馮興平 江濤
摘 要:邊坡養(yǎng)護管理是公路養(yǎng)護管理工作的重要構(gòu)成內(nèi)容之一,直接關(guān)系到車輛的行駛效率及安全關(guān)系較大。根據(jù)目前國內(nèi)外邊坡植被護坡技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,綜合運用植物學、水土保持工程、風景園林等諸多學科的知識,介紹了西寶高速公路邊坡植被護坡技術(shù), 探索了一條成本低、效果好、適合西寶高速公路邊坡實際情況的生物復合護坡十大理想模式,使生態(tài)防護既能滿足護坡固坡、防止沖刷的工程要求,又能因地制宜。與周圍生態(tài)景觀有機地相結(jié)合,促進我國高速公路邊坡生態(tài)防護事業(yè)的發(fā)展。
關(guān)鍵詞:邊坡植被防護技術(shù);生態(tài)景觀;生態(tài)恢復;西寶高速公路
隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的全面展開,環(huán)境保護越來越引起各行業(yè)的高度重視。我國高速公路建設(shè)在極大地推動國民經(jīng)濟發(fā)展的同時,也帶來了嚴峻的環(huán)境問題,其中,邊坡的防護治理成為了其中一個難點和重點[1,2]。高速公路邊坡采用工程防護能起到較好的防護作用,但建設(shè)成本高且景觀效果差、加上對周邊景觀難以融合。目前,為了減少高速公路對原有生態(tài)系統(tǒng)的破壞.維持、恢復原有的生態(tài)系統(tǒng)[3]。高速公路邊坡植被防護技術(shù)已廣泛運用,此技術(shù)由于在起到漿砌片石、噴射混凝土等邊坡護坡功能的同時,又恢復了因工程建設(shè)破壞的生態(tài)環(huán)境,因此這一新興的護坡技術(shù)一出現(xiàn)就受到了廣泛的贊揚。對于高速公路邊坡植被防護技術(shù)的研究,總體上講,我國仍處于探索階段,土木工程、水土保持、園林等學科都針對各自學科的需要進行了一些研究。下面以西寶高速公路的邊坡植被防護技術(shù)進行探討,使邊坡植被防護技術(shù)既能滿足護坡固坡、防止沖刷的工程要求,又能因地制宜,與周圍生態(tài)景觀有機地相結(jié)合,促進我國高速公路邊坡生態(tài)防護事業(yè)的發(fā)展。
1.邊坡植被防護技術(shù)的相關(guān)概念
生態(tài)是指一切生物的生存狀態(tài),以及它們之間和它與環(huán)境之間環(huán)環(huán)相扣的關(guān)系。生態(tài)學的產(chǎn)生最早也是從研究生物個體而開始的。如今,生態(tài)學已經(jīng)滲透到各個領(lǐng)域,“生態(tài)”一詞涉及的范疇也越來越廣,人們常常用“生態(tài)”來定義許多美好的事物,如健康的、美的、和諧的等事物均可冠以“生態(tài)”修飾[4,5]。
護坡工程是指為防止崩塌,可在坡面修筑護坡工程進行加固,這比削坡節(jié)省投工,速度快。常見的護坡工程有:干砌片石和混凝土砌塊護坡、漿砌片石和混凝土護坡、格狀框條護坡、噴漿和混凝土護坡、鋪固法護坡等。
邊坡生態(tài)防護是指開挖邊坡形成以后通過工程技術(shù)手段在其上種植植物,利用植物與巖土體的相互作用(根系錨固作用)對邊坡表層進行防護、加固,使之既能滿足對邊坡表層穩(wěn)定的要求,又能達到恢復被破壞的自然生態(tài)環(huán)境目的的護坡方式[6]。
邊坡生態(tài)防護技術(shù)是指利用植被涵水固土的原理穩(wěn)定巖土邊坡同時美化環(huán)境的新技術(shù),是涉及巖土工程學、水土保持學、環(huán)境保護學、生態(tài)學、植物學、園林學、土壤肥料學等多學科于一體的綜合工程技術(shù)[7,8]。利用邊坡生態(tài)防護技術(shù),從不同角度改善生態(tài)環(huán)境,實現(xiàn)了大類與環(huán)境的和諧統(tǒng)一,對于環(huán)境可持續(xù)發(fā)展起到了積極作用。
植被就是覆蓋地表的植物群落的總稱。它是一個植物學、生態(tài)學、農(nóng)學或地球科學的名詞。植被可以因為生長環(huán)境的不同而被分類,譬如高山植被、草原植被、海島植被等。
植被護坡防護技術(shù)是指“用活的植物,單獨用植物或者植物與土木工程或非生命植物材料相結(jié)合,以減輕坡面的不穩(wěn)定性和侵蝕。” 植被防護是利用植物體蓄水保土的一種新型的穩(wěn)定邊坡美化環(huán)境的技術(shù),它涉及土壤學、工程學、植物學等多學科[9,10]。植被護坡形成一門學科,還是近十幾年的事,直至今日甚至連一個很貼切的術(shù)語都還沒有形成,英文有稱 Biotechnique, Soil bioengineering, Vegetation 或Revegetation 等,國內(nèi)也有植被護坡、植物固坡、坡面生態(tài)工程之稱等。在國際上專門以植被護坡為主題的首次國際會議于 1994 年 9 月在牛津舉行。這里研究的植被護坡技術(shù)不是通常意義的園林綠化種植技術(shù),而是利用植被蓄水固土的原理來穩(wěn)定巖質(zhì)或土質(zhì)邊坡,同時又達到美化環(huán)境的一種新技術(shù)。該項技術(shù)涉及到巖土工程學、生物學、植物學、園藝學、土壤肥料學等多種學科的綜合性工程技術(shù),是環(huán)境巖(土)體工程的一個重要組成部分。
隨著社會進行各項基礎(chǔ)工程的建設(shè),形成了各種類型的邊坡,這些邊坡的存在對生態(tài)環(huán)境造成了不良影響,有些甚至會引起災(zāi)害隱患[11]。目前,在國內(nèi)外應(yīng)用較為普遍的邊坡生態(tài)防護技術(shù)是采用植物或植物與非生命材料相結(jié)合的方式,代替純工程防護方式,起到穩(wěn)定邊坡和防止侵蝕的作用。利用植物防護坡面,既可以防止雨滴擊濺,減小徑流量與產(chǎn)沙量,減緩徑流流速,增加土壤下滲,又可以增加坡面糙率,提高土體的抗剪強度。在土石質(zhì)邊坡整體穩(wěn)定的情況下,利用植物根系涵水固土的原理來保證坡面層的穩(wěn)定,起到美化環(huán)境、保護生態(tài)的作用,更有自然感。植物護坡是涉及巖土工程、生態(tài)、植物、土壤、景觀等方面的一項綜合工程,亦是涉及工程力學、生物學、土壤學、肥料學、園藝學、環(huán)境生態(tài)學等學科的綜合科學。針對公路工程建設(shè)的邊坡,根據(jù)具體坡面立地條件,因地制宜地選擇生態(tài)(植被)防護(護坡)技術(shù)模式,在實現(xiàn)坡體穩(wěn)定的同時還能夠保證一定程度的植被覆蓋率或是與自然相融合的坡面景觀是當前急需解決的課題。
2.項目區(qū)基本情況
公路邊坡是公路建設(shè)中破壞最為嚴重的區(qū)域之一,對其進行有效防護是公路生態(tài)恢復的重要內(nèi)容。因生態(tài)防護具有良好的防護效果及景觀效果,其已經(jīng)成為公路邊坡防護的主要形式。西寶高速公路是全國“兩縱兩橫”公路主骨架G045連云港—霍爾果斯國道主干線的重要組成部分,該路跨越陜西關(guān)中西部西安、咸陽、寶雞、楊凌三市一區(qū)。連霍線(G30)陜西境西安至寶雞公路改擴建工程主體工程可研階段推薦路線東起西安繞城公路阿房宮樞紐立交,沿鎬京遺址北側(cè)、咸陽規(guī)劃區(qū)南側(cè),向西在渭河南岸設(shè)線,在高橋鄉(xiāng)東跨灃河,經(jīng)大王鎮(zhèn)、澇店鎮(zhèn),在馬寨灘跨渭河后折向西北,在興平市豐儀鄉(xiāng)與現(xiàn)有西寶高速公路相接后,向西沿現(xiàn)有高速公路進行單側(cè)加寬,經(jīng)武功、楊凌、絳帳、常興至蔡家坡,采用兩側(cè)加寬至虢鎮(zhèn)東后,與現(xiàn)有高速公路分離,向南跨過渭河,基本平行于規(guī)劃的鄭西鐵路客運專線寶雞延伸線,沿寶雞市規(guī)劃區(qū)南緣、秦嶺北麓山腳設(shè)線,向西經(jīng)磻溪、馬營、涼泉至石咀頭與現(xiàn)有西寶高速公路相接,同時,擴建現(xiàn)有高速公路虢鎮(zhèn)東至千河段,全線建設(shè)里程171.285km。
在工程后續(xù)設(shè)計階段,主體設(shè)計單位根據(jù)進一步勘測情況,為了進一步優(yōu)化項目占地,減少對線路兩側(cè)農(nóng)耕地的擾動,對阿房宮至虢鎮(zhèn)東段局部線路走向進行調(diào)整,對工程線路改擴建方式進行了變更,工程變更后,線路東起西安繞城公路阿房宮樞紐立交,沿鎬京遺址北側(cè)至高橋,繼續(xù)向西,經(jīng)飲水坊、東江渡、西江渡,至保安東灘折向西北,設(shè)特大橋跨過渭河,沿咸陽市規(guī)劃區(qū)最西側(cè)設(shè)線,經(jīng)灣李村、陳南村至西吳與舊路相接;之后沿舊路兩側(cè)加寬改建至虢鎮(zhèn)東,與現(xiàn)有高速公路分離,向南跨過渭河,基本平行于規(guī)劃的鄭西鐵路客運專線寶雞延伸線,沿寶雞市規(guī)劃區(qū)南緣、秦嶺北麓山腳設(shè)線,向西經(jīng)磻溪、馬營至涼泉,線路全長155.82km。
3.水土流失現(xiàn)狀
項目區(qū)地處渭河兩岸沖積平原區(qū)—關(guān)中盆地,地貌類型屬渭河沖積平原、洪積傾斜平原、黃土臺塬。土壤侵蝕類型主要為水力侵蝕,水力侵蝕主要發(fā)生在裸露的地表面,表現(xiàn)為面蝕與溝蝕;面蝕主要是由于地表土壤結(jié)構(gòu)疏松,抗蝕力弱,一旦植被遭到擾動和破壞,在暴雨的作用下,極易產(chǎn)生徑流對地表的沖刷造成水土流失;溝蝕主要發(fā)生在秦嶺北麓山前洪積扇和渭北黃土臺塬溝谷陡坡及溝道內(nèi),造成溝底下切,溝岸擴展,溝頭前進;另外,由于項目區(qū)存在濕陷性黃土不良地質(zhì)現(xiàn)象,在強降雨條件下,局部陡坡溝谷地段容易發(fā)生崩塌、滑坡等重力侵蝕,造成較嚴重的水土流失危害。詳見表1。
水土流失是指在水流作用下,土壤被侵蝕、搬運和沉淀的整個過程。在自然狀態(tài)下,純粹由自然因素引起的地表侵蝕過程非常緩慢,常與土壤形成過程處于相對平衡狀態(tài)。因此坡地還能保持完整[12, 13]。這種侵蝕稱為自然侵蝕,也稱為地質(zhì)侵蝕[14, 15]。在人類活動影響下,特別是人類嚴重地破壞了坡地植被后,由自然因素引起的地表土壤破壞和土地物質(zhì)的移動,流失過程加速,即發(fā)生水土流失[16, 17]。土壤在外營力作用下產(chǎn)生位移的物質(zhì)量,稱土壤侵蝕量。依據(jù)《水利部辦公廳關(guān)于印發(fā)《全國水土保持規(guī)劃國家級水土流失重點預防區(qū)和重點治理區(qū)復核劃分成果》的通知》(辦水保﹝2013﹞188號)和《陜西省人民政府關(guān)于劃分水土流失重點防治區(qū)的通告》,項目區(qū)系陜西省省級水土流失重點預防保護區(qū)。
項目區(qū)水土流失的主要成因有自然因素和人為因素,自然因素主要包括降雨、土壤、植被等,其中降雨是形成水力侵蝕的動力因素[18]。人為因素主要是由于人類頻繁的生產(chǎn)建設(shè)活動擾動地表、破壞植被、損壞地表結(jié)構(gòu)等[19]。近年來,隨著發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟的需要,該地區(qū)因加大基礎(chǔ)設(shè)施,從而使挖沙、取土、炸石、燒磚等人類生產(chǎn)活動頻繁,導致原地形地貌、原地表植被不同程度地受到了破壞,線路起點段崩塌和瀉溜災(zāi)害亦時有發(fā)生,人為水土流失已成為制約該區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)建設(shè)改善的限制因素[ 20]。
4.工程建設(shè)中水土流失問題
西寶高速公路改擴建工程在建設(shè)過程中,大量采用機械施工,路堤填筑、架橋砌涵、堆放棄渣等,破壞了沿線原地貌及植被,擾動了表土結(jié)構(gòu),致使土體抗蝕能力降低,并排放棄渣。項目建設(shè)區(qū)占用土地以水澆地、旱地、果園為主,植被以人工植被為主。工程建設(shè)過程中,主體工程的開挖填筑、土石方運移以及排放棄土、棄渣的壓埋等,都不同程度地擾動了原地貌,損壞了地表土體結(jié)構(gòu)和植被。公路各項工程損壞原地貌植被情況詳見表2、項目建設(shè)對水土流失的影響分析見表3。
5.邊坡生態(tài)(植被)防護的措施
公路工程建設(shè)與自然環(huán)境密切相關(guān)。其工程規(guī)模大、項目多、涉及面廣,土石填挖工程形成的大量土石裸露邊坡,破壞了既有植被,對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境影響較大,以往通常采用單純的工程防護,如漿(干)砌片石、噴錨防護等,這些工程措施都導致原有植被破壞、水土流失、滑坡、邊坡失穩(wěn)等一系列生態(tài)環(huán)境和工程問題。國家已經(jīng)十分重視工程建設(shè)中的生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護,國務(wù)院下達了[2000]31號文件“關(guān)于進一步推進綠色通道建設(shè)的通知”,工程建設(shè)中的生態(tài)建設(shè)、環(huán)境保護已提上議程,這對整個工程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施起到了推動作用。邊坡生態(tài)(植被)防護即邊坡植被,主要是靠植物根莖與土壤間的附著力以及根莖間的互相纏繞來達到加固邊坡、提高坡表抗沖刷的能力[21]。生態(tài)(植被)防護技術(shù)是隨著世界范圍內(nèi)高速公路建設(shè)而興起的一門工程技術(shù)。與傳統(tǒng)的工程防護技術(shù)不同,生態(tài)(植被)防護技術(shù)是工程防護與植物防護的適當結(jié)合,其充分利用工程防護深層加固和植物淺層固坡及生態(tài)環(huán)保的特點達到了工程建設(shè)與環(huán)保及生態(tài)恢復兼顧的目的。生態(tài)(植被)防護(護坡)不僅可以涵養(yǎng)水源,減少水土流失,而且還可以凈化空氣,保護生態(tài),美化環(huán)境,保證行車安全,具有良好的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。
5.1植被的防護作用
植物的淺細根系在邊坡淺層錯綜盤結(jié),根系可視為帶預應(yīng)力的三維加筋材料。植物的淺細根系與土共同組成根土復合體,這一復合體改變了土的力 學性能,提高了土體的抗剪強度[22,23]。植物的根系可以穿過邊坡表層的疏松土層,起到預應(yīng)力錨桿的作用。研究表明,在地下0.75~1.5 m 深處有明顯的土壤加固作用[24,25]。對塊狀、碎裂、散體結(jié)構(gòu)巖體也可以起到很好的錨固作用。在越來越重視環(huán)境保護和人類自身生存質(zhì)量的今天,植被防護己成了公路邊坡防護的一種趨勢,代表著邊坡防護的發(fā)展方向[26]。目前,常用的植被護坡類型可歸納為土工網(wǎng)墊、液壓噴播、框格植被、穴播或溝播、植生帶、綠化網(wǎng)、階梯植被等。在高速公路建設(shè)中開挖的邊坡對原有的生態(tài)系統(tǒng)造成破壞,再加上不穩(wěn)定 的邊坡容易發(fā)生泥石流等自然災(zāi)害,在這種情況下必須找出一種行之有效的方法來恢復被破壞的邊坡,防止災(zāi)害的發(fā)生。植被護坡技術(shù)的出現(xiàn)有效地穩(wěn)定了邊坡, 它不僅恢復了破壞的植被,而且改善了生態(tài)環(huán)境,有效地解決了邊坡工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境破壞之間的矛盾。通過人工輔助的方法,使自然本身具有的恢復力得到充分發(fā)揮應(yīng)當是公路生態(tài)恢復和綠化的基本思想。尊重自然植被的演替規(guī)律,不在大的程度上改變自然恢復的植物演替序列,在生態(tài)系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)綠化,才是正確的生態(tài)恢復途徑。
植被可以在冠層、干層、地表及根系四個層次上,通過降低雨滴動能、減緩地表徑流、改善土壤特性和根系的加筋固土作用來控制水土流失[27, 28]。在冠層和干層,植物截留的作用對降雨進行了再分配,減少可以產(chǎn)生濺蝕的雨量,在一定的限高下消耗雨滴動能[7]。在地表層,植被莖干及枯落物增大了坡面阻力系數(shù)和粗糙度,使地表徑流流速降低,挾沙能力下降,泥沙發(fā)生沉積,研究表明,在合理密植范圍內(nèi),隨地徑的增大和株距的減小,坡面流的能量損失增大[29]。查軒的研究表明,在植被枯落物分解和根系生長的影響下,土壤水穩(wěn)性團聚體含量顯著增加,土壤容重明顯降低,孔隙度增大,物理化學特性的改善使土壤具有更強的抗蝕性及下滲能力。根系的分布、纏繞和固結(jié)提高了土壤的抗沖力,進而強化了土壤的抗沖性[30]。特別對于草本植物,根系在減弱土壤侵蝕過程中起著主導作用(圖1)。隨著我國高速公路建設(shè)快速發(fā)展以及人類環(huán)境保護意識的不斷增強,邊坡植被護坡技術(shù)越來越受到重視,在高速公路建設(shè)中被廣泛應(yīng)用。西寶高速從生態(tài)的角度出發(fā),最大限度地采用了邊坡植被護坡技術(shù),并在生態(tài)防護的基礎(chǔ)上,兼顧良好景觀的形成。
5.2采用的邊坡生態(tài)(植被)防護形式
5.2.1土質(zhì)填方路段的生態(tài)(植被)防護
路基是公路的重要組成部分,是路面的基礎(chǔ),與路面共同承受交通荷載的作用,是按路線位置和一定技術(shù)要求修筑的帶狀構(gòu)物。路基施工質(zhì)量的好壞將直接影響到路面的穩(wěn)定性和整條路線的使用品質(zhì)。對土質(zhì)填方路基來說,影響施工質(zhì)量的因素主要由土質(zhì)、含水量、壓實功能(如機械性能、壓實遍數(shù)及速度、土層厚度)及壓實時外界自然和人為的其他因素等。主體工程區(qū)包括主線路基占地及立交、服務(wù)區(qū)、管理設(shè)施等工程占地。路線在低山丘陵區(qū)按上邊坡5m、下邊坡30m確定,在河谷川道區(qū)按線路兩側(cè)各2m范圍計算;立交、服務(wù)區(qū)、管理區(qū)施工影響寬度以征地范圍周邊2m計;橋梁工程影響范圍參照水利部已批復的同類工程,以橋梁中心線向上游30m,向下游150m計算直接影響區(qū)。根據(jù)水利部對《國家高速公路連云港至霍爾果斯線(G30)陜西境西安至寶雞公路改擴建工程工程水土保持方案報告書》的批復,確認西寶高速公路改擴建工程的水土流失防治責任范圍為1728.93hm2。
高速公路邊坡究竟是采用工程防護還是生態(tài)防護。生態(tài)防護的臨界高度是一個非常重要的指標。不同立地條件的邊坡。生態(tài)(植被)的臨界高度均不相同。我們對不同地區(qū)的強暴雨量、不同路面寬度的匯水量、排水方式以及各種植物的防護能力等進行了大量的試驗研究分析。確定了高速公路邊坡各種生態(tài)防護的臨界高度。在西寶高速公路中。我們根據(jù)邊坡的不同情況,采用了多種生態(tài)防護形式。各類排水溝、急流槽及戧臺截水溝工程設(shè)計斷面及單位工程量見表4。
(1)填土高度小于3.5m的邊坡.路面水漫流至坡面,直接在坡面撒播草種并適當夾植灌木進行邊坡防護。
(2)填土高度3.5~5m的邊坡.在土路肩處設(shè)置截水溝,坡面設(shè)置急流槽集中排水,減少路面水對邊坡的沖刷。在坡面急流槽間撒播草種并適當夾植灌木進行邊坡防護。
(3)填土高度大于5m的邊坡.根據(jù)不同情況在坡面上設(shè)置單層或雙層的水泥砼預制塊襯砌拱.在拱圈內(nèi)撒播草種并適當夾植灌木進行邊坡防護。
(4)部分填土高度大于7m的段落.采用分臺階的形式進行坡面處理.并在臺階上設(shè)置排水溝.將整個坡面劃分2~3個高度小于3.5m的坡面后.直接在坡面撒播草種并適當夾植灌木進行邊坡防護。
(5)在周圍條件允許的路段.將原設(shè)計坡比放緩至1:2,以提高生態(tài)防護的臨界高度.減少工程防護的比例。
5.2.2石質(zhì)填方路段
西寶高速公路由于地處丘陵地帶,沿線多小山丘,為減少棄石對環(huán)境生態(tài)的破壞,減少取土數(shù)量,降低工程造價。
(1)邊坡碼砌。填石路堤分層填筑前,先用人工碼砌一定高度,且厚度不小于2m邊坡。
(2)卸料。施工中應(yīng)安排好石料運行路線,專人指揮,按照水平分層、先低后高、先兩側(cè)后中央卸料,每層松鋪厚度一般不要超過50cm,石塊最大粒徑不得超過壓實厚度的2/3。
(3)整平。石塊應(yīng)大面向下,小面向上,擺放平穩(wěn),緊密靠攏,所有縫隙填以小石塊或石屑。由于每層填筑厚度較大,故攤鋪平整工作必須采用大型推土機進行,個別不平處應(yīng)用人工配合。如果石塊級配較差、粒徑較大,石塊間的空隙較大時,可于每層表面的空隙里掃入石渣、石屑、中砂、粗砂、再以壓力水將砂沖入下部,反復數(shù)次,使空隙填滿。
(4)碾壓。推土機推平后,直接采用重型壓路機振動壓實,壓實時繼續(xù)用小石塊或石屑填縫,直到壓實層頂面穩(wěn)定、無下沉、石塊緊密、表面平整無車轍為止。壓實遍數(shù)一般由現(xiàn)場試驗確定,并經(jīng)監(jiān)理工程師檢驗批準。
我們盡可能地將開挖的石方用于路基填筑,并對石質(zhì)填方的邊坡做以下處理:
(1)粘土包邊植草。在石方路基兩側(cè)填筑1m左右的粘土包邊,與相應(yīng)石方層次同步填筑、壓實,為以后的綠化種植創(chuàng)造一定的條件。路基填筑完成后,對此類邊坡按土方邊坡同樣的方法進行處理。
(2)干碼塊石植草。將粒徑較大的石塊.分臺階干碼在石方路基兩側(cè).并在石塊空隙中充填耕植土,作為植物生長的基礎(chǔ)。
(3)對于利用碎石土填筑的路基.利用專業(yè)的噴播設(shè)備.將植物種籽+矮灌木種噴入坡面中,經(jīng)過一定的生長周期.即可覆蓋整個坡面,起到護坡固坡的作用。
5.2.3挖方段的生態(tài)防護
高速公路邊坡植被防護技術(shù)—近10多年來人們開發(fā)出了多種既能起到良好邊坡防護作用,又能改善工程環(huán)境,體現(xiàn)自然環(huán)境美的邊坡植物防護新技術(shù),與傳統(tǒng)的坡面工程防護措施共同形成了邊坡工程植物防護體系。根據(jù)不同的邊坡土質(zhì)條件,已創(chuàng)造出創(chuàng)造出人工種草護坡、平鋪草皮護坡、液壓噴播植草護坡、土工網(wǎng)植草護坡、OH液植草護坡、行栽香根草護坡、蜂巢式網(wǎng)格植草護坡、客土植生植物護坡、噴混植生植物護坡、巖石邊坡噴混植生植物護坡等不同邊坡植物防護技術(shù)?。邊坡植物防護的主要目的是固土護坡、防止沖刷,兼有美化環(huán)境的功能。在高速公路建設(shè)過程中,由于高速公路設(shè)計中線形、走向等問題而穿過一些低山丘陵段,在傳統(tǒng)的公路設(shè)計思想中,往往用挖方的形式來代替造價較高的隧道 ,形成了諸多的邊坡、裸巖區(qū),并對高速公路的建設(shè)、使用壽命、行車、安全、生態(tài)環(huán)境及社會效應(yīng)等多方面產(chǎn)生了較大的負面影響,取土將對地表植被造成嚴重破壞,底層土壤裸露,土壤結(jié)構(gòu)嚴重破壞,抗侵蝕能力降低,遇暴雨將會發(fā)生水土流失。對于沿線各個挖方段上邊坡.結(jié)合不同的坡面性質(zhì)、土質(zhì)情況,分別采取不同的生態(tài)防護技術(shù)進行處理,宜噴則噴、宜栽則栽保證了生態(tài)防護的效果(表5)。
5.2.4互通式立交、服務(wù)區(qū)的生態(tài)防護
互通立交與服務(wù)區(qū)的生態(tài)防護既可以充分發(fā)揮互通立交的功能,又可提高服務(wù)區(qū)水平,達到生態(tài)防護的和諧統(tǒng)一。在“珠鏈”理念的設(shè)計效果在這一科學新穎的景觀理念的指導下,西寶高速公路上一系列貼近自然的景觀單元被巧妙的結(jié)合在一起,從而使設(shè)計成果的整體風格和諧統(tǒng)一,整條道路與周圍自然環(huán)境相互交融,營造出自然風光,改善了自然環(huán)境,淡化了人工痕跡,同時區(qū)域特色得到彰顯,增加了旅游吸引力[31]。鑲嵌著包括服務(wù)區(qū)、收費站、道路互通區(qū)、風景點等“珠寶”。西寶高速公路的服務(wù)區(qū)除具備必要的服務(wù)功能外,還將成為旅游資源和信息展示發(fā)布中心,服務(wù)區(qū)本身將建設(shè)成為旅游、觀光、休閑目的地。整條“珠鏈”通過運用“借、遮、引”手法,屏蔽掉無味的景觀,將遠近有味的自然風光不露痕跡的引入駕乘者的視線,有景借景,無景造景,突出“顯山露水”的自然主義風格,整條道路錯落有致,遠景與近景相協(xié)調(diào),田園景觀、濕地景觀、林地景觀、山體景觀等多種景觀類型相結(jié)合,旅客可以一邊乘車,一邊欣賞沿路 的風景,產(chǎn)生回歸自然的愉悅心情,留下了舒適愜意的駕乘印象。以生態(tài)、環(huán)保、旅游、景觀為突出特色的西寶高速公路在設(shè)計和建設(shè)中首次引進“珠鏈”概念,在百余公里的道路“鏈條”上,高速公路沿線的大型工點(如互通式立交、服務(wù)區(qū))作為高速公路這一景觀鏈上的璀燦明珠.應(yīng)根據(jù)其所處區(qū)域的人文特點、地域特色營造具有一定主題思想的景觀芬圍,其內(nèi)部路基由于不受用地約束,可采用適當放緩路基邊坡。直接在坡面上撒播草種并適當夾植灌木進行邊坡防護。所包范圍內(nèi)地型進行整治,形成叢林—密植樹木(山區(qū))、田園—小橋流水{平原區(qū))、水景—通過水生植物營造水鄉(xiāng)特色(水網(wǎng)區(qū))等與周圍地形、地貌交相輝映。
5.2.5生態(tài)防護植物品種的選擇
根據(jù)高速公路邊坡的特點和邊坡種植的目的,邊坡生態(tài)防護的植物一般應(yīng)滿足以下要求 [23] :①適應(yīng)當?shù)貧夂?,抗旱性強;②根系發(fā)達、擴展性強;③耐瘠薄、耐粗放管理;④種子豐富,發(fā)芽力強,容易更新;⑤綠期長,多年生;⑥育苗容易并能大量繁殖;⑦播種栽植的時期較長??捎糜谧o坡的草本植物大部分屬于禾本科和豆科。禾本科植物一般生長較快,根量大,護坡效果好,但需肥較多。我國各大地區(qū)主要可用的護坡草坪植物見表6,在對當?shù)刂脖贿M行充分調(diào)查的基礎(chǔ)上,植物選擇貫徹“適地適種的原則,大量應(yīng)用當?shù)匾吧?、生長健壯、適應(yīng)性強、觀賞性好的品種,如狗牙根、黑麥草、二月蘭、野菊花、云南黃罄、迎春、扶芳藤、長春藤、胡枝子、雙夾槐、火棘、石楠、淡雜竹、宜興苦竹等。既有利于植物生長,保證了防護效果也避免了外來植物對原有生態(tài)的破壞。
在植物的配置上,根據(jù)各個坡面的不同情況分別選擇相應(yīng)的植物種類,力求簡潔。采用草、草花、竹子、灌木、藤本的互相配合,既充分考慮生態(tài)防護短、中、長期的防護效果,又兼顧環(huán)境景觀,做到簡潔而不單調(diào)、變化而不凌亂,三季有花、四季有景,使高速公路形成車移景異的生態(tài)走廊。我國目前在邊坡生態(tài)防護中使用的灌木較少,目前已使用的灌木主要有紫穗槐、檸條、沙棘、胡枝子、紅柳和坡柳等。我國各地區(qū)主要可供選用的護坡灌木見表7。目前階段,主體工程針對路基邊坡采取植草護坡防護,滿足水土保持的要求,但并未針對兩側(cè)植物防護、服務(wù)設(shè)施區(qū)綠化、互通立交綠化等區(qū)域進行詳細設(shè)計,本方案將充分考慮常規(guī)綠化和具有園林化要求的不同進行相應(yīng)的補充,其中中央分隔帶綠化和兩側(cè)植物防護采用一般綠化方式,服務(wù)設(shè)施區(qū)綠化和互通立交綠化參考園林化綠化要求實施。另外,項目區(qū)沿線占地中林地基本上是當?shù)爻R姷慕?jīng)濟、用材喬木和灌木林,建設(shè)單位根據(jù)實際占用情況予以補償后,一般由林木產(chǎn)權(quán)人或產(chǎn)權(quán)單位自行移栽,因此,本方案不再考慮該部分的移栽和假植可能。
6.結(jié)束語
邊坡防護必須從生態(tài)角度出發(fā),綜合考慮采用工程和植被相結(jié)合的措施,最大限度地采用邊坡植被防護技術(shù),使生態(tài)防護既滿足護坡固坡、防止沖刷的工程要求,又能因地制宜,與周圍生態(tài)景觀有機的結(jié)合[32]。隨著人們對景觀的要求和環(huán)保意識的增強,傳統(tǒng)的護坡方式已經(jīng)不能滿足人們的要求。采用邊坡植被防護技術(shù)不僅能提高路基邊坡的穩(wěn)定性,而且對已遭到破壞的生態(tài)環(huán)境有一定修復作用,邊坡植被防護技術(shù)在高速公路防護工程中的作用不可低估。西寶高速公路的建設(shè)具有良好的環(huán)境、經(jīng)濟和社會效益,對促進當?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展具有顯著作用。雖然工程建設(shè)存在著損壞原有地貌,產(chǎn)生棄土棄渣等可能造成水土流失的不利因素,但通過采取相應(yīng)的邊坡植被防護技術(shù)措施,對可能造成的水土流失進行有效的防治,可以減少工程建設(shè)所引起的水土流失。
綜上所述,本項目場區(qū)建設(shè)內(nèi)容較多,建設(shè)期間場地平整、土石方開挖、運移、回填、路基填筑等活動頻繁,人為因素造成對當?shù)厮帘3衷O(shè)施的破壞是不可避免的,項目建設(shè)勢必加劇項目區(qū)水土流失程度。邊坡植被防護技術(shù)作為一門工程技術(shù),在邊坡的治理中已得到廣泛應(yīng)用,但是目前的研究和工程需要還相差甚遠。根據(jù)項目建設(shè)的具體情況劃分水土流失防治責任范圍及防治分區(qū),并結(jié)合項目區(qū)水土流失的自然因素與人為因素進行綜合考慮,將邊坡植被防護技術(shù)與工程類防護技術(shù)有機的結(jié)合,在保證邊坡穩(wěn)定前提下改善周邊環(huán)境,已成為路基邊坡防護工程研究的主題。在項目建設(shè)時,運用邊坡植被防護技術(shù),結(jié)合其它技術(shù),做好項目區(qū)的水土流失防治工作,以達到共同維護好項目區(qū)的生態(tài)環(huán)境,避免對周邊水土資源的破壞,最大程度的減少水土流失的目的。
參考文獻:
[1]李峰. 公路邊坡植被防護技術(shù)的探討[J]. 科學與財富,2017(12): 262~262.
[2 ]楊中寧,陳文軍,等.高速公路邊坡綠化原則與對策[J].現(xiàn)代園藝,2016(3):160.
[3]翟文光,羅愛道,閻宗嶺.基于生態(tài)防護的公路邊坡景觀提升技術(shù)淺析[J].公路交通技術(shù),2016,32(1):134-139.
[4]聶影,陳曉紅,等. 生態(tài)護坡根系纖維土強度和變形特性實驗研究[J].鐵道工程學報,2011(7):6-8.
[5]陳洪凱,吳帆.基于植被固土機理的植物優(yōu)化配置方案研究[J].公路,2015(7):264-268.
[6]黃秋星;公路路基防護與加固方法探討[J];交通科技與經(jīng)濟,2012(7): 196.
[7]胡中華.草坪與地被植物[M].北京:中國林業(yè)出版社,1995.
[8]交通部第二公路堪察設(shè)計研究院.公路設(shè)計手冊一路基[M].2 版.北京:人 民交通出版社,1997.
[9]李西,羅成德,陳其兵.巖石邊坡植被護坡選擇初探[J].中國園林,2004(9): 52~53.
[10]劉小冬,郭春華,陳平. 大富山邊坡植被防護設(shè)計[J]. 科技信息,2011,(1):364-365[11]王卓琦,顧蔚文,施擁軍. 邊坡植被防護研究綜述[J]. 山西建筑,2010,(32):285-286.
[12]李永紅,高照良,彭珂珊.中國耕地資源保護與可持續(xù)利用研究[M].北京:中國言實出版社,2011.
[13]李衛(wèi),馮偉,楊文斌,等. 低覆蓋度行帶式固沙林帶間土壤水分動態(tài)特征[J]. 水土保持學報,2015,(2):163-167.
[14]陜西省人民政府.陜西省山川秀美工程規(guī)劃[M ] .西安:陜西省人民出版社,1999.
[15]陜西省水利廳.陜西省志?水利志[M ].北京:水利電力出版社,1997.
[16]郎燕,鄭重,陸文明,等. 森林可持續(xù)經(jīng)營環(huán)境友好型技術(shù)轉(zhuǎn)讓現(xiàn)狀及建議[J]. 世界林業(yè)研究,2015,(2):1-7.
[17]彭佑勇. 公路邊坡生態(tài)防護技術(shù)探討[J]. 山西建筑,2009,(8):296-297.[18]林雪成. 公路邊坡生態(tài)防護技術(shù)探討[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2010,(14):199.
[19]王禮先.林業(yè)生態(tài)工程學[M].北京:中國林業(yè)出版社,1998.
[20]錢晶晶, 方江平. 西藏公路邊坡生態(tài)防護技術(shù)[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學,2013,(34):13352-13354.
[21]范俊嫘, 邱燦浪. 公路邊坡生態(tài)防護施工技術(shù)[J]. 交通世界(中旬刊),2017,(10):21-22..
[22]李衛(wèi),馮偉,楊文斌,等. 低覆蓋度行帶式固沙林帶間土壤水分動態(tài)特征[J]. 水土保持學報,2015,(2):163-167..
[23]王凱. 高速公路邊坡生態(tài)防護技術(shù)[J]. 交通世界(上旬刊),2017,(5):158-159..
[24]方俊杰. 生態(tài)公路邊坡防護技術(shù)探討[J]. 中國水運(下半月),2017,(4):219-221,238.
[25]張直云,劉昆赟,滕建奎. 基于數(shù)值優(yōu)化模型對不同舊料摻配比例的試驗研究[J]. 科學技術(shù)與工程,2014,(33):287-289
[26]韋煒智. 高速公路邊坡生態(tài)防護技術(shù)分析[J]. 城市建設(shè)理論研究(電子版),2014,(34):437-438.
[27]交通部公路司. 新理念公路設(shè)計指南[M]. 北京:人民交通出版社,2005.
[28]李之強, 周東蕻. 高速公路邊坡生態(tài)防護技術(shù)及其應(yīng)用研究[J]. 建筑與文化,2013,(12):69-70
[29]高濤, 朱中海. 公路工程邊坡防護關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用[J]. 低碳地產(chǎn),2016,(17):78.
[30]熊韶華, 張利萌. 公路邊坡防護技術(shù)要點[J]. 技術(shù)與市場,2013,(8):150-150.
[31]張玉鵬,蔣亮,李鵬. 低等級公路邊坡植物防護應(yīng)用[J]. 粉煤灰,2007,(1):38-39.
[32]楊曉明,王太平,田國行. 填沙路基邊坡不同植物群落生態(tài)防護效應(yīng)與生長動態(tài)分析[J]. 林業(yè)實用技術(shù),2009,(8):16-18.