西南巖溶區高速公路高陡巖質邊坡生態修復方法探討

高強偉，劉 祥，代 斌，楊進克

(廣西交科集團有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

我國巖溶地貌主要分布在西南地區，巖溶區地形復雜、生態環境脆弱。近年來國家加大了西南巖溶區生態環境建設和保護，巖溶區高速公路高陡巖質邊坡的生態修復與重建已成為當前生態學研究熱點之一[1]。從21世紀開始我國高速公路得到了跨越式發展，全國高速公路總里程從2001年的1.9萬km到2018年年底增加到14萬km，居全球第一。據統計，在我國每建設1 km高速公路，就會形成裸露邊坡面積約5～7 hm2[2]，這些邊坡有的是高大陡峭、缺土少肥的巖石邊坡，有的是貧瘠缺水的土質邊坡，它們普遍存在沖刷侵蝕和滑坡現象，單純的工程防護方式很難恢復自然植被，尤其是高陡巖質邊坡的生態恢復更是一大難題。目前，噴播基質技術是高陡巖質邊坡人工生態修復最為普遍、常用的方法，但存在著后期養護成本高，植物枯死，坡面覆蓋率低，景觀效果維持時間短，群落結構簡單，無法構建一個自我組織、自我支撐、自我修復、自我更新的功能生態系統的問題。噴播技術一般都會在生態修復初期有不錯的效果，邊坡覆蓋完整，植株生長茂盛，但是隨著公路的運行，養護措施不到位，植物就會出現枯黃、衰減現象，最后甚至成片枯死裸露，難以形成穩定的植物群落，對沿線景觀及生態環境造成較大影響，這個問題已成為高速公路建設發展的瓶頸[3]。究其原因是這種高陡巖質邊坡無土、缺水、少肥，所以研究改善巖質高陡邊坡植物生長環境十分必要。

1 高陡巖質邊坡生態修復原理

目前現有的大多數高陡巖質邊坡修復(如噴錨、混凝土鋼筋骨架、擋土墻等)側重于邊坡的穩定，而沒有考慮與周邊景觀的協調性，沒有反映關于植物生境分析的理念[4]，也沒有運用生態學原理系統、完整的謀劃，達不到生態文明建設和可持續發展的要求。雖然修復初期邊坡覆蓋完整，有不錯的美化綠化效果，但隨著后期局部位置養護措施跟不上，綠化植物因無法適應少土、少水、少肥的生境，不能完成自我更新和生態演替，使邊坡景觀綠化效果變差，甚至最后干枯死亡，邊坡重新恢復裸露狀態。

高陡巖質邊坡生態修復是利用植物涵水固土的原理穩定巖土邊坡，同時美化生態環境的一種新技術，是涉及巖土工程、植物學、土壤肥料學等多科學于一體的綜合工程技術，既能創造一個滿足植物生長、種植基質不被雨水沖刷的健康、穩定、可持續的生態系統植物生長環境，又穩定了裸露山體，保證高速公路運營安全。生態修復包括了生物群落和生態環境的修復，是充分遵守生物演替的自然規律，利用有生命力植物的根、莖、葉作為主體，通過改變邊坡微地形條件以改善坡面惡劣的植物生長環境，再按一定的方式扦插或種植于裸露坡面的不同位置，最終達到穩固邊坡、控制水土流失和恢復生態環境的目的。邊坡植物一方面可以增強坡面粘附力，使坡面結構趨于堅固和穩定，使行車更舒適更安全；另一方面可以截留和存儲降雨，延滯徑流，調節坡面濕度，通過攔截、蒸發和儲存來促進種植基質水循環，調節植物根系呼吸溫度，促進坡面土壤發育，以改善植物生長的無機環境，促進植物穩定生長，形成一種自我組織、自我支撐、自我修復、自我更新的生態系統。

2 目前國內外高陡巖質邊坡生態修復的主要方法

2.1 植生槽法

植生槽法是一種專門針對高陡巖石邊坡快速生態修復的新型綠化技術。經過調查和實踐對比可知，該技術是目前對付坡度>75°的巖石邊坡的快速生態修復、水土保持和美化環境最有效的方法之一[5]。植生槽法是通過在坡面鉆孔打入錨桿，并在其上安裝模板澆筑鋼筋混凝土種植槽，在槽內填土種植適地適生的草花及抗逆性強的灌木等，經過一段時間生長后用以綠化坡面的一種技術。植生槽主要由錨板、主筋、板內配筋、瀉水孔、拉錨、種植土、植物等部分組成。其結構形式除了采用直板式外還可以采用“V”形、“U”形、“L”形。其操作步驟是：(1)清除浮石塊、危巖體修整坡面掛網；(2)鉆孔制作植生槽構架并澆筑植生槽；(3)鋪填種植土栽植苗木，達到生態修復的目的。其優點是充分利用生態工程學原理，創造適合植物生長的無機環境，若后期養護到位可以使其逐步進入自然生長狀態，形成自然協調生長和演繹的植物群落。缺點是施工難度大，投入成本高，邊坡不能全部復綠，綠化覆蓋率低。植生槽法作為生態修復技術已在礦山邊坡生態修復中被廣泛應用，且在高速公路高陡巖質邊坡綠化中作為一種新型技術在近些年也得到了重視和應用。

實施關鍵技術：

(1)物種配置。物種配置選擇以“內爬、中擋、外掛”為原則，內側種植攀爬植物，中間種植小灌木，外側選擇豆藤植物，同時考慮因地制宜。

(2)基質配置。植生槽容量小，必須考慮基質的通氣性、保水性、保肥性，以保證植物生長和更新的養分。

(3)后期管護。保證植物后期生長所需的水、肥、氣、熱等。

2.2 魚鱗穴法

魚鱗穴法是在基本穩定陡直巖壁上利用較大的石縫、坑穴等，采用小面積定向爆破形成魚鱗狀洞穴，將事先準備好的植物竹筐放置其中：(1)清除浮石塊、危巖體修整坡面；(2)結合壁面微地形環境安裝爆破設施，小面積爆破或開鑿≥30 cm×30 cm的魚鱗穴；(3)在穴中放入預先準備好的長有植物的竹筐，達到綠化邊坡的目的。其優點是苗木成活率高，植物選型豐富，易搭配，植物群落維持時間長。缺點是施工部位局限性較大，植被覆蓋率低，對于高陡邊坡難度大，工程造價較高。

實施關鍵技術：

(1)栽植植物的竹籃。竹籃里既包括了植物生長所需要的基質，又有預先栽植好的植物，包括前期種植土配置和植物的選擇。

(2)后期管養，確保植物后期的澆水、施肥和養護，這是維持植物群落長久性的決定性因素。

2.3 飄臺法

飄臺法就是在高陡的巖質邊坡上，按等高線以一定的角度安裝或現場澆筑混凝土板，形成種植槽，在槽內填裝具有一定肥力的種植土，在種植土內種植灌木、爬藤、草的邊坡復綠方法：(1)對實施飄臺法的巖質坡面進行清理及加固；(2)在預先設定的位置鉆孔，安裝錨固鋼筋注入砂漿，達到一定強度后立模澆筑飄臺；(3)將配置好的植生基質填于飄臺植生槽中，栽植灌木及爬藤等植物。其優點是坡面快速綠化，植物配置容易，成活率高，后期景觀效果自然維持時間長。缺點是坡面覆蓋不夠完整，施工難度大，成本高。

實施關鍵技術：

(1)飄臺的制作。在高陡巖質邊坡上制作穩定、持久的飄臺是保證植被恢復的關鍵。

(2)配置植生基質。根據所選植物配置適合的植生基質，植生基質除土壤外還必須配置一定的有機質、復合肥、保水劑以及生物肥等。

2.4 掛網客土噴播法

掛網客土噴播法是現代國際采用的新型噴播綠化方式。它是將有機質土、邊坡綠化專用肥、速效肥、黏合劑、保水劑及凝固劑和草籽、灌木種子等按一定比例組成并攪拌平均的有機基材，經過特制噴播機械噴播在掛有鍍鋅鐵絲網的坡面上，然后在其外表噴播草種，植被恢復后，興旺的根系可經過基材深化到巖體的節理和裂隙中，能到達永久固坡和美化環境的雙重目的。其優點是施工簡單，施工進度快，造價不高，前期植物生長快，復綠效果佳。缺點是易被雨水沖刷，只適用于較緩邊坡，后期植物群落自我更新能力較弱，植物群落易出現衰退，生態系統難以持續恢復。

實施關鍵技術：

(1)基質的配置。基質不僅要具有高粘結性，而且還應具備植物生長的各種營養成分。基質配置的成敗直接關系到噴播效果。

(2)植物的組合。合理的組合既可以改善基質環境，又能增加坡體土壤固定性，是保持復綠效果長久性的關鍵。

2.5 新型植被毯法

新型植被毯是目前最受歡迎的一種高陡石質、砂質邊坡最簡潔最有效的生態防護措施[6]。它是將草種、保水劑、營養土等材料添加在廢棄的椰桿、稻草、椰絲、麥秸等纖維中，制作成類似于毛毯的環保植生毯。植被毯主要包括植物纖維層、保水劑、營養土等。其中，植物纖維層就是提供植物生長所需營養的微型容器，包括了粘合劑、木質纖維、有機礦物催化劑等材料，既減少了降雨對坡面的沖擊，也可以自身產生植物生長所需的營養物質，促進植物生長，形成良性循環，具有較高的抗拉、抗剪能力。其優點是進度快、建植容易、維護簡單、養護成本低、生態及水土保持效果好。缺點是植被結構單一，后期植被自我更新能力差，不利于坡面植物生態演替。目前，我國對植被毯邊坡防護技術的研究多集中在技術工藝、水土保持效應等方面，推廣和應用還處于初級階段[7-8]，而對其后期自然協調生長和自我更新能力以及維持植物群落穩定性的報道較少，需進一步探討研究。

實施關鍵技術：

(1)新型植被毯選擇。根據立地條件選擇不同種類的植被毯，國內常用的植被毯有麥秸、椰絲及椰絲麥秸混合型等，由于材質與結構不同，對立地的改良及成本差別明顯。

(2)鋪設植被毯。巖質邊坡往往較陡較高，植被毯具有一定的重量，怎樣保證植被長久固定在邊坡上，需要結合工程措施(如錨桿固定等)。

3 結語

隨著人們生活水平的提高，環境保護問題越來越受到重視，而高陡巖質邊坡的治理也朝著綠色、經濟和高效的方向發展，特別是以掛網客土噴播為主的生態工程防護技術得以大面積應用。高速公路在建設過程中對高陡巖質邊坡采取生態修復更是大勢所趨，生態修復也由單一的草被運用向灌、草、花綜合運用發展，形成景觀、立體、多樣的植被結構，形成建設生態、和諧、綠色高速公路的發展趨勢。而邊坡灌木是巖質邊坡生態修復的重要環節，其成功實施對于營造更加接近于自然環境的長期穩定邊坡具有重要意義，由此產生的社會效益和生態效益也是顯而易見的。巖質邊坡的生態修復一個循序漸進的過程，必須以無機環境的重建與恢復為基礎，以“尊重自然、恢復自然”為原則，使人工植被群落達到自然植被的穩定狀態，取得和諧、可持續的綠化效果。

高陡巖質邊坡本身就無土無肥，而怎樣在其壁面上種植植物，并且還要使其達到長期穩定的生態系統，是公路建設者面對的一大難題。本文介紹的幾種方法都是從植物栽植方式的角度考慮，如植生槽法、魚鱗穴法、掛網客土噴播法、新型植被毯等，而這些方法共同的問題就是植物選擇、基質配置及后期養護難度較大，今后有必要開展相關的試驗研究(尤其植被毯是作為近幾年新型的高陡巖石質邊坡防護技術)，對不同的植物選擇、基質配置和養護技術進行綜合研究，形成一套合理、切實可行的技術方法體系。