陳波

（貴州省公路工程集團(tuán)有限公司，貴州貴陽(yáng) 550008）

0 引言

隨著我國(guó)高速公路迅速發(fā)展，山區(qū)高速公路建設(shè)中對(duì)主線兩側(cè)山體的開挖不可避免。隨著高等級(jí)公路建設(shè)的發(fā)展，由此帶來(lái)的負(fù)面影響受到了有關(guān)部門的關(guān)注。如高挖形成裸露邊坡破壞原本生態(tài)環(huán)境，造成坡體滑坡等交通安全隱患。路基工程施工中開挖山體后形成大面積土石坡面，路塹邊坡生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)治理日益受到重視。由于雨季沖刷水害嚴(yán)重等因素，使得路塹邊坡生態(tài)防護(hù)成為公路生態(tài)恢復(fù)中的重點(diǎn)。生態(tài)防護(hù)技術(shù)充分利用植物特點(diǎn)，結(jié)合工程防護(hù)兼顧環(huán)保要求。目前，我國(guó)高速公路邊坡工程尚無(wú)成功的定型模式，生態(tài)防護(hù)技術(shù)研究集中在對(duì)施工工藝方面，加強(qiáng)高速公路邊坡生態(tài)防護(hù)施工技術(shù)理論研究具有重要意義。

1 高速公路邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)研究

目前，我國(guó)高速公路建設(shè)迅速發(fā)展，隨著高速公路路網(wǎng)的不斷延伸，便捷交通的同時(shí)對(duì)山區(qū)生態(tài)環(huán)境也帶來(lái)破壞。由于高速公路現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)高導(dǎo)致路基高填深挖現(xiàn)象普遍存在，大交通量威脅沿線居民的身體健康[1]。邊坡是具有傾斜坡面的土體巖體，近幾年，高速公路路塹生態(tài)防護(hù)受到公路部門的重視，生態(tài)防護(hù)技術(shù)是將工程與植物防護(hù)相結(jié)合，生態(tài)防護(hù)代表邊坡防護(hù)的發(fā)展方向。

1.1 公路路塹邊坡生態(tài)防護(hù)理論

路塹邊坡以巖土性質(zhì)分類包括土質(zhì)巖質(zhì)與類土質(zhì)邊坡。路塹邊坡工程防護(hù)類型有多種，主要有噴錨坡面、錨桿框架梁與拱形骨架等[2]。高速公路邊坡坡面具有獨(dú)特特點(diǎn)，表現(xiàn)為邊坡坡度較大、公路邊坡小氣候復(fù)雜限制因子多。邊坡生態(tài)防護(hù)是利用活植物與非生命材料結(jié)合的方式，靠植物根莖與土壤間的附著力達(dá)到加固邊坡并起到穩(wěn)定坡面的作用。邊坡各部位名稱見圖1。公路邊坡工程穩(wěn)定性能主要影響因素包括周邊環(huán)境、水系狀況、人為因素等，巖土體的地質(zhì)狀況等為內(nèi)部因素，工程活動(dòng)及人為因素為外部因素。

圖1 邊坡各部位名稱

現(xiàn)代公路邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)原則中將質(zhì)量安全放在首位，設(shè)計(jì)邊坡防護(hù)時(shí)應(yīng)統(tǒng)籌全局，山區(qū)公路生態(tài)邊坡防護(hù)可以改善周圍環(huán)境，減少或避免發(fā)生安全事故。生態(tài)防護(hù)技術(shù)是基于生態(tài)工程學(xué)等學(xué)科的基本原理，通過(guò)生態(tài)工程自我修復(fù)等功能實(shí)現(xiàn)邊坡的健康活動(dòng)與生態(tài)恢復(fù)，達(dá)到維持生態(tài)多樣性及美化環(huán)境等目的[3]。邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)原理是基于植物對(duì)邊坡的力學(xué)、水文效應(yīng)，通過(guò)加固防護(hù)優(yōu)化環(huán)境。生態(tài)工程防護(hù)是采用植物與土木工程結(jié)合的固坡措施，現(xiàn)今的邊坡生態(tài)防護(hù)是工程與植物防護(hù)的適當(dāng)結(jié)合，地質(zhì)情況中坡度較緩的邊坡采用單獨(dú)植物護(hù)坡可滿足維持邊坡穩(wěn)定的要求，高陡邊坡應(yīng)采用工程防護(hù)與植被結(jié)合的方法。邊坡生態(tài)防護(hù)可改善高速行車安全條件及路面狀況、生態(tài)及景觀功能等。

1.2 公路邊坡穩(wěn)定性分析

自然界的邊坡內(nèi)部時(shí)刻存在驅(qū)動(dòng)邊坡滑動(dòng)因素構(gòu)成的力，巖體自身固有抵抗滑動(dòng)能力。邊坡滑動(dòng)表現(xiàn)為漸進(jìn)轉(zhuǎn)變?yōu)闈u息過(guò)程[4]。工程建設(shè)中常見的滑坡類型包括人工開挖邊坡，由于設(shè)計(jì)坡度陡而改變了土體內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)。滑坡穩(wěn)定性判斷是防治滑坡中的關(guān)鍵問(wèn)題，因其復(fù)雜度受到各專業(yè)技術(shù)水平限制，目前缺乏成熟系統(tǒng)的方法。公路邊坡大面積暴露于自然界并受到自然因素的反復(fù)作用，飽和后土體強(qiáng)度急劇降低。邊坡表面在溫差作用下形成干縮循環(huán)，地表水流沖刷易造成加劇邊坡的水毀病害的情況。

近年來(lái)，我國(guó)公路交通建設(shè)迅速發(fā)展，各地區(qū)公路工程開挖回填的路基邊坡未能有效處理會(huì)導(dǎo)致水土流失，對(duì)自然環(huán)境造成植被生態(tài)的破壞。公路邊坡大面積暴露于自然界，邊坡巖土的物理力學(xué)性質(zhì)常發(fā)生變化[5]。地下水活動(dòng)與水壓力等是誘發(fā)邊坡失穩(wěn)的主要因素，風(fēng)化作用對(duì)公路邊坡的危害表現(xiàn)為影響邊坡穩(wěn)定、影響排水導(dǎo)致水害、巖石強(qiáng)度大幅度降低與堵塞交通。邊坡沖刷過(guò)程包括降雨濺蝕引起土顆粒分離與沉積過(guò)程，研究邊坡沖刷發(fā)生發(fā)展水力土體及相互轉(zhuǎn)化特性是量化邊坡侵蝕沖刷的前提。高速公路邊坡被雨水沖刷破壞是土壤侵蝕力與可侵蝕性相互作用的集合。植被防止侵蝕作用包括對(duì)降雨能量的消減作用、抗侵蝕作用等。

2 高速公路邊坡生態(tài)防護(hù)施工技術(shù)

隨著我國(guó)公路等級(jí)的提高，由于高速公路比選方案少等，大交通量給沿線造成交通污染，影響區(qū)域內(nèi)生態(tài)平衡。路塹邊坡為搶工期存在重前期設(shè)計(jì)輕后期防護(hù)的現(xiàn)象，邊坡工程治理措施日益引起巖土工作者的關(guān)注。以往傳統(tǒng)護(hù)坡硬性封閉式工程防護(hù)技術(shù)施工復(fù)雜，對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境造成永久性破壞。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，高速公路邊坡開始更多地考慮生態(tài)防護(hù)，采用綠化生態(tài)護(hù)坡技術(shù)，形成和諧自然的生態(tài)景觀。

2.1 高速公路邊坡生態(tài)防護(hù)原理

工程建設(shè)中開挖施工形成自然邊坡，應(yīng)采用工程措施對(duì)邊坡進(jìn)行支護(hù)治理，坡面防護(hù)措施包括灰漿、噴射混凝土、掛網(wǎng)噴錨護(hù)坡等。防護(hù)的邊坡應(yīng)具有足夠的穩(wěn)定性，支擋結(jié)構(gòu)類型包括錨桿擋墻、錨索框架梁及多種結(jié)構(gòu)組合的支護(hù)形式。山區(qū)公路建設(shè)應(yīng)落實(shí)安全環(huán)保舒適的建設(shè)理念，堅(jiān)持充分保護(hù)、減少影響、實(shí)現(xiàn)公路建設(shè)與環(huán)保并重。邊坡生態(tài)防護(hù)可以恢復(fù)被破壞的自然生態(tài)環(huán)境，生態(tài)防護(hù)機(jī)理表現(xiàn)為植被系統(tǒng)力學(xué)效應(yīng)、水文效應(yīng)與生態(tài)效應(yīng)。

植物護(hù)坡主要是在坡面上種植植物，坡面植物主要通過(guò)根系的力學(xué)效應(yīng)提高路塹邊坡淺層土體的穩(wěn)定性。坡面植物具有錨桿的功能，植物與自身生活的環(huán)境相互影響形成變化的系統(tǒng)，分析植被防護(hù)對(duì)邊坡淺層土體的穩(wěn)定要綜合考慮有利因素與不利因素。大多數(shù)情況下，植被覆蓋良好、邊坡更穩(wěn)定。植被主要通過(guò)根系加固提高土壤的抗剪強(qiáng)度，根系對(duì)土壤的加固作用依賴于根系的強(qiáng)度和特性。草本植物根系通常為直徑小于1mm 的須根，木本植物由根系深入土壤的垂直根系與水平根系組成。邊坡植物系統(tǒng)具有增強(qiáng)土壤抗侵蝕的能力，可以減緩對(duì)坡面的侵蝕。

2.2 高速公路邊坡生態(tài)防護(hù)關(guān)鍵技術(shù)

我國(guó)地域廣闊、地質(zhì)成因復(fù)雜，高山峽谷等自然地理環(huán)境加大了交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)難度，公路邊坡穩(wěn)定性是工程建設(shè)中普遍存在的問(wèn)題。高速公路邊坡常規(guī)工程防護(hù)技術(shù)見效快，又因未對(duì)坡面進(jìn)行綜合處置導(dǎo)致完工坡面外觀色澤灰暗單調(diào)；植物防護(hù)在防止水土流失等方面效果突出。生態(tài)防護(hù)利用植被后期穩(wěn)固作用增加的特點(diǎn)，以彌補(bǔ)常規(guī)防護(hù)工程的不足，達(dá)到綠色環(huán)保的效果。我國(guó)高速公路邊坡防護(hù)技術(shù)研究起步較晚，目前，邊坡生態(tài)防護(hù)方法主要采用噴播類生態(tài)護(hù)坡，藤蔓植物與TBS 技術(shù)等形式。公路邊坡植物防護(hù)類型見圖2。

圖2 公路邊坡植物防護(hù)類型

濕法噴播是以水為載體的植被建植技術(shù)，噴播后混合物可以防止種子被沖刷。其施工優(yōu)勢(shì)是使用覆蓋料等材料適用范圍廣，對(duì)土地的平整度無(wú)嚴(yán)格要求，在覆蓋料的共同作用下可防止雨水沖刷；噴播施工效率高，可滿足大面積綠化工程需要。土質(zhì)貧瘠的挖方邊坡可起到固土防沖刷、改善植草質(zhì)量和效果，植物生長(zhǎng)到5cm 左右可揭開無(wú)紡布，進(jìn)行3～6 個(gè)月的前期養(yǎng)護(hù)。噴混植草是將含草種的混凝土噴在巖石坡面上，通過(guò)配方拌和混合物噴射在邊坡上。土工格室是新型的土工合成材料，配置根系發(fā)達(dá)的草種，利用其三維側(cè)限原理，荷載施加到土工格室上面，大部分垂直力轉(zhuǎn)化為向四周分散的側(cè)向力。

噴播類生態(tài)防護(hù)包括液壓噴射和客土掛網(wǎng)噴射，液壓噴射是將黏合劑等與水按比例混合成噴漿，噴射到預(yù)定區(qū)域的邊坡綠化恢復(fù)技術(shù)。液壓噴播草籽植草護(hù)坡可以克服其他植草方法立地條件要求高等弱點(diǎn)，具有覆蓋地表速度快等特點(diǎn)，是工程建設(shè)挖填邊坡穩(wěn)定支護(hù)的有效方法?？屯羾姴ナ侨诤贤寥缹W(xué)理論的生態(tài)防護(hù)技術(shù)，用掛網(wǎng)噴射方式涂噴于坡面，實(shí)現(xiàn)對(duì)巖石邊坡的綠化防護(hù)。穩(wěn)定邊坡工程設(shè)計(jì)先進(jìn)性調(diào)查，確定坡面目標(biāo)植物群落選型，根據(jù)邊坡類型確定及材料用量設(shè)計(jì)?？屯翍?yīng)用為灌木樹木根系提供良好的生長(zhǎng)基礎(chǔ)。

3 高速公路邊坡生態(tài)防護(hù)施工技術(shù)應(yīng)用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路運(yùn)輸交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平明顯改善。西部山區(qū)高速公路建設(shè)中土石方開挖破壞土體自然結(jié)構(gòu)，造成植被破壞、局部小氣候變動(dòng)，導(dǎo)致邊坡坍塌等自然災(zāi)害引發(fā)系列環(huán)境問(wèn)題。生態(tài)防護(hù)技術(shù)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)工程防護(hù)的不足，結(jié)合其他工程材料在邊坡上構(gòu)建具有生態(tài)功能的防護(hù)系統(tǒng)。高速公路邊坡防護(hù)應(yīng)用生態(tài)防護(hù)施工技術(shù)具有良好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。

貴州省六安至安龍高速公路是貴州高速公路網(wǎng)規(guī)劃的重要部分，項(xiàng)目地處貴州省西南部，全線線路長(zhǎng)150.104km，設(shè)主線隧道30899.575m、26 座。由于工程建設(shè)中未對(duì)開挖形成的邊坡采取防護(hù)措施，公路邊坡在長(zhǎng)期自然環(huán)境作用下出現(xiàn)坡面垮塌，與周邊生態(tài)景觀不協(xié)調(diào)。根據(jù)不同邊坡立地條件和植被生長(zhǎng)情況，采用活木樁植草護(hù)坡等措施進(jìn)行生態(tài)治理。不同于傳統(tǒng)工程支護(hù)的護(hù)坡形式，生態(tài)邊坡防護(hù)實(shí)現(xiàn)了人與自然的和諧統(tǒng)一，相比工程護(hù)坡是低消耗高效益的工程體系。邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)包括植生帶護(hù)坡等。煤炭采空區(qū)隱蔽工程較多，路基高填深挖等填挖形式很多，經(jīng)過(guò)分析優(yōu)選三維網(wǎng)植草等邊坡綠化法防護(hù)。每100m2客土材料配合比見表1。

表1 每100m2 客土材料配合比

從工程建設(shè)實(shí)際情況來(lái)看，草本植物固土護(hù)坡效果較差。灌木具有比較穩(wěn)固和持久的護(hù)坡作用，草灌混植可以達(dá)到良好的護(hù)坡效果。草種主要選擇狗牙根、高羊茅等，草灌混植綠化護(hù)坡造價(jià)約為漿砌片石護(hù)坡的1/3。對(duì)坡面浮石進(jìn)行清理，確保無(wú)大石頭突出與其他雜物存在。三維網(wǎng)綜合土工網(wǎng)和植物護(hù)坡的優(yōu)點(diǎn)，相鄰兩卷三維網(wǎng)間搭接長(zhǎng)度為10～15cm，每隔100cm 用錨桿與巖面固定。攀巖類植物綠化是垂直綠化方法，優(yōu)點(diǎn)是投資少用地少，應(yīng)順?biāo)槁渑_(tái)處栽攀巖類植物進(jìn)行邊坡綠化，可在噴播前對(duì)草種進(jìn)行浸泡催芽方法處理，通常噴播后1 周左右可出芽。

客土噴播綠化技術(shù)是將種植土等按比例混合均勻，噴到工程坡面。施工工藝為邊坡處理—客土材料配置—養(yǎng)護(hù)。為保證噴播層的穩(wěn)定性，對(duì)坡面浮石等進(jìn)行清理后利于種植混合基材和坡面自然結(jié)合，無(wú)其他雜物存在。掛設(shè)鍍鋅低碳鐵絲網(wǎng)時(shí)采用自上而下放卷，噴播完畢后采用20g/m2的無(wú)紡布進(jìn)行覆蓋，可以起到保濕防曬作用。經(jīng)過(guò)工程施工實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)施工實(shí)際厚度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，噴層厚度是設(shè)計(jì)噴層厚度的1.2～1.25 倍控制操作效果較好。

4 結(jié)語(yǔ)

生態(tài)防護(hù)技術(shù)應(yīng)用在我國(guó)高速公路中起步較晚，由于工程建設(shè)者重新建導(dǎo)致生態(tài)防護(hù)技術(shù)理論研究發(fā)展緩慢。通過(guò)研究土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析方法，比較傳統(tǒng)工程支護(hù)與生態(tài)邊坡治理的優(yōu)缺點(diǎn)。采用力學(xué)知識(shí)對(duì)植被護(hù)坡固土原理進(jìn)行分析，闡述植被系統(tǒng)力學(xué)效應(yīng)，為邊坡治理在實(shí)際工程中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。依托工程實(shí)際采用生態(tài)防護(hù)措施，介紹邊坡生態(tài)防護(hù)施工關(guān)鍵技術(shù)。高速公路生態(tài)邊坡防護(hù)施工研究需加強(qiáng)植被根系研究，建立生態(tài)防護(hù)效果的客觀評(píng)價(jià)體系，加強(qiáng)生態(tài)防護(hù)理論與工程實(shí)踐結(jié)合。