韓 超，鄒 蜜，史翔宇，辜 彬

(四川大學生命科學學院，四川 成都 610065)

隨著我國基礎設施建設及對自然資源開采力度的不斷加劇，大量邊坡隨之產(chǎn)生，對周邊自然生態(tài)造成了嚴重的破壞，加之環(huán)境保護意識不斷深化，邊坡的生態(tài)恢復問題也愈顯突出［1］。邊坡通常分為巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡，與土質(zhì)邊坡相比巖質(zhì)邊坡坡高及坡度均較大，且存在地質(zhì)情況復雜、對坡體穩(wěn)定性要求高、坡面不利于植物生長等因素，生態(tài)恢復難度相對較大［2］。我國在巖質(zhì)邊坡生態(tài)恢復方面雖進行了一些探索和跟蹤研究，但總體上仍處于起步階段，缺乏合適的設計、施工規(guī)范。為防止巖質(zhì)邊坡發(fā)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災害，實踐中大量采用噴漿、混凝土塑封等工程方法進行防治，進一步造成了生態(tài)隔離、生態(tài)破壞和景觀破壞。因此，結(jié)合我國的實際情況，對國內(nèi)外的巖質(zhì)邊坡工程防護和生態(tài)恢復方法進行研究總結(jié)，優(yōu)化巖質(zhì)邊坡生態(tài)治理工程技術(shù)方法，以契合思想為指導，將生態(tài)恢復有機地嵌入邊坡防護工程體系中，以期為巖質(zhì)邊坡生態(tài)環(huán)境治理找到一條新路。

1 巖質(zhì)邊坡生態(tài)治理工程概況

邊坡防護技術(shù)大體上可分為生物防護和工程防護2種類型。生物防護工程又叫坡面生態(tài)工程、坡面生物工程或生物環(huán)境工程，不同的學者和專家叫法不太一致，但總體來講都是指以植物為材料，以邊坡為對象，以邊坡穩(wěn)定為最終目標的防護工程［3］。對不適宜植物生長的巖質(zhì)邊坡，只能采取工程防護措施即設置人工構(gòu)造物防護［4］。目前，國內(nèi)在巖質(zhì)邊坡生態(tài)治理方面的研究還比較少，多限于模仿和引進國外的邊坡防護、綠化方法，但由于地形、地貌、氣候、水文等條件的差異，國外的技術(shù)方法在我國巖質(zhì)邊坡生態(tài)治理中的成效并不顯著［5］。在調(diào)研的基礎上，從生物防護和工程防護兩方面著手，對國內(nèi)常見邊坡治理措施的技術(shù)及特點進行了總結(jié)，見表1、2。

表1 生物防護技術(shù)簡介

表2 工程防護技術(shù)簡介

對比發(fā)現(xiàn)工程防護與生物防護存在空間差異，工程防護著眼于邊坡穩(wěn)定性，由淺到深根據(jù)防護對象選取相應級別的安全對策，從噴混護面到深部的錨索，從表層到地下十幾米甚至幾十米的空間，且這種對策的空間分布是不均一的;生物防護則局限于生態(tài)恢復，并借助植物根系深入和橫向聯(lián)系起到淺部加筋穩(wěn)定作用。工程防護與生物防護相比還存在先期勘查、先期設計、先期施工的時間差異，在某種程度上工程防護給生物防護帶來一定的困難，如漿砌片石、噴錨等，在自然山體與后期植生基材之間形成了一個嵌入體，阻隔了植生基材與自然山體之間的生態(tài)聯(lián)系。工程防護的一些措施可以為生物防護兼用，如系統(tǒng)錨桿、防護網(wǎng)等，但是由于時空差異而不能有效充分利用。這就導致實際邊坡治理中，無法完整地實現(xiàn)邊坡生態(tài)治理既要保持邊坡穩(wěn)定，又要實現(xiàn)生態(tài)恢復的綜合性目標。因此，無論從功能性、協(xié)調(diào)性、生態(tài)性還是經(jīng)濟性上來講都有必要研究、改進現(xiàn)有技術(shù)方法，找到對巖質(zhì)邊坡既有一定強度和抗雨水沖刷能力達到防護作用，又能長期適應植物生長達到綠化目的的環(huán)保新技術(shù)。

2 實踐中巖質(zhì)邊坡工程防護與生態(tài)恢復隔離的原因分析

表1、2說明，工程防護與生態(tài)恢復是兩個不同領(lǐng)域、不同對象、不同目的、不同層次的技術(shù)，同時又隱藏著空間、目的和技術(shù)等內(nèi)在聯(lián)系和依存關(guān)系。但是，無論技術(shù)理論體系還是工程實踐，都沒有將兩者有效地結(jié)合起來。通過大量實地考察巖質(zhì)邊坡工程，分析認為造成這個問題的主要原因是:

2.1 邊坡工程防護設計與生態(tài)恢復設計分離

在設計中，傳統(tǒng)邊坡的工程防護設計和生態(tài)恢復設計相互獨立，很多邊坡生態(tài)治理工程的設計都將工程防護設計與生態(tài)恢復設計分隔開來，未將護坡和生態(tài)設計作為一個整體考慮，進行統(tǒng)一設計，主要表現(xiàn)在兩個方面:①從時間順序上將工程防護設計與生態(tài)恢復設計分離開來，首先進行工程防護設計，然后再進行生態(tài)恢復設計，導致設計了多種護坡工程技術(shù)手段，對巖質(zhì)邊坡整體進行防護，雖然保證了邊坡基本穩(wěn)定，不發(fā)生崩塌、垮塌等地質(zhì)災害，但是不合理的護坡技術(shù)大面積運用造成嚴重的生態(tài)隔離，破壞景觀效果，這樣的設計無法滿足生態(tài)恢復需要，且較難進行生態(tài)恢復，除非再設計、翻修及整治。②從空間順序上將工程防護技術(shù)與生態(tài)恢復技術(shù)分隔開，如在設計中應用系統(tǒng)錨桿、抗滑樁、錨釘?shù)确雷o措施時，未考慮生態(tài)恢復技術(shù)與工程防護技術(shù)的契合性，將二者完全隔離開，分別設計各自領(lǐng)域的技術(shù)，這導致大量技術(shù)的重復設計和材料的重復使用，甚至造成部分技術(shù)無法順利實施，進而無法實現(xiàn)預期工程治理目標。

造成這兩種現(xiàn)象并非偶然，由于生態(tài)恢復與工程防護在對象、目的、施工順序等方面都存在很大差異，要想將其整合協(xié)同運用需要尋找二者更多的內(nèi)在聯(lián)系。

2.2 工程防護技術(shù)和生態(tài)恢復技術(shù)各自獨立

傳統(tǒng)的工程防護技術(shù)不僅難以恢復自然植被，不利于環(huán)境保護和生態(tài)平衡，而且很難保證工程材料與邊坡巖、土體的兼容性，另外工程防護在實施過程中常常會破壞天然植被，留下許多裸露的坡面。生態(tài)恢復技術(shù)與傳統(tǒng)的工程防護技術(shù)一樣也有其自身的缺點和局限性。植物的根莖增加地表粗糙度和土層的滲透性，導致土層滲透能力增加，同時植物本身的重量增加了邊坡的下滑力。另外，植被能夠為邊坡提供一定的加固力，但是這種加固力是有限的，并且具有滯后性(植被在初期根系較細、入土較淺，在生長一定時間后根系才變粗、扎深，此時才具有較大的加固力)，所以對某些具有深層不穩(wěn)定因素的邊坡和有特殊要求的邊坡，僅靠植被防護顯然不能達到預期目的［6］。由此可見，工程防護技術(shù)與生態(tài)恢復技術(shù)之間存在某些技術(shù)隔閡，在一定程度上影響了二者融合和配套使用，不解決這樣的隔閡，不僅無法實現(xiàn)邊坡生態(tài)恢復，造成景觀破壞、生態(tài)隔離，而且費時費力、資金消耗巨大。因此，尋找工程防護與生態(tài)恢復的契合點，了解二者的內(nèi)在關(guān)系，切實有效地將工程防護與生態(tài)恢復結(jié)合在一起，從設計到施工，更好地將設計思想完善，對施工工藝改進創(chuàng)新，已然成為當前邊坡工程防護的緊要任務。

3 與工程防護契合的巖質(zhì)邊坡生態(tài)恢復方法

探索巖質(zhì)邊坡生態(tài)治理新方法，首先應該以邊坡穩(wěn)定為基礎，結(jié)合生態(tài)恢復的要求，將工程防護與生態(tài)恢復相結(jié)合，既保證邊坡整體穩(wěn)定，又能切實有效地對其進行生態(tài)恢復。工程上結(jié)合巖土力學、巖土工程學、水文地質(zhì)學等學科的理論，對邊坡進行加固和防護，防治地質(zhì)災害;生態(tài)上結(jié)合景觀生態(tài)學、群落生態(tài)學、礦山恢復學、環(huán)境學、生態(tài)工程學、園林學、園藝學等學科的理論，形成喬灌草共存、立體式的生態(tài)防護效果，實現(xiàn)真正生態(tài)環(huán)保的邊坡治理［7－12］。其次，發(fā)現(xiàn)工程防護技術(shù)與生態(tài)恢復技術(shù)的契合點，切實有效地緩解甚至解決技術(shù)隔閡。

目前國內(nèi)已有相關(guān)技術(shù)應用，通常稱為綜合防護技術(shù)。綜合防護技術(shù)是指將生態(tài)恢復技術(shù)與工程防護技術(shù)有機結(jié)合起來，實現(xiàn)共同防護的一種方法，通常采用三維土工網(wǎng)、混凝土、漿砌片(塊)石、漿砌卵(礫)石等做骨架形成框格，再在框格內(nèi)種草或?qū)⒉莨嘟Y(jié)合種植(種草和植低矮灌木)［13－14］。但目前綜合防護技術(shù)普遍存在造價較高、施工復雜、生態(tài)效益和經(jīng)濟效益不高等問題。通過對設計思想的考究和對施工工藝的考察，發(fā)現(xiàn)工程防護與生態(tài)恢復之間有內(nèi)在關(guān)系，以浙江某拆船項目巖質(zhì)邊坡工程為例，提出與工程防護技術(shù)相契合的生態(tài)恢復技術(shù)方法，并應用于實際。

浙江某拆船項目巖質(zhì)邊坡工程位于浙江省舟山群島中部，岱山島岱山縣岱西鎮(zhèn)西南側(cè)。該邊坡是開采大量石料后廢棄而成，整體坡度約68°，長度約380m，最大高差約55m，宕面面積約26200m2。由于邊坡開挖坡度較大，局部甚至大于70°，且坡面裸露，坡體高陡，坡面與結(jié)構(gòu)面組合屬不穩(wěn)定類型，發(fā)生地質(zhì)災害的可能性較大，且嚴重影響景觀效果，破壞生態(tài)壞境，故需及時進行生態(tài)治理。

3.1 生態(tài)治理方法集成

3.1.1 主動防護網(wǎng)與植生袋恢復技術(shù)相結(jié)合

主動防護網(wǎng)主要用于巖層風化破碎嚴重、節(jié)理發(fā)育不完整，破碎巖層較厚的巖質(zhì)邊坡上，它具有較高的強度，較好的抗裂性能，能使坡面淺部的破碎巖層得以加強，且可以防止部分表面碎石滾落、坍塌;主動防護網(wǎng)在錨桿、鋼筋網(wǎng)、隨機錨桿的聯(lián)合作用下形成一個整體，能承受一定的破碎體產(chǎn)生的側(cè)壓力，可以防止巖質(zhì)邊坡淺層崩塌、垮塌、掉塊等地質(zhì)災害發(fā)生。

植生袋恢復技術(shù)是將種子與基材按一定比例置于植生袋內(nèi)，并將復合肥、保水劑等同時均勻置于植生袋中，其特點是播種施肥均勻、數(shù)量精確，種子、基材不易移動;植生袋具有保水和避免水流沖失種子的作用，在干旱季節(jié)還可以向坡面緩慢釋放水分，起到蓄水的作用，種子發(fā)芽率高。

通過研究這兩種方法，發(fā)現(xiàn)它們之間并不存在重大技術(shù)隔閡和技術(shù)難點，并且完全符合邊坡的治理要求，即可將二者設計成為一個整體，為該項目所用，具體操作為:先將主動防護網(wǎng)通過錨桿安裝于坡面上，主要起工程防護作用，再將裝有種子與基材的植生袋懸掛于主動防護網(wǎng)上，按照菱形布置(通過測試，主動防護網(wǎng)完全可以承受植生袋重量)。這樣把兩種技術(shù)結(jié)合在一起，通過主動防護網(wǎng)與固定錨桿共同作用將植生袋固定于坡面，將這一體系視作一個整體。一方面，錨桿與防護網(wǎng)起到工程防護的作用，保證工程防護的有效性;另一方面，植生袋起到生態(tài)恢復的作用，通過植生袋內(nèi)種子萌發(fā)，植被生長進行生態(tài)恢復，有效地實現(xiàn)部分生態(tài)恢復的要求。同時，這樣一個系統(tǒng)的設計，將前期工程防護與后期生態(tài)恢復結(jié)合在一起，節(jié)省了材料與空間，節(jié)約了工程造價，提高了恢復效率。

3.1.2 主動防護網(wǎng)與客土噴附技術(shù)相結(jié)合

客土噴附技術(shù)是一種融合土壤學、植物學和生態(tài)學理論的生態(tài)防護技術(shù)，該技術(shù)是將客土(生育基礎材料，如土壤、肥土和泥炭土等)、纖維(生育基礎材料)、侵蝕防止劑、緩效性肥料和種子等按一定比例，加入專用設備中充分混合后，通過壓縮空氣噴射到坡面形成所需的基層厚度，從而實現(xiàn)綠化的目的?？屯羾姼郊夹g(shù)用于高陡巖質(zhì)邊坡時，很容易受到雨水沖刷，導致土壤脫落等現(xiàn)象。目前通常將客土噴附技術(shù)與掛網(wǎng)技術(shù)同時使用，通過掛網(wǎng)給予客土一個向內(nèi)應力，可在一定程度上保證土壤穩(wěn)定不掉落，但對于非穩(wěn)定巖質(zhì)邊坡而言，單純使用普通金屬網(wǎng)或三維網(wǎng)結(jié)合客土噴附技術(shù)很難保證邊坡穩(wěn)定，此類邊坡容易產(chǎn)生淺層崩塌、巖層滑坡等地質(zhì)災害。

根據(jù)邊坡生態(tài)性治理的思想，考慮將主動防護網(wǎng)與客土噴附技術(shù)相結(jié)合。由于主動防護網(wǎng)可在網(wǎng)面任意位置加置隨機錨桿，前期采用主動防護網(wǎng)系統(tǒng)對邊坡進行防護，再通過在主動防護網(wǎng)系統(tǒng)中增加隨機錨桿，用隨機錨桿將金屬網(wǎng)錨固于防護網(wǎng)上，將兩層網(wǎng)視為一個整體系統(tǒng)。一方面，不需要額外為金屬網(wǎng)耗費錨釘、錨桿等材料;另一方面，由于兩層網(wǎng)之間存在間隙，所以可將兩層網(wǎng)結(jié)構(gòu)視為三維網(wǎng)的另一種形式，并且由于主動防護網(wǎng)在底層，相當于增加了坡面的摩擦系數(shù)，在其間噴附客土，進一步為土壤黏附在坡面上提供條件。將這一技術(shù)組合用于該邊坡項目，不僅可以節(jié)約材料，降低成本，而且還提升了客土噴附工藝的功效，實現(xiàn)防護與生態(tài)并進。

3.2 考慮工程效應的生態(tài)技術(shù)方法

3.2.1 錨固生態(tài)孔技術(shù)

秉承以上思想，不僅要將技術(shù)融會貫通，進行技術(shù)組合，更要對技術(shù)進行改進和創(chuàng)新。錨固生態(tài)孔技術(shù)即是在完整光滑的巖面上鑿孔鉆洞，孔深視坡面情況而定，在孔內(nèi)填充可供植物生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)和土壤，并且預留出部分空間，引導植被根系深入。

生態(tài)孔提供植物生長的空間和營養(yǎng)，同時伴隨著植被根系深入巖石，根系也起到了一定的錨固作用，既有利于保持水土，也有利于植物在坡面的生長發(fā)育。生態(tài)孔技術(shù)的提出，既融合了工程防護，又為邊坡生態(tài)恢復中喬灌木的恢復難題提出一個解決辦法。

由于該邊坡坡面局部區(qū)域較為光滑，不利于植被生長，尤其是高大喬灌木的生長，故在坡面光滑區(qū)域設計生態(tài)孔，生態(tài)孔孔徑5～6 cm，深度20～30cm，且與坡面垂直方向向上偏15°，按照5個/m2的密度設置，可保證有足夠的空間滿足喬灌木根系生長。

3.2.2 生態(tài)型截排水技術(shù)

由于邊坡處于自然環(huán)境條件下，邊坡恢復過程中會出現(xiàn)雨水沖刷、地下水侵蝕、裂隙滲水等問題，這不僅會對恢復邊坡穩(wěn)定性造成影響，也會對后期生態(tài)恢復造成影響，故需要對恢復邊坡進行截水和排水，以減輕其對邊坡治理和恢復的影響。目前國內(nèi)邊坡排水、截水溝主要采用人工修筑，并均用漿砌片石砌筑，這既不生態(tài)環(huán)保，又影響景觀效果。綜合考慮，為解決這樣的不利影響，采用植生袋代替?zhèn)鹘y(tǒng)砌筑的截排水溝，提出生態(tài)型截排水技術(shù)。

截排水植生袋采用不易降解布袋，置土壤基質(zhì)、種子、復合肥等于一體，并將所有植生袋按照直線縫合，設置于坡頂及坡面馬道內(nèi)側(cè)。匯水較大處可將植生袋壘疊布置，以滿足截水和排水要求。植生袋內(nèi)富含基質(zhì)和種子，在短時間內(nèi)可萌發(fā)長出植被，加之植生袋上設置有種植孔，可將大型喬灌木種植其上，既能起到豐富植被群落、美化景觀的生態(tài)效果，又能起到固土、固袋、截水、排水的護坡效果。在干旱時節(jié)，植生袋還可以貯存一定的水分，緩解坡面干旱。

針對該邊坡，將植生袋沿坡頂延伸1～1.5m處鋪設，可鋪設2條，以加強截水功效;坡中馬道上靠近坡面一側(cè)50cm處，將2～3條植生袋壘疊鋪設，以保證排水效果。每隔100cm用長40cm的L形錨釘將其固定于坡頂和馬道上，并在植生袋上相鄰兩個錨釘之間設置一個間距為100cm的種植孔，用于栽植藤本及喬灌木，藤本植物長大后垂掛于坡面，對植生袋本身也可有遮擋作用。

4 結(jié)語

通過分析當前巖質(zhì)邊坡生態(tài)治理思想，解析工程技術(shù)隔閡及技術(shù)難點，結(jié)合實例，總結(jié)出以下幾點認識:

(1)基于巖質(zhì)邊坡生態(tài)治理工程的特殊要求，指出生態(tài)恢復與工程防護設計中的漏洞，優(yōu)化設計思想，精簡設計工序，提出工程防護與生態(tài)恢復契合的新思想，有效提高邊坡生態(tài)環(huán)境治理效益。

(2)歸納工程防護與生物防護技術(shù)特點，發(fā)現(xiàn)二者之間有內(nèi)在關(guān)系，將工程防護技術(shù)與生物防護技術(shù)結(jié)合應用，并在實例中取得良好效果，進一步驗證了契合工程防護生態(tài)恢復的可行性。

今后，需要進一步從理論上完善技術(shù)方法與創(chuàng)新思想，并通過對工程的跟蹤觀察，針對不同類型邊坡，提出更多有效的工法和技術(shù)集成，不斷改進傳統(tǒng)技術(shù)，創(chuàng)新設計思想和施工方法，為邊坡生態(tài)恢復工程注入新的動力，為生態(tài)文明建設、可持續(xù)發(fā)展打下堅實的基礎。

［1］金建紅.邊坡生態(tài)恢復方案的研究與選擇［J］.防護林科技，2009(5):86－89.

［2］程良奎，張作，楊志銀.巖土加固實用技術(shù)［M］.北京:地震出版社，1994:94－98.

［3］高民歡.高等級公路邊坡沖刷理論與植被防護技術(shù)［M］.北京:人民交通出版社，2005:66－70.

［4］周順濤，辜彬，蔡勝，等.擋土翼工法在石質(zhì)邊坡生態(tài)恢復中的應用研究［J］.水土保持通報，2009，29(2):188 －191.

［5］郭和蓉，盧小良，廖宗文，等.香港石質(zhì)邊坡生態(tài)恢復方法探討［J］.草業(yè)科學，2004，21(9):83 －86.

［6］辜彬，王麗.淺議露天開采礦山生態(tài)環(huán)境治理的基本理論與方法［J］.中國水土保持科學，2006，4(12):45－48.

［7］Barbara B，F(xiàn)lorin F，Stefan M.Restoration of rocky slopes based on planted gabions and use of drought－preconditioned woody species［J］.Ecological Engineering，2010，36:421 －426.

［8］鄶鳳超，辜彬，彭國濤，等.邊坡植被恢復技術(shù)體系及應用模式［J］.北方園藝，2010(19):127－130.

［9］王可鈞，李焯芬.植物固坡的力學簡析［J］.巖石力學與工程學報，1998，17(6):104 －107.

［10］肖衡林，周錦華，劉曉路.邊坡生物工程防護方法研究［J］.中國水運，2007(5):55 －57.

［11］姜德義，朱合華，杜云貴.邊坡穩(wěn)定性分析與滑坡防治［M］.重慶:重慶大學出版社，2005:68－75.

［12］程良奎，張作，楊志銀.巖土加固實用技術(shù)［M］.北京:地震出版社，1994:164－168.

［13］張俊云，周培德，李紹才.高速公路巖石邊坡綠化方法探討［J］.巖石力學與工程學報，2002，21(9):112－115.

［14］周德培，張俊云.植被護坡工程技術(shù)［M］.北京:人民交通出版社，2003:97－101.