巖土性質及風化程度、邊坡圬工防護技術等。

根據對影響邊坡生態防護技術選擇因素的分析，結合山區高速公路邊坡特點，本文將邊坡分為可直接綠化邊坡、可綠化邊坡、有選擇的可綠化邊坡、不宜綠化邊坡4類，各類邊坡特點及推薦的生態防護技術如表1。

3.邊坡生態防護效果評價指標體系

邊坡生態防護效果評價指標體系是邊坡生態防護進行評價的基礎，指標體系設計是否科學、合理，直接關系到評價結果。因此，為了使所建立的評價指標體系能夠客觀地評價山區高速公路邊坡生態防護真實效果，建立一套系統的、科學的、綜合的指標體系尤為重要。

本文在大量參考國內外有關邊坡生態防護技術研究成果及評價方法的基礎上，從邊坡生態防護方案及防護效果評價的內容出發，通過調查問卷及走訪的形式對生態、公路、景觀等方面的相關技術專家及行業工作者進行調查咨詢，通過綜合對比篩選，從固土護坡、生態環保、景觀功能三個方面，選取了植被覆蓋率、根系發育情況、鄉土植物種數、植物多樣性指數、水土保持、固碳釋氧、凈化空氣、植物空間層次、協調性、綠期等10個評價指標，構建了適用于基于層次分析法的模糊綜合評價3級指標體系，如下圖1所示。

4.結論

山區高速公路邊坡生態防護是一個涉及多學科、綜合性、系統性的復雜問題，在邊坡生態防護工程建設中，應樹立“尊重自然、恢復自然”的理念，根據場地實際情況，機械化施工程度、適用性、經濟性和質量效果對比選擇適宜的防護方案。將喬、灌、草有機結合、合理配置，恢復其生態平衡，實現人工強制綠化向自然植被的自我繁衍。本文歸納總結了常用的六種生態護坡技術的優缺點，對其進行了適用性分析，結合影響方案選擇的主要因素對生態邊坡進行了分類，并給出其推薦使用范圍。本文提出的常用邊坡生態防護技術和邊坡生態防護效果評價指標，有利于邊坡生態防護規范化發展，可為山區高速公路邊坡生態防護建設提供參考與指導。

參考文獻

[1]李志清，胡瑞林，吳禮舟，等.生態防護在高速公路護坡中的應用研究[J].工程地質學報，2005，13（2）：280-284.

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

[3]馮玉濤，徐生明，姚連軍.山區高速公路新型生態邊坡支防技術及應用[C]//中國公路科技創新高層論壇.2013.

[4]胡勇，謝銀水.藤蔓植物在恢復公路工程石質邊坡生態景觀中的試驗研究[J].南昌工程學院學報，2013（s1）：1-4.

[5]王云.高挖邊坡穩定性與生態防護技術研究[D].長安大學， 2012.