劉洪波

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，大量工程的開(kāi)展如房建、公路、鐵路、水利等，在工程建設(shè)的同時(shí)不可避免會(huì)對(duì)周?chē)淖匀簧鷳B(tài)環(huán)境造成影響，形成不同程度的工程環(huán)境問(wèn)題。就山區(qū)高速公路的修建而言，開(kāi)挖山坡不可能完全避免。開(kāi)挖山坡后形成的公路邊坡，特別是裸露的巖質(zhì)邊坡，需要對(duì)其進(jìn)行防護(hù)，如采用傳統(tǒng)的支護(hù)方法噴錨支護(hù)等，可以保證邊坡的穩(wěn)定及公路運(yùn)營(yíng)安全和長(zhǎng)久使用，但從另一方面來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的支護(hù)方法在保證交通安全的同時(shí)卻對(duì)高速公路周邊原有的植被生態(tài)環(huán)境造成了破壞，對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境影響較大。本文對(duì)生態(tài)護(hù)坡技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，以忻州至保德高速公路秦城鄉(xiāng)至堂爾上鄉(xiāng)段LK30+695～LK30+820邊坡生態(tài)護(hù)坡工程施工進(jìn)行了介紹，為公路巖質(zhì)邊坡生態(tài)護(hù)坡施工提供工程參考。

1 生態(tài)護(hù)坡技術(shù)研究現(xiàn)狀

隨著自然環(huán)境不斷惡化和人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，在高速公路建設(shè)過(guò)程中，生態(tài)護(hù)坡思想也被萌發(fā)出來(lái)。生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的起源，應(yīng)用與發(fā)展在發(fā)達(dá)國(guó)家僅僅75年歷史。1936年美國(guó)在南加利福尼亞州的公路邊坡治理中就首次應(yīng)用了生態(tài)護(hù)坡技術(shù)［1］。從此公路邊坡植被恢復(fù)技術(shù)引起了越來(lái)越多生態(tài)學(xué)家的關(guān)注［2，3］。日本在植被恢復(fù)技術(shù)方面的研究處在世界前列，至今注冊(cè)的植被防護(hù)專(zhuān)利已多達(dá)40多項(xiàng)，其中開(kāi)發(fā)的噴播技術(shù)較好地解決了破碎風(fēng)化巖土邊坡植被恢復(fù)技術(shù)難題［4］。目前，綠化網(wǎng)護(hù)坡、厚層基料噴射、植被型混凝土等已成為日本最為廣泛的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)。

我國(guó)高速公路建設(shè)起步較晚，環(huán)境保護(hù)意識(shí)薄弱，因此對(duì)公路護(hù)坡的認(rèn)識(shí)也較晚。20世紀(jì)90年代以后，我國(guó)高速公路建設(shè)迅速發(fā)展，1996年云南昆曲高速公路開(kāi)始運(yùn)用生態(tài)護(hù)坡進(jìn)行綠化，從此公路植被恢復(fù)揭開(kāi)了新的內(nèi)容［5］。近年來(lái)，我國(guó)也開(kāi)始了類(lèi)似于客土噴播技術(shù)的研究和應(yīng)用，并取得了一定的進(jìn)展，如開(kāi)挖巖質(zhì)邊坡噴混植草技術(shù)、巖石坡面噴混快速綠化、巖石邊坡生態(tài)治理技術(shù)等。生態(tài)護(hù)坡技術(shù)雖然歷史不悠久，但卻朝著日趨完善的方向發(fā)展。

2 工程概況及工程地質(zhì)條件

2.1 工程概況

忻州至保德高速公路全長(zhǎng)191.45 km，概算投資105億元，起于忻州市忻府區(qū)后秦城，止于保德縣楊家灣鄉(xiāng)前會(huì)村，途經(jīng)忻府區(qū)、靜樂(lè)縣、寧武縣、岢嵐縣、保德縣一區(qū)四縣，是山西省單項(xiàng)投資最大、建設(shè)里程僅次于太原至陽(yáng)泉的一條在建高速公路。

2.2 工程地質(zhì)條件

項(xiàng)目區(qū)位于秦嶺和陰山兩個(gè)巨型構(gòu)造帶之間。主體構(gòu)造線(xiàn)方向?yàn)楸北睎|向，而南北兩端呈北東向，故使其總體構(gòu)造呈一個(gè)拉長(zhǎng)的“S”形。構(gòu)造格架形成于中生代，自新生代以來(lái)在中部地區(qū)由于構(gòu)造活動(dòng)形成了縱貫全省的斷陷帶:主體部分隆起的特征明顯，以呂梁～太行斷塊為主體，邊部跨有燕山斷塊、內(nèi)蒙斷塊、鄂爾多斯斷塊。各斷塊間以及斷塊內(nèi)的次級(jí)斷塊間，一般往往以樞紐逆沖斷裂為界。

陽(yáng)坡鄉(xiāng)至后河堡鄉(xiāng)段LK30+695～LK30+820巖質(zhì)邊坡為灰白色～灰黃色砂礫巖夾砂巖。地形地貌復(fù)雜，溝侵蝕谷較深，基巖風(fēng)化程度高，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，表層松散堆積物厚度較大，該邊坡開(kāi)挖后為四級(jí)邊坡，此次工程主要對(duì)該邊坡的二、三、四級(jí)坡體進(jìn)行防護(hù)。

2.3 支護(hù)措施選取

對(duì)于開(kāi)挖后裸露的巖質(zhì)邊坡，為了避免邊坡進(jìn)一步風(fēng)化，一般采用掛網(wǎng)噴混凝土或漿砌片石護(hù)坡或護(hù)面墻的方式。由于忻保高速公路途經(jīng)蘆芽山、云中山、賀家山3個(gè)自然保護(hù)區(qū)，自然保護(hù)區(qū)內(nèi)植物以華北落葉松、油松為主，野生動(dòng)物有褐馬雞、黑鸛等國(guó)家保護(hù)動(dòng)物。因?yàn)楸Ｗo(hù)沿途脆弱的生態(tài)地質(zhì)環(huán)境，因此選擇合理的支護(hù)措施對(duì)保護(hù)公路沿線(xiàn)生態(tài)環(huán)境具有重要的意義。

3 噴混植草護(hù)坡技術(shù)的特點(diǎn)

噴混植草護(hù)坡技術(shù)是生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的一種，是一種經(jīng)濟(jì)、操作方便、環(huán)保、生態(tài)效益高的防護(hù)措施。它采用各種植物作為生態(tài)護(hù)坡材料，在公路兩側(cè)形成草、灌結(jié)合的立體植物群落，可以有效地加強(qiáng)和保持邊坡穩(wěn)定性，具有抗侵蝕性、抗水土流失及生態(tài)穩(wěn)定性，是工程與生態(tài)緊密結(jié)合的施工技術(shù)。具有以下三個(gè)特點(diǎn):1)經(jīng)濟(jì)。適合地質(zhì)條件惡劣的巖石坡面，降低邊坡的防護(hù)成本。經(jīng)計(jì)算，每平方米邊坡的噴混植草防護(hù)的成本不足工程措施的1/10。2)生態(tài)。植物體可以通過(guò)自身的光合作用吸收二氧化碳，制造并釋放出氧氣，使公路沿線(xiàn)的空氣保持新鮮。植物體還能吸收和阻滯在公路上行駛的車(chē)輛排放的尾氣中所含的各種有害氣體、煙塵、飄塵以及產(chǎn)生的交通噪聲，減輕并防治污染、凈化和改善大氣的質(zhì)量。3)美化。通過(guò)不同植物品種的搭配，創(chuàng)造出不同的景觀(guān)，美化路容?？傊?，生態(tài)護(hù)坡技術(shù)適用范圍廣;構(gòu)造簡(jiǎn)單、固坡迅速;基材抗侵蝕性強(qiáng);混合草種抗逆性強(qiáng);施工易，工期短，造價(jià)低;粗放管理，免維護(hù)，具有工程防護(hù)所不可替代的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。

4 施工工藝及實(shí)施效果

4.1 施工工藝

忻州至保德高速公路秦城鄉(xiāng)至堂爾上鄉(xiāng)段邊坡根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用噴混植草防護(hù)技術(shù)進(jìn)行生態(tài)綠化防護(hù)，具體步驟如下:

1)整修邊坡:主要目的是清除邊坡上不穩(wěn)定的石塊，把凹凸不平的地方大致整平，使植被厚薄均勻。即先用鐵鍬及撬棍將坡面浮石清理干凈，然后將坡面起伏較大的地方用撬棍或風(fēng)鎬大致整平，對(duì)于松散的巖石用水泥砂漿抹縫粘結(jié)。

2)錨桿鉆造:根據(jù)設(shè)計(jì)要求用施工線(xiàn)在邊坡上按2 m×2 m間距梅花形布置錨桿孔位，然后根據(jù)孔位搭設(shè)腳手架開(kāi)始造孔，錨桿長(zhǎng)2 m，造孔完畢后注漿封孔。

3)掛網(wǎng):將規(guī)格8 cm×10 cm的鍍鋅鐵絲網(wǎng)滿(mǎn)鋪在坡面上并同錨桿連接固定好，鍍鋅鐵絲網(wǎng)應(yīng)盡量貼緊坡面。

4)種植基材噴播:種植基材按比例混合好后用噴射機(jī)在大馬力空氣壓縮機(jī)的風(fēng)壓下，將基材均勻的噴在巖石表面(厚度7 cm～8 cm)，在噴口處用另外的設(shè)備同時(shí)供水，噴射厚度是今后植物生長(zhǎng)的關(guān)鍵所在，在此環(huán)節(jié)隨時(shí)檢查厚度以保證施工質(zhì)量。

5)噴播植物種子:將配好的種子混合材料用噴射機(jī)直接噴射在種植基材表面上，該施工環(huán)節(jié)和種植基材噴播相同。種植基材及植物種子噴播工藝流程見(jiàn)圖1。

6)覆蓋:采用無(wú)紡布覆蓋以防止雨水沖刷和水分蒸發(fā)過(guò)快，并同時(shí)保溫利于種子發(fā)芽。

7)養(yǎng)護(hù):噴播后用水車(chē)將水運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)灑水養(yǎng)護(hù)，用于本次施工的草籽高羊茅和白三葉一般7 d～14 d發(fā)芽，60 d成坪覆蓋可達(dá)90%以上，成坪后逐漸減少澆水的次數(shù)，在養(yǎng)護(hù)期間需觀(guān)察水肥情況，1年后草坪基本形成自身的生態(tài)，不需要特別的養(yǎng)護(hù)。

8)噴混植草的材料:種植基材由種植土、有機(jī)質(zhì)、肥料、保水劑、粘合劑、混合草種子組成(pH值:6.8～7.2)，基材配比見(jiàn)表1。

表1 種植基材配比(1 m2用量)

9)植物種子的配比:因本地區(qū)氣候干燥，且冬季寒冷可達(dá)－20℃，故選擇根系發(fā)達(dá)，抗旱，抗逆性強(qiáng)，耐貧瘠在坡面上表現(xiàn)很好的高羊茅，白三葉，檸條或胡秄子參加混播，使用的種子配比見(jiàn)表2。

表2 噴混合料植草植物種子配比(1 m2用量)

4.2 實(shí)施效果

LK30+550～LK30+665段于2010年8月開(kāi)工，2010年10月30日完工，經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的生長(zhǎng)，植草覆蓋坡面率達(dá)95%以上，植草長(zhǎng)達(dá)20 cm～40 cm。

5 結(jié)語(yǔ)

5.1 存在的問(wèn)題

由于屬于生態(tài)護(hù)坡技術(shù)之一的噴混植草技術(shù)是近年來(lái)新興的一項(xiàng)技術(shù)，其研究程度和應(yīng)用范圍都處于初步階段，并且由于忻州至保德高速公路秦城鄉(xiāng)至堂爾上鄉(xiāng)段巖石邊坡生態(tài)系統(tǒng)比較復(fù)雜，包括植被和地理、氣候因素等，因而在施工工藝過(guò)程中還存在以下兩個(gè)問(wèn)題:1)種子配比調(diào)試。從現(xiàn)場(chǎng)施工情況來(lái)看禾科植物長(zhǎng)勢(shì)普遍好于豆科植物，所以在施工過(guò)程中適當(dāng)調(diào)整了豆科植物與灌木的種子用量，目前灌木長(zhǎng)勢(shì)良好。2)地理、氣候條件。秦城鄉(xiāng)至堂爾上鄉(xiāng)段LK30+695～LK30+820邊坡二、三、四級(jí)坡體巖石節(jié)理極為發(fā)育且多為破碎巖石厚度達(dá)1 m～2 m，邊坡儲(chǔ)水性極差，植物生長(zhǎng)緩慢，需增加混合料基層厚度。并且因本地氣候干燥且夏天溫度較高，陽(yáng)坡坡面水分蒸發(fā)快，種子成活率低，所以為了保證種子存活率，需增大種子用量?？梢?jiàn)，噴混基材的優(yōu)化和護(hù)坡植物的優(yōu)化在施工工藝過(guò)程中都需要慢慢摸索和改進(jìn)。

5.2 展望

噴混植草防護(hù)技術(shù)在忻保高速公路秦城鄉(xiāng)至堂爾上鄉(xiāng)段巖石邊坡得到了成功的應(yīng)用，取得了良好的綠化及防護(hù)效果，說(shuō)明這項(xiàng)新技術(shù)是高速公路巖石邊坡生態(tài)防護(hù)中一種可行的生態(tài)綠化防護(hù)手段。雖然噴混植草防護(hù)技術(shù)的實(shí)施和研究都處于初級(jí)階段，但隨著這項(xiàng)技術(shù)日臻成熟和完善，該技術(shù)的適用范圍會(huì)更加廣泛，不僅適用于公路，同樣在鐵路、水利、房地產(chǎn)等工程巖石邊坡的綠化防護(hù)、水土保持、環(huán)境保護(hù)中也能發(fā)揮出重要作用。

［1］ Donald H.Gray，Robbin B.Sot ir.B io technical stabilization of highway cut slope［J］.Journal of Geo technical Engineering，1992，1(18):1395-1409.

［2］ ［日］山寺喜成.景觀(guān)の土木手法—自然との共生をめざす技術(shù)データー.全國(guó)SF綠化工法協(xié)，1990.

［3］ MarkW，Paschke，ClaireDeI eo，et al.Redente.Regeneration of Road-cut slopes in Mesa Verde National Park，U.S.A.Restoration Ecology，2000，8(3):276-282.

［4］ 高 強(qiáng)，汪在芹，李 珍.坡面植被恢復(fù)技術(shù)的現(xiàn)狀與趨勢(shì)［J］.長(zhǎng)江科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，24(5):20-23.

［5］ 楊滿(mǎn)宏.高等級(jí)公路的景觀(guān)設(shè)計(jì)［J］.中外公路，1998，18(1):1-4.