趙星宇

（中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210014）

我國幅員遼闊，不同的工程項(xiàng)目在地質(zhì)地形、自然環(huán)境等方面存在較大的差異。雖然在如今的公路工程項(xiàng)目建設(shè)中，可持續(xù)發(fā)展理念已貫穿其中，但自然環(huán)境、沿線地形等因素對(duì)工程項(xiàng)目的限制使得沿線環(huán)保與公路建設(shè)不能實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一[1]。公路建設(shè)不僅會(huì)改變沿線地形地貌，還會(huì)破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)資源。在深挖路塹和高填路基的公路工程項(xiàng)目中，當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)會(huì)遭到嚴(yán)重破壞，如消除植物覆蓋層使得巖石裸露，引起水土流失，甚至導(dǎo)致滑坡或泥石流等災(zāi)害，嚴(yán)重威脅道路出行者的安全。邊坡生態(tài)防護(hù)設(shè)計(jì)不僅可以起到固化邊坡的作用，還可以顯著改善沿線環(huán)境，提升公路路容路貌水平，極大地保證出行者的安全。

1 公路邊坡生態(tài)防護(hù)機(jī)理

公路邊坡生態(tài)防護(hù)機(jī)理如圖1所示。

圖1 公路邊坡生態(tài)防護(hù)機(jī)理

1.1 力學(xué)效應(yīng)

邊坡的力學(xué)效應(yīng)主要是植被根系對(duì)土壤的錨固作用。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，植物的豎向根系不僅可以扎根于較淺的表層風(fēng)化土層，還可以扎根于深處穩(wěn)定土層；而植物的側(cè)向根系可以以網(wǎng)狀的形式將土體更為緊密地聯(lián)系在一起。側(cè)向根系和豎向根系的共同作用，使得邊坡土體具備立體防護(hù)的功能，通過增加其抗剪強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的方式提高邊坡的安全系數(shù)[2]。植被對(duì)邊坡的加固效果與根系分布形態(tài)、數(shù)量和根的強(qiáng)度密切相關(guān)。

1.2 水文效應(yīng)

在坡面的侵蝕作用中，地表徑流強(qiáng)度對(duì)其影響較大，同時(shí)坡面的平陡情形、降雨強(qiáng)度等因素又影響著坡面徑流強(qiáng)度。由降雨引起的超滲徑流對(duì)土體有著較強(qiáng)的侵蝕能力，但生態(tài)防護(hù)邊坡的存在會(huì)提升邊坡的抗侵蝕能力[3]。一方面，生態(tài)防護(hù)邊坡中的植被會(huì)減弱雨水下降的沖擊力，大幅度減少或避免了降雨對(duì)坡面的濺蝕，不僅增加了雨水徑流時(shí)間，還延長了雨水的滲透時(shí)間；另一方面，植被的根系可以起到較好的固化土層的作用。總之，生態(tài)邊坡防護(hù)以改變邊坡周邊小氣候的形式減弱坡面所受的侵蝕。

1.3 生態(tài)效應(yīng)

在水土保護(hù)方面，植物具有較強(qiáng)的保護(hù)能力，其縱橫交錯(cuò)以及發(fā)達(dá)的根系對(duì)于提高路基的穩(wěn)定性有著重要作用。公路行駛車輛壓縮空氣或者車輪摩擦地面產(chǎn)生的噪聲對(duì)于沿線居民有著不良影響，邊坡生態(tài)防護(hù)設(shè)計(jì)的植被防護(hù)可以將噪聲反射至不同方向，從而降低噪聲的強(qiáng)度。與此同時(shí)，植被還可以吸附行車行駛產(chǎn)生的污染物，改善周邊環(huán)境。行駛速度較快的車輛，在風(fēng)流的作用下使得沿線的濕度降低、溫度升高，導(dǎo)致周邊小氣候惡化。生態(tài)防護(hù)邊坡不僅可以起到調(diào)節(jié)周邊環(huán)境的作用，還可以營造舒適的駕駛環(huán)境，降低疲勞事故發(fā)生的概率。

2 公路邊坡生態(tài)防護(hù)設(shè)計(jì)方法

公路邊坡生態(tài)防護(hù)要求在保證公路工程項(xiàng)目與沿線環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一的同時(shí)，還應(yīng)保證公路邊坡的穩(wěn)定性。這不僅體現(xiàn)了尊重自然的設(shè)計(jì)理念，也體現(xiàn)了對(duì)公路工程項(xiàng)目負(fù)責(zé)的態(tài)度。

2.1 遵從生態(tài)位法則

生態(tài)位法則認(rèn)為每個(gè)不同的物種在生態(tài)系統(tǒng)中承擔(dān)著不同的角色，生活習(xí)性近似且生活在同一片區(qū)域的物種相互競爭較小。在進(jìn)行公路邊坡生態(tài)防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將植被的生態(tài)位特征作為首要考慮因素，以不同植被在區(qū)域內(nèi)協(xié)調(diào)共生為原則，對(duì)植被的多樣性進(jìn)行科學(xué)配置，防止不同種類植被出現(xiàn)競爭的現(xiàn)象。如此，不僅可以修復(fù)因公路建設(shè)對(duì)邊坡造成的破壞，還可以大幅度增強(qiáng)邊坡的生態(tài)防護(hù)功能。

2.2 尊重植被的生態(tài)習(xí)性

不同植被對(duì)地形、土壤成分（無機(jī)鹽、有機(jī)質(zhì)等）以及氣候（濕度、溫度、光照強(qiáng)度）等因素有著不同的要求和適應(yīng)條件。不適合植被生態(tài)習(xí)性的條件不利于植被的發(fā)育，進(jìn)而影響生態(tài)防護(hù)的效果。因此，植被的生態(tài)習(xí)性也是邊坡生態(tài)防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)了解的內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)工程項(xiàng)目實(shí)際特點(diǎn)選擇不同的植被。

2.3 群落多樣性

公路邊坡生態(tài)群落的穩(wěn)定性受到群落多樣性的影響。植物鏈網(wǎng)隨著多樣性的增大而增大，進(jìn)而提升對(duì)外界因素的抗干擾能力。因此，綜合考慮群落多樣性可以有效提高公路邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)的耐久性。

3 公路邊坡生態(tài)防護(hù)措施

公路邊坡生態(tài)防護(hù)的本質(zhì)是通過植被根系對(duì)土體的錨固作用，從而達(dá)到邊坡水土保護(hù)和邊坡結(jié)構(gòu)加固的目的。根據(jù)公路工程項(xiàng)目的實(shí)際特點(diǎn)，在系統(tǒng)分析生態(tài)防護(hù)機(jī)理的基礎(chǔ)上，選擇不同的防護(hù)措施。

3.1 鋪草皮護(hù)坡

鋪草皮護(hù)坡是一種傳統(tǒng)且廣泛應(yīng)用的公路邊坡防護(hù)技術(shù)。充足的草皮來源是進(jìn)行鋪草皮防護(hù)的前提條件，然后借助專業(yè)機(jī)械設(shè)備鏟起草皮，接著將其轉(zhuǎn)運(yùn)至需要進(jìn)行生態(tài)防護(hù)的場地進(jìn)行鋪植[4]。對(duì)公路邊坡實(shí)施鋪草皮防護(hù)，邊坡表面植物覆蓋層的存在使雨水以及地面徑流對(duì)土體的侵蝕作用減弱，保障了公路運(yùn)營階段邊坡的穩(wěn)定性，防護(hù)效果較為明顯。鋪草皮防護(hù)節(jié)約了植物生長和發(fā)育的時(shí)間，因此除特殊天氣如寒冷冬季外，均可實(shí)施該防護(hù)措施。但該種防護(hù)方式的前期管理難度很大，因?yàn)橐_保鋪植的草皮可以適應(yīng)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，防止病蟲害等因素的影響，所以，鋪草皮防護(hù)的前期管理至關(guān)重要。與此同時(shí)，為避免單一草皮易引起大規(guī)模病蟲害現(xiàn)象的出現(xiàn)，可實(shí)施分區(qū)鋪植。

3.2 客土噴播護(hù)坡

團(tuán)粒劑是客土噴播技術(shù)實(shí)施的關(guān)鍵，其通過將客土形成團(tuán)?；Y(jié)構(gòu)并混合一定纖維完成護(hù)坡。這種噴射到邊坡上的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和植物根系作用原理相同，可起到固結(jié)土體的作用。而且客土還具有透氣性好、抗沖刷能力強(qiáng)、抗侵蝕能力強(qiáng)等特點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于自然土體。某高速公路路塹邊坡坡度較大，達(dá)到4∶3，平均高度為13.5m。巨大的高度差導(dǎo)致邊坡設(shè)計(jì)和施工都較為困難，同時(shí)也給邊坡防護(hù)施工帶來嚴(yán)峻的考驗(yàn)。在公路建設(shè)的過程中，對(duì)自然坡體造成了極大的毀壞。由于工程建設(shè)導(dǎo)致邊坡裸露大量黃褐色土體，因此邊坡存在嚴(yán)重的風(fēng)化現(xiàn)象。根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際特點(diǎn)，最終選用客土噴播技術(shù)進(jìn)行邊坡防護(hù)，并重新在原邊坡覆蓋植被達(dá)到邊坡美化和加固的目的。客土噴播技術(shù)的應(yīng)用明顯減弱了降雨對(duì)于邊坡的沖刷，保護(hù)了邊坡水土。

3.3 土工合成材料-植草護(hù)坡

邊坡表面或?qū)娱g土工織物的存在可以有效防止土顆粒的通過，保證土體的穩(wěn)定性。與此同時(shí)，具有良好透氣性的土工織物又能保證土體中的氣體和水分通過，防止土體由于升高的水壓力出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。離散的土體經(jīng)由鋪設(shè)于土體內(nèi)部的土工合成材料形成一個(gè)整體，或土體與土工織物形成一個(gè)復(fù)合體，從而增強(qiáng)邊坡的抗變形和抗拉強(qiáng)度，增強(qiáng)土體的摩阻力，使邊坡盡可能穩(wěn)固。土工合成材料-植草護(hù)坡的防護(hù)結(jié)合了植被與土工合成材料的不同特點(diǎn)，形成了立體的防護(hù)模式。隨著植被的發(fā)育以及根系的延展，植被與土工合成材料形成的復(fù)合體，進(jìn)一步提高了邊坡的抗沖刷能力。在這種立體防護(hù)體系的初期，土體顆粒由于土工合成材料的存在避免了被雨水沖刷；在立體防護(hù)體系的中后期，植被與土工合成材料二者的共同作用對(duì)周邊生態(tài)平衡的穩(wěn)定起到了決定性的作用，保障了公路運(yùn)營的安全。

表1 不同生態(tài)防護(hù)方式對(duì)比

3.4 植生混凝土護(hù)坡

作為新型的公路生態(tài)防護(hù)形式，植生混凝土防護(hù)不僅考慮植被綠色環(huán)保等因素，還綜合了混凝土高強(qiáng)度、高性能的特點(diǎn)。該種邊坡防護(hù)形式不僅有顯著的防護(hù)效果，而且可以根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目特點(diǎn)，選擇不同特性的植生混凝土。多孔混凝土、緩釋肥料、保水材料以及表層土是植生混凝土結(jié)構(gòu)的重要組成部分。多孔混凝土作為保護(hù)邊坡穩(wěn)定以及提高抗沖刷能力的重要骨架，其由一定數(shù)量細(xì)骨料、水泥和粗骨料組成；保水材料通常與無機(jī)保水劑綜合使用，提供植被生長發(fā)育的水分。

綜合以上公路邊坡生態(tài)防護(hù)措施，傳統(tǒng)植物方式如鋪草皮防護(hù)施工簡單，土工合成-植草防護(hù)方式具有施工效率高的特點(diǎn)，而植生混凝土防護(hù)方式的防護(hù)效果最好。不同防護(hù)措施的適用性不同，應(yīng)根據(jù)公路工程項(xiàng)目的實(shí)際特點(diǎn)因地制宜地選擇科學(xué)合理的防護(hù)方式。不同生態(tài)防護(hù)方式對(duì)比如表1所示。

4 結(jié)語

隨著我國公路建設(shè)的蓬勃發(fā)展，帶動(dòng)公路沿線經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，也引發(fā)了一系列的問題，如破壞沿線生態(tài)平衡。為實(shí)現(xiàn)保護(hù)生態(tài)平衡、保障公路運(yùn)營安全的目標(biāo)，需對(duì)公路邊坡生態(tài)防護(hù)進(jìn)行全面研究。由于我國幅員遼闊，不同工程項(xiàng)目地質(zhì)地形、自然環(huán)境等方面存在較大的差異性，因此不同的公路工程項(xiàng)目應(yīng)在系統(tǒng)分析邊坡防護(hù)機(jī)理的基礎(chǔ)上，選擇適宜的防護(hù)技術(shù)。