芻議邊坡工程中的生態(tài)防護

趙 森

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限公司，山西 太原 030006)

0 前 言

為保證工程建設(shè)質(zhì)量，通常會在施工中對邊坡進行加固處理，不過傳統(tǒng)的加固防護措施雖然能夠提升邊坡的穩(wěn)定性，提升土體結(jié)構(gòu)質(zhì)量，但是對周邊環(huán)境會造成不良影響。為此，就需要加大生態(tài)防護技術(shù)的研究力度，以彌補邊坡作業(yè)中存在的問題，提高工程建設(shè)質(zhì)量。

1 邊坡生態(tài)防護的功能及機理

1.1 邊坡防護功能與機理

在公路工程中，邊坡防護是較為重要的功能，其能夠在保證公路正常使用的同時，降低水土流失、滑坡等災(zāi)害對公路帶來的影響。在公路邊坡防護中，生態(tài)防護技術(shù)是通過植被的合理利用來提升邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，通過植物自身性能的發(fā)揮來緩解水土流失帶來的危險，保證邊坡安全。在邊坡生態(tài)防護中，植物發(fā)揮的防護作用主要體現(xiàn)在水文效應(yīng)及植物根系的力學(xué)效應(yīng)兩方面。

邊坡生態(tài)防護工程中，植被水文效應(yīng)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)降雨截留的效果，從而降低雨水及地表徑流對邊坡結(jié)構(gòu)的侵蝕，提高邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。植物根系的力學(xué)效應(yīng)在邊坡工程中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在加筋、錨固和支撐三方面上。由于植物種類的不同，根系性能也會存在明顯差異。例如草本植物根系的表層較淺，其自身的延伸性能與三維加筋復(fù)合材料的融合能夠很好地提升土體結(jié)構(gòu)的抗剪能力，提高邊坡穩(wěn)定性。

木本植物的根系通常分為垂直根系和水平根系，水平根系在邊坡土體中延伸生長，形成具有一定強度的根網(wǎng)，能極好地固結(jié)與支撐根際土體；垂直根系可向土體深處延伸，進而達到很好的錨固效果，保證巖土層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。水平根系與垂直根系的緊密連接，可提升土體深層次結(jié)構(gòu)的錨固效果，提高邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性及抗剪能力。

研究表明，邊坡失穩(wěn)破壞與土體的孔隙水壓力過高密不可分。而邊坡植被生長過程中會通過其根系源源不斷地吸收水分，降低土體內(nèi)的孔隙水壓力，提升邊坡的穩(wěn)定性。

1.2 生態(tài)功能和景觀功能

在公路工程建設(shè)中，開挖和回填是必須要進行的施工項目，而這兩項作業(yè)對于工程建設(shè)周邊的生態(tài)環(huán)境及自然景觀會造成較大影響。因此，需要提高邊坡生態(tài)防護技術(shù)的應(yīng)用效率，充分發(fā)揮其生態(tài)功能和景觀功能，保證周邊環(huán)境質(zhì)量。生態(tài)防護在邊坡工程中的應(yīng)用，一方面能夠保證工程周邊植被的完整性和密集性，構(gòu)建良好的生態(tài)系統(tǒng)，為生物及植物生存發(fā)展提供良好空間，降低工程建設(shè)對周邊生態(tài)環(huán)境的破壞。另一方面生態(tài)防護在公路及周邊環(huán)境中起到很好的緩沖效果，利用植物的吸音效果，降低公路運行中的噪音污染、有害氣體污染及固體廢棄物污染帶來的影響。此外，邊坡生態(tài)防護通過合理搭配喬木、灌木及草本植物，可使裸露的邊坡重新恢復(fù)綠色，豐富公路沿線的景觀環(huán)境，進而將公路邊坡打造成人工與自然相結(jié)合的風景線。

1.3 改善公路通行功能

邊坡工程中采用生態(tài)防護技術(shù)能夠提升周邊綠化面積，降低大風及風沙等不良天氣帶來的影響。且隨著植被覆蓋率的提升，還能夠形成小型氣候區(qū)，營造涼爽、舒適的環(huán)境空間。此外，邊坡植被的合理配置對于提升公路的通行能力也有著顯著效果。例如，通過邊坡植被的變化能夠起到很好的導(dǎo)視作用；在夜間行車中，植物的遮光效果能夠降低車輛前照燈對視覺的刺激，避免交通事故的發(fā)生；在公路隧道外側(cè)種植明暗適應(yīng)植物，可幫助駕駛員縮短車輛進入隧道后對明暗急劇變化的適應(yīng)時間；種植緩沖植物，當車輛與公路沿線構(gòu)造物發(fā)生碰撞時能降低對車輛和乘客的損害。

2 生態(tài)防護的具體措施

2.1 種草防護

種草防護具有成本低、施工簡便、人力消耗小等優(yōu)勢。在邊坡工程中的應(yīng)用需要注意的內(nèi)容有：①植被的高度不得超過6 m，坡度應(yīng)控制在1∶1.25以下，種草防護不可應(yīng)用在巖石邊坡或含水量較高的土質(zhì)邊坡中；②撒播、溝播及噴播是最常用的防護方法，撒播一般針對軟土邊坡結(jié)構(gòu)，具有施工技術(shù)簡單，造價低等優(yōu)勢；溝播適用堅硬邊坡結(jié)構(gòu)，通過置換法來提升草籽的成活率；噴播則被應(yīng)用在土質(zhì)貧瘠邊坡中。

2.2 鋪草皮防護

如圖1所示，該防護方式大多被應(yīng)用在高度低、坡度緩、風化嚴重的巖質(zhì)邊坡中，效果較為顯著。具體施工方法為：一是平鋪，在與坡面平行的位置上進行草皮平鋪；二是水平疊鋪，與地面平行的位置上進行鋪裝；三是垂直疊鋪，與坡面呈垂直角度進行鋪裝；四是斜交疊鋪，草皮鋪裝的角度與坡面的角度要控制在90度以下。

2.3 植灌木防護

植灌木防護主要是在邊坡結(jié)構(gòu)上栽植低矮灌木，以此來提升邊坡的穩(wěn)固性，進而降低因水流沖刷所造成的滑坡等危險問題。植被灌木防護一般被應(yīng)用在坡度1∶1.5或者較緩的邊坡工程中。

2.4 土工網(wǎng)植草防護

如圖2所示，土工網(wǎng)植草防護是利用三維立體網(wǎng)來提升邊坡穩(wěn)固性的一種新型措施，不僅能夠提高邊坡的穩(wěn)固性和安全性，還能夠保證土體結(jié)構(gòu)的養(yǎng)分，為草籽生長提供良好空間。此外，該生態(tài)防護模式的應(yīng)用替換了原有的漿砌片石護坡，有效提升了抗水體沖刷效率。

2.5 行栽香根草防護

香根草的生長周期較短，一般3～4個月就可成型，且根系較為發(fā)達，長成后的香根草能夠承載75 MPa左右的拉應(yīng)力，對于提高邊坡的抗拉性能有很好效果。另外，香根草的耐火、耐寒、耐澇等能力較強，固土護坡效果顯著。

圖1 鋪草皮防護

圖2 土工網(wǎng)植草防護

2.6 蜂巢式網(wǎng)格植草防護

蜂巢式網(wǎng)格植草防護具有施工簡便、外觀齊整、成本適中等優(yōu)勢。具體的操作原理為：對邊坡坡面進行修正，并在修整好的坡面上進行預(yù)制框磚的拼鋪，拼鋪完成后在框磚網(wǎng)格內(nèi)進行植物栽植，如圖3所示。這樣的防護方式能夠形成較為規(guī)整的混凝土框磚結(jié)構(gòu)，降低降雨過程中雨水徑流對邊坡結(jié)構(gòu)的影響，其效果與干砌片石護坡的方式類似。

2.7 客土噴播生態(tài)防護

如圖4所示，在坡面掛網(wǎng)后按照規(guī)定厚度進行土壤噴填，噴填完成后進行草籽噴播種植。在客土噴播生態(tài)防護中，需要先對邊坡進行修整、鉆孔，并利用錨桿等進行加固，之后再開展噴填及噴播作業(yè)，提高邊坡加固效果。通常情況下，該防護模式被應(yīng)用在種植條件較差或種植效果較差的邊坡結(jié)構(gòu)中。

圖3 蜂巢式網(wǎng)格植草防護

圖4 客土噴播生態(tài)防護

2.8 噴混植生生態(tài)防護

該方式與客土噴播防護的原理類似，均是在提升邊坡防護效果的基礎(chǔ)上構(gòu)建良好的周邊生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。兩者的不同之處在于，噴混植生生態(tài)防護應(yīng)用的是短錨桿及鍍鋅鐵絲網(wǎng)材料，通過噴射機噴射的方式將鐵絲網(wǎng)噴掛在邊坡坡面上。缺點為隔熱、保水及保肥效果較差。

2.9 植生基質(zhì)噴射防護

植生基質(zhì)噴射防護一般應(yīng)用在酸性邊坡土壤或坡度小于1∶0.5的巖質(zhì)邊坡中，具有施工成本低，養(yǎng)護方便的優(yōu)勢。施工流程為：鉆孔并進行錨桿植入，待錨桿穩(wěn)定后懸掛鍍鋅鋼絲網(wǎng)，之后進行植生基層噴射。

3 邊坡工程中生態(tài)防護技術(shù)應(yīng)用的建議

3.1 加強生態(tài)退化的防治力度

在邊坡生態(tài)防護工程中，植物的選擇應(yīng)盡量以本土植物為主，且注重不同類型植物的搭配與組合，以提升邊坡防護效果，防止生態(tài)退化。而外地植物在本土栽植中，應(yīng)先對植物的生長情況及區(qū)域生態(tài)環(huán)境進行了解和掌握，以確保植物選擇的合理性。同時也要優(yōu)化深、淺根植物的結(jié)合，豆科、非豆科植物的結(jié)合，配置好生存能力性強的植物與光、水、熱、肥利用率高的植物，如此才能有效地防止邊坡生態(tài)的退化，建設(shè)好一個立體的邊坡生態(tài)防護體系。

3.2 合理引進生態(tài)防護新技術(shù)

隨著生態(tài)防護重視力度的加強，各種新型生態(tài)防護技術(shù)及工藝也被廣泛引入到邊坡防護工程中，為此，技術(shù)人員應(yīng)注重新型技術(shù)的選用。在現(xiàn)今的新型技術(shù)中，植生基質(zhì)噴射、客土噴播、噴混植生是較為基礎(chǔ)的生態(tài)防護技術(shù)；ABT生根粉、菌根菌、農(nóng)菌及各種微生物肥料等新型技術(shù)可通過提升植物的抗逆性及生理機能，來加快植物生長效率；滲灌、滴灌、膜孔灌、注水根灌、插管根灌等技術(shù)則可以提高植物成活率，做到涵養(yǎng)水源，提高植物成活率的作效果。

4 結(jié) 語

綜上所述，在邊坡工程中，生態(tài)防護技術(shù)的合理應(yīng)用對于提高邊坡穩(wěn)固性和安全性，提升邊坡的生態(tài)及景觀功能，保證公路運輸安全有著顯著效果，故而就應(yīng)加強對其研究和推廣力度，從而為我國公路建設(shè)及生態(tài)環(huán)境的發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

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