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        綠色公路理念下的高速公路環(huán)境保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)探究
        ——以潮(州)-惠(州)高速公路A3合同段為例

        2019-04-16 05:06:24周勇中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司陜西西安710075
        中外公路 2019年1期
        關(guān)鍵詞:石質(zhì)互通綠化

        周勇(中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司, 陜西 西安 710075)

        綠色公路其本質(zhì)就是提倡路與自然和諧共生,主要特征可以歸納為“三高”:高效能、高效率、高效益,“三低”:低消耗、低排放、低污染,“三全”:即全壽命、全要素、全方位。其理念的提出是大勢所趨,它是公路工程建設(shè)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物。環(huán)境保護(hù)是綠色公路的重要有機(jī)組成部分,其強(qiáng)調(diào)的生態(tài)、環(huán)保,是綠色公路達(dá)標(biāo)的必然要求。早期公路建設(shè)突出“硬件”,忽視了對環(huán)境的保護(hù),如路線所過之處邊坡全部用漿砌片石“封死”,可謂邊坡坡面的防護(hù)是堅(jiān)硬了,但本來可以綠的邊坡卻寸草不生。隨著人們認(rèn)識(shí)水平的不斷提高,技術(shù)的不斷進(jìn)步,以減少能源消耗、降低污染物排放、保護(hù)生態(tài)環(huán)境為核心的綠色公路正式形成。筆者認(rèn)為,高速公路的修建不可能不對地面造成擾動(dòng),擾動(dòng)的結(jié)果往往使環(huán)境遭到破壞,既然破壞無法避免,就應(yīng)使對環(huán)境的破壞程度達(dá)到最小,以及對破壞后的生態(tài)恢復(fù)、環(huán)境保護(hù)方面等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究。

        1 項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)

        潮惠高速公路A3合同段起點(diǎn)(樁號(hào)K148+025.6),位于汕尾市的陸豐市與海豐縣的分界附近,終于惠州市惠東縣大嶺鎮(zhèn)(樁號(hào)K247+900),與惠莞高速公路對接,路線全長99.906 km。沿線自然風(fēng)光秀麗,景觀類型多樣化,植被豐富,沿途兩側(cè)山林植被保護(hù)良好,森林覆蓋率較高。該項(xiàng)目在設(shè)計(jì)之初根據(jù)綠色公路核心理念,先是在觀念上進(jìn)行了轉(zhuǎn)變,即:由重公路建設(shè)到重生態(tài)環(huán)境保護(hù)的轉(zhuǎn)變;由重項(xiàng)目規(guī)模到重資源節(jié)約的轉(zhuǎn)變;由重學(xué)習(xí)借鑒到重集成創(chuàng)新的轉(zhuǎn)變,力爭將其打造為“生態(tài)、節(jié)約、創(chuàng)新”之路,最終實(shí)現(xiàn)“路景相融,低碳環(huán)保”的目標(biāo)。

        2 綠色公路理念下的高速公路環(huán)境保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)

        環(huán)境保護(hù)作為高速公路設(shè)計(jì)的重要篇章,大致可以分為兩個(gè)部分:① 公路修建過程中對受到破壞的地表用綠化手段(生態(tài)修復(fù))的解決方案;② 對聲、水污染的環(huán)境敏感點(diǎn)采取保護(hù)措施。該文在綠化方面重點(diǎn)闡述互通立交、路側(cè)的設(shè)計(jì)思路,設(shè)計(jì)合理的公路將節(jié)省大量的投資,能使綠色公路理念所提倡資源的節(jié)約得以實(shí)現(xiàn);生態(tài)修復(fù)方面則重點(diǎn)介紹全石質(zhì)邊坡的修復(fù)技術(shù)。

        2.1 綠化理念的提升及資源的“回收、利用”

        綠色公路的內(nèi)涵在綠化層面絕不僅僅是綠色的公路,更強(qiáng)調(diào)的是植物之間的優(yōu)化組合和搭配,突出的是植物之間的自然化生長和生態(tài)群落的自我構(gòu)建,而不是長期靠人工的維護(hù)。就植物的生長來說,能形成一種穩(wěn)定的自我的生態(tài)循壞系統(tǒng),則是對綠色公路節(jié)能減排核心理念最好的詮釋。目前人們將注意力主要放在綠地的景觀美學(xué)價(jià)值上,而忽視了植物生態(tài)構(gòu)建和自我的發(fā)展,導(dǎo)致每年大量維護(hù)成本的增加。以互通立交綠化為例,先前的設(shè)計(jì)往往以鳥瞰的設(shè)計(jì)視角在互通內(nèi)部拼植模紋花壇,依此反映當(dāng)?shù)氐奈幕卣?。殊不知,高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的司乘人員,哪能想到一個(gè)模紋花壇代表著當(dāng)?shù)氐奈幕?。故對互通立交圍合區(qū)的內(nèi)部綠化設(shè)計(jì),圖案構(gòu)成時(shí)植物品種選擇應(yīng)以易活、耐修剪的鄉(xiāng)土樹種為主,植物之間應(yīng)根據(jù)其生態(tài)屬性相互搭配,以群落發(fā)展為主,在減少人為大量養(yǎng)護(hù)的同時(shí),達(dá)到節(jié)省養(yǎng)護(hù)成本的目的。

        另外公路在先期開挖建設(shè)過程當(dāng)中,路線所經(jīng)林地地區(qū),大量的苗木遭到砍伐,甚為可惜。而立交圍合區(qū)面積較大,在綠化施工時(shí)完全可以把它當(dāng)做暫時(shí)存放路線開挖時(shí)移栽苗木的基地,這樣既可以使線位上的苗木得到有效保護(hù),又可以解決后期綠化施工時(shí)苗木的供應(yīng),節(jié)省了綠化施工成本,體現(xiàn)出了綠色公路理念的資源節(jié)約的理念。潮惠高速公路白盆珠互通立交,占地面積518畝(345 330 m2),地勢平坦,周邊有河水流過,為苗圃基地的形成提供了得天獨(dú)厚的水源條件。通道的修建使人們進(jìn)入立交內(nèi)部成為可能,隔離網(wǎng)的設(shè)置使人們僅限立交圍合區(qū)內(nèi)部的活動(dòng),而上不了高速,故也不會(huì)影響行車的安全。前期對路線上需要移植的樹木移植于此形成苗木暫時(shí)的聚集地,待后期綠化時(shí)再進(jìn)行回移,起到綠化施工時(shí)“中轉(zhuǎn)站”的作用,待綠化施工完畢,對于富余的苗木,在不影響施工工序的前提下,對臨時(shí)場地進(jìn)行專項(xiàng)規(guī)劃設(shè)計(jì)后,就勢形成苗圃基地,達(dá)到綠化資源的“回收利用”。這樣,路線所經(jīng)區(qū)域的60 800多株喬灌得以保留,利用率達(dá)到90%,該項(xiàng)為全線節(jié)約綠化苗木費(fèi)用1 200萬元。

        惠東北互通立交位于惠東縣大嶺鎮(zhèn)該項(xiàng)目終點(diǎn)處,地形以山地丘陵為主,植被主要為荔枝、龍眼、芒果等果樹。景觀設(shè)計(jì)時(shí)就以當(dāng)?shù)毓麡錇橹鳎辉龠M(jìn)行其他綠化樹種的引進(jìn),采取自然群落式種植方式,使互通內(nèi)外植被過渡自然和諧,營造出“丘陵果園”的田園景色(圖1)。對圍合區(qū)內(nèi)部的荔枝林、龍眼、芒果等,在施工過程中,在不影響主體結(jié)構(gòu)施工的前提下,劃定一定的紅線范圍進(jìn)行保護(hù),南方的這些果樹四季常綠,果樹的保留,既綠化了互通內(nèi)部,又實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)收入,可謂一舉兩得。

        圖1 “丘陵果園”互通區(qū)內(nèi)部營造

        2.2 善用“借景”及“視窗效應(yīng)”的營造

        現(xiàn)有的高速路側(cè)綠化多為成排的列植,形成了密不透風(fēng)的林帶,長期行車,給人以壓抑感。而高速公路的美,是原生態(tài)的美,這種美需要人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。如果把自然的美以借景的形式,用綠化的手段形成一種“視窗效應(yīng)”,即美的風(fēng)景通過“視窗”展現(xiàn)出來,露出沿線優(yōu)美的風(fēng)景,那就是人們追求的“真美”。效應(yīng)“視窗”部分無需栽植植物,這樣就形成了綠化的減量,這種減量,節(jié)省了造價(jià),使人看到了高速公路露出的美,這恰恰與綠色公路理念下的“節(jié)約”是吻合的(圖2)。

        潮惠高速公路的景觀綠化以高速狀態(tài)下行駛的司乘人員視覺特征為設(shè)計(jì)基本出發(fā)點(diǎn)(不同速度下人的視覺夾角范圍和向前看的視距是不一樣的),對全線的景觀特征進(jìn)行全面分析,對視域空間按開敞、郁閉、半郁閉進(jìn)行分類(圖3)。對沿線景觀好的地段,用“露”的手法使其展現(xiàn)出來,對不好的景觀,用“藏”的手法用植物進(jìn)行遮擋;對彎急路段則用植物進(jìn)行誘導(dǎo),做到“樹盡其能”,而不是成排的列植造成資源的浪費(fèi);而公路兩側(cè)景觀通視分析為“樹盡其能”的栽植地段提供了依據(jù),即哪些地段不需要栽植,哪些地段需要密植,哪些地方又需要做到疏植和密植結(jié)合等。

        圖2 路側(cè)綠化栽植手法示意圖

        圖3 路側(cè)兩側(cè)景觀通視分析(單位:km)

        2.3 全石質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)技術(shù)

        高速公路經(jīng)過近10年的發(fā)展,在中國領(lǐng)域內(nèi)土質(zhì)邊坡的綠化技術(shù)已相當(dāng)成熟,常見的客土噴播、濕土噴播、挖穴植灌,已很常見。然而就石質(zhì)邊坡而言目前并沒有一項(xiàng)成熟的技術(shù)作為支撐,石質(zhì)邊坡借用土質(zhì)邊坡綠化的施工工藝顯然不合理。潮惠高速公路以此為突破點(diǎn),研制出針對全石質(zhì)邊坡的一種生態(tài)恢復(fù)技術(shù)——土壤菌綠化法,該文全石質(zhì)指整個(gè)坡面為石質(zhì)坡面。

        技術(shù)核心:植物生長離不開土、水、光,土是植物生長的根源,巖石顯然不是。巖石怎么能分化成植物賴以生長的土壤,需要一種添加劑,即土壤菌,它含有大量的微生物,如放線菌、絲狀菌、高溫菌群、中溫菌群。這些菌種在進(jìn)行自我生長過程中會(huì)進(jìn)行許多特有的化學(xué)反應(yīng),通過腐食、礦化分解,產(chǎn)生大量的有機(jī)酸和無機(jī)營養(yǎng)物質(zhì),有機(jī)酸可加速巖石的分解,使植物根系深入到巖石內(nèi)部。而無機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)又給植物生長提供足以生長的養(yǎng)分,這就形成了巖石邊坡上的一種生物、植物相互循環(huán)生長的一種系統(tǒng)。這種系統(tǒng)有著旺盛的生命力,它將隨著時(shí)間的推移而使樹苗更加茁壯地生長,使石質(zhì)邊坡森林化成為一種可能,相比單純的客土噴播它不會(huì)出現(xiàn)“一年綠、二年黃,三年全部死光的”的邊坡退化現(xiàn)象。相反,時(shí)間越久,植物根系越發(fā)達(dá),植物根系與根系相連,在邊坡的表面形成了“根系網(wǎng)”,對坡面的穩(wěn)定起到了加固作用。

        施工工藝:土壤菌是土壤和菌種人為形成的一種活性土壤,這層土壤具有“高次團(tuán)粒結(jié)構(gòu)”,即聚保水、保肥為一體,又棲息多種土壤微生物,從而形成了生育基盤。這個(gè)生育基盤在施工的時(shí)候只需將植物種子(植物種子可根據(jù)各地不同的氣候、地域特征進(jìn)行調(diào)整)與其進(jìn)行摻和,用空壓機(jī)直接噴吐到掛鐵絲網(wǎng)的巖石表面即可。先進(jìn)的技術(shù)加上簡單易操作的施工工藝(圖14),正是綠色公路理念所要求的目標(biāo)之一。

        這種技術(shù)目前是把活性的菌種引入到生態(tài)恢復(fù)的一次大膽嘗試,已取得多項(xiàng)專利,從廣東江珠高速公路、陜西商漫高速、秦嶺終南山公路隧道洞口、柞小高速公路等高陡巖石邊坡的生態(tài)恢復(fù)結(jié)果來看,它是成功的。其和現(xiàn)有的客土噴播、厚基材噴播相比,有著無法比擬的優(yōu)勢。它是“活的”微生物,一直處于自己不斷循環(huán)和發(fā)展中,能加速巖石的分解,促進(jìn)邊坡的穩(wěn)定,使植物的根系深入到巖石內(nèi)部。這種技術(shù)也可以延伸到礦山修復(fù)、甚至沙漠治理,把微生物用于邊坡的生態(tài)修復(fù)稱得上是一種技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步。

        圖4 土壤菌綠化法施工工藝

        3 結(jié)語

        該文所論述的從綠化的模紋花壇式設(shè)計(jì)(需大量的人工修剪)到突出生態(tài)群落的自我構(gòu)建,從路側(cè)一刀切的林帶式設(shè)計(jì)到綠化的選擇式種植,從互通立交大量引進(jìn)綠化樹種到“綠化中轉(zhuǎn)站”、苗圃、經(jīng)濟(jì)林的概念的引入,都是設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新;綠化數(shù)量上的減量達(dá)到了資源節(jié)約,而美化的效果反而增強(qiáng)了,這就是綠色公路理念“節(jié)約、資源循環(huán)再利用”最好的體現(xiàn);石質(zhì)邊坡綠化工藝引入“活性菌”概念,使石頭上長樹成為可能,活性菌體加速了巖石的風(fēng)化,風(fēng)化的巖石層提供了植物賴以生長的無機(jī)營養(yǎng)物質(zhì),這種工藝使石質(zhì)邊坡森林化成為可能,從而使開挖創(chuàng)傷面得到最大程度的生態(tài)修復(fù),這正是綠色公路理念所提倡的“生態(tài)、環(huán)?!钡囊?。以上關(guān)鍵技術(shù)將在后期的工程建設(shè)中逐步推廣運(yùn)用,也將為以后綠色公路的打造提供一定的參考依據(jù),在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天,綠色公路理念下的環(huán)境保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)也將隨著理念的不斷深入而不斷發(fā)展和完善。

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