生態(tài)護(hù)坡在城市道路工程中的應(yīng)用探討

陳曉宇

（中機(jī)中聯(lián)工程有限公司，重慶市 400039）

0 引言

在道路工程建設(shè)中，經(jīng)常需要開挖土石方，破壞原有生態(tài)覆蓋層，導(dǎo)致產(chǎn)生大量的邊坡裸地，容易帶來邊坡巖土滑坡、崩塌，造成嚴(yán)重的水土流失，給人民財(cái)產(chǎn)及人身安全帶來威脅。因此在建設(shè)道路工程的同時(shí)，不能忽視對(duì)道路邊坡的保護(hù)與美化，應(yīng)當(dāng)因地制宜、合理規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)道路邊坡安全、穩(wěn)定以及邊坡美化、生態(tài)平衡的雙重效果[1]。

傳統(tǒng)的圬工護(hù)坡方式施工強(qiáng)度高、綠化效果和生態(tài)環(huán)境效益較差，在這種情況下，生態(tài)護(hù)坡技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并成為研究熱點(diǎn)。生態(tài)護(hù)坡是指將工程力學(xué)、生態(tài)學(xué)、植物學(xué)、土壤學(xué)等學(xué)科綜合起來進(jìn)行考慮，形成工程與植物相結(jié)合的護(hù)坡技術(shù)。以達(dá)到減少水土流失、維持生物多樣性、生態(tài)平衡以及優(yōu)化生態(tài)環(huán)境的目的。

1 城市道路建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

道路工程施工時(shí)不僅侵占了道路范圍的自然空間，同時(shí)對(duì)路基邊坡附近的植被造成了破壞，阻止了植物的生長(zhǎng)恢復(fù)。施工過程中產(chǎn)生的粉塵覆蓋在植物葉子表面，降低了植物的光合作用、呼吸作用和蒸騰作用，影響周邊植物的正常生長(zhǎng)[2]。

道路工程施工過程中使用的機(jī)油、瀝青等有機(jī)溶劑會(huì)逐漸滲入土壤，導(dǎo)致路基淺層土壤受到污染，影響植物的生長(zhǎng)，甚至導(dǎo)致某些作物死亡，影響植物系統(tǒng)的多樣性。

道路施工過程中路基的開挖和基坑內(nèi)排水會(huì)降低周圍區(qū)域的地下水位，而路基及其他路面結(jié)構(gòu)物也會(huì)限制水位的提高，這樣就使得道路周圍區(qū)域的地下水位降低，最終會(huì)導(dǎo)致土壤劣化、飲用水和農(nóng)業(yè)用水流失，地面喜水植物逐漸減少，同時(shí)也會(huì)影響魚類和野生動(dòng)物的生存。

2 生態(tài)護(hù)坡的機(jī)理

2.1 植物的根系力學(xué)效應(yīng)

植物的垂直根系一般延伸較長(zhǎng)，可以穿過坡體表面的松散土層及風(fēng)化巖層，錨固到深處較穩(wěn)定的巖土層上，相當(dāng)于植入的錨桿鋼筋，對(duì)于地面以下0.75～1.5 m范圍內(nèi)具有明顯加固土壤的作用，對(duì)于風(fēng)化、開裂的巖體也能起到有效的錨固作用。植物的橫向根系在土壤表層及下覆風(fēng)化巖層中盤織交錯(cuò)，將根系附近的土壤緊緊包裹在一起，形成了一個(gè)具有一定抗拉、抗剪強(qiáng)度的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)物，使邊坡土體在根系延伸范圍內(nèi)成為土與植物的復(fù)合材料，提高了邊坡土體的抗拉、抗剪強(qiáng)度，增強(qiáng)了邊坡的穩(wěn)定性[3]。根系與土體結(jié)合如圖1所示。

2.2 植物的水文效應(yīng)

圖1 植物根系與土體的相互作用模型

降雨是引發(fā)邊坡滑動(dòng)的重要影響因素之一，邊坡的失穩(wěn)與巖土體自身孔隙水壓力有著密切的關(guān)系。由于植物對(duì)水分蒸發(fā)和吸收作用，其根系可以對(duì)邊坡進(jìn)行吸收和排水，減小土體的孔隙水壓力和風(fēng)化開裂巖體的裂隙水壓力，并減少土體自身重量，增加土體吸力，提高土體的抗剪強(qiáng)度，有利于邊坡體的穩(wěn)定，坡體表面大量的植被可以有效減緩地表徑流的速度，延長(zhǎng)徑流時(shí)間，減少雨水對(duì)邊坡坡面的沖刷。

下落的雨滴在打擊坡面時(shí)會(huì)把動(dòng)量傳遞給邊坡表層土體，產(chǎn)生的沖擊力將使土體顆粒飛濺分離，在滴濺過程中，雨滴動(dòng)量越大，沖擊分裂力越大，被濺出的土粒也越多。地表徑流帶走被滴濺分離的土粒，將進(jìn)一步產(chǎn)生水土流失。植被能夠有效抑制地表徑流并阻擋雨滴下落沖力，削弱雨滴濺蝕，從而減小土粒流失，控制水土流失。通常情況下，邊坡土體的流失總量隨坡面植被覆蓋率的增加呈指數(shù)關(guān)系降低。

3 生態(tài)護(hù)坡的應(yīng)用技術(shù)

傳統(tǒng)工藝的混凝土護(hù)坡結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)無法滿足當(dāng)前人們對(duì)生態(tài)綠化環(huán)境的需求，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的現(xiàn)代，先進(jìn)的護(hù)坡施工技術(shù)與新型護(hù)坡建設(shè)材料必將成為我國邊坡防護(hù)構(gòu)建的主流。如今我國現(xiàn)有的生態(tài)護(hù)坡應(yīng)用方法主要有植物固土技術(shù)、土工材料種植復(fù)合技術(shù)、生態(tài)混凝土技術(shù)、生態(tài)水泥護(hù)坡技術(shù)等[4]。

3.1 植物固土技術(shù)

植物固土技術(shù)指的是利用根系較為發(fā)達(dá)的植物在邊坡坡面上種植，使得植物根系深入邊坡表層巖土體中，通過植物根系的錨固加強(qiáng)作用，達(dá)到加固土體、增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性的目的。使用植物固土技術(shù)既可以加固土壤、保持水土平衡，又可以滿足現(xiàn)代人們生活的要求，符合生態(tài)環(huán)境需要，有利于城市形象的美化提升。

3.2 土工材料種植復(fù)合技術(shù)

土工材料種植復(fù)合技術(shù)主要有土工網(wǎng)墊層固土種植基和土工格固土種植基兩種。土工網(wǎng)墊層主要由聚丙烯、聚乙烯等高分子材料構(gòu)成，覆以碎石和種植型土壤，再播撒草籽，形成一個(gè)完整的復(fù)合種植基。土工網(wǎng)墊層是由垂直土壤方向無法拉伸的多層網(wǎng)和與土壤平行方向可雙向拉伸的平面網(wǎng)組成，垂直土壤方向的多層網(wǎng)之間的交點(diǎn)需要通過熱熔焊進(jìn)行連接，使網(wǎng)狀空間更加穩(wěn)定。這樣形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加寬松，網(wǎng)內(nèi)有足夠的空間用來填充土壤和砂礫，而且草皮植被在長(zhǎng)出來以后，土工網(wǎng)墊層內(nèi)的空間也足夠其正常生長(zhǎng)。在草皮生長(zhǎng)完全以后，草皮、土工網(wǎng)墊層以及土壤層有效地結(jié)合在一起，形成一個(gè)整體。土工網(wǎng)墊層的鋪設(shè)可以人工進(jìn)行，而草籽的播撒是利用水力噴灑技術(shù)，將草籽混入水中，然后利用噴灑機(jī)器在壓力作用下將草籽均勻地噴灑到護(hù)坡土壤當(dāng)中。

土工格固土種植基是在一個(gè)個(gè)的土工格內(nèi)進(jìn)行草皮的種植，加固土層。土工格也是由聚乙烯、聚丙烯等高分子材料為原材料，并經(jīng)過加工變成土工格的結(jié)構(gòu)。土工格的設(shè)立可以提高護(hù)坡的摩擦阻力，再加以草皮的種植，可以有效提高護(hù)坡土壤層的穩(wěn)定性和承受能力。

3.3 生態(tài)混凝土技術(shù)

生態(tài)混凝土是指由多孔混凝土材料再加保持水土的原料、種植型土壤以及肥料組成。多孔混凝土的制作所使用的原料是粗制骨料、含有爐渣和硅灰的水泥和少量的細(xì)料。一般使用人工合成的無機(jī)土壤作為保持水分的原料，再加入一些吸水性比較強(qiáng)的高分子材料以及吸附力比較強(qiáng)的材料比如活性炭等。在進(jìn)行多孔生態(tài)混凝土建設(shè)時(shí)，首先在邊坡土壤表層鋪設(shè)多孔混凝土材料，為草皮的生長(zhǎng)提供生長(zhǎng)空間，同時(shí)多孔混凝土當(dāng)中的肥料可以提供草皮生長(zhǎng)所需要的養(yǎng)分[5]。

3.4 生態(tài)水泥護(hù)坡技術(shù)

生態(tài)水泥護(hù)坡具有固液氣三相結(jié)構(gòu)，其中固體結(jié)構(gòu)中含有秸稈、稻草等多項(xiàng)材料，在水泥護(hù)坡結(jié)構(gòu)中形成孔隙。除此之外，固體結(jié)構(gòu)中還包含有種植型土壤、肥料、河沙、水泥等物質(zhì)，為植被的生長(zhǎng)提供必要的條件。

4 生態(tài)護(hù)坡的局限性

生態(tài)護(hù)坡技術(shù)起到了逐步恢復(fù)自然生態(tài)和美化環(huán)境的作用，但也有局限性。如植被根系的延伸使得土體產(chǎn)生裂隙，增大了土體的滲透率，易于加大降水滲入，促進(jìn)邊坡深層水體化學(xué)作用，影響邊坡穩(wěn)定；又例如植物的深層根系可能仍無法有效控制邊坡更深層的滑動(dòng)，若根系延伸范圍內(nèi)無穩(wěn)定的巖土層，則其錨固作用便不明顯，遇到暴雨大風(fēng)等惡劣天氣根系容易被拔出。因此生態(tài)護(hù)坡技術(shù)應(yīng)與工程措施相結(jié)合，發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)，以保證邊坡的穩(wěn)定，并起到恢復(fù)植被、美化環(huán)境的作用[6]。

5 結(jié)語

本文論述了傳統(tǒng)道路建設(shè)及護(hù)坡對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，從根系的力學(xué)效應(yīng)和植物的水文效應(yīng)兩個(gè)方面研究了生態(tài)護(hù)坡的機(jī)理，詳細(xì)介紹了目前國內(nèi)主要應(yīng)用的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)，并從工程角度分析了生態(tài)護(hù)坡技術(shù)在道路邊坡防護(hù)中的應(yīng)用，得出以下結(jié)論：

（1）生態(tài)護(hù)坡具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益，是道路建設(shè)工程中可持續(xù)發(fā)展的重要對(duì)策之一。

（2）生態(tài)護(hù)坡技術(shù)也存在一定的局限性，因此在道路邊坡綜合防護(hù)與治理中，生態(tài)護(hù)坡技術(shù)應(yīng)與工程措施相結(jié)合，發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)，才能保證邊坡的穩(wěn)定，并起到恢復(fù)植被、美化環(huán)境的作用。