柯堯
(中鐵二院工程集團有限責任公司 土木建筑設計研究一院,四川 成都 610031)
鐵路綠色通道工程是指在線路兩側(cè)、站區(qū)及橋下等位置種植灌木、喬木或草等植物所形成的綠色長廊[1]。近年,隨著“生態(tài)文明、綠色發(fā)展”等可持續(xù)發(fā)展理念的普及,我國鐵路綠色通道工程建設迅猛發(fā)展,許多學者結(jié)合綠色通道工程設計開展了相關(guān)研究。
李中仙[2]在宜萬鐵路綠色通道設計中,針對沿線植被十分發(fā)育的特點,取消了路基邊坡外線路綠化林的植樹。王成青[3]在山東某新建鐵路綠色通道設計研究中,提出苗木種類和建植方式應與當?shù)刈匀画h(huán)境和既有綠化有機結(jié)合。蔡興新等[4]針對海南西環(huán)鐵路沿線景觀綠化設計提出了近自然的植被營造理念。蘇茜[5]針對地方觀光鐵路綠化景觀設計提出了自然優(yōu)先、地方性等原則。但以上研究都基于我國的鐵路綠化相關(guān)標準及社會經(jīng)濟狀況,缺乏針對國外鐵路綠色通道工程設計的系統(tǒng)性研究。
新建磨萬鐵路(磨丁—萬象)作為老撾境內(nèi)首條大型鐵路交通干線,綠色通道工程設計面臨氣候特殊,環(huán)境復雜,沒有相關(guān)設計規(guī)范和標準可循的難題。因此,結(jié)合工程沿線獨特的自然條件及人文環(huán)境特征,重點從植物選型與配置、近自然化植被營造、工程與環(huán)境的協(xié)調(diào)性等方面,開展磨萬鐵路綠色通道工程在地性設計研究,可為今后類似項目提供參考。
磨萬鐵路全長422.441 km,設計速度為160 km/h,是客貨共線、單線、電氣化鐵路[6]。線路起點位于中老邊境口岸磨丁,向南依次經(jīng)過老撾瑯南塔、烏多姆賽、瑯勃拉邦、萬象省,終點為老撾首都萬象市[7]。
磨萬鐵路全線可綠化段落(除隧道外)長度約226 km,綠色通道工程主要內(nèi)容包括路基邊坡、線路兩側(cè)、隧道洞口、橋梁地段、站區(qū)綠化以及取棄土場植被修復等。線路穿越多個地理環(huán)境區(qū),工程跨度大、建設周期長、環(huán)保要求高,給綠色通道工程設計帶來極大挑戰(zhàn)。
磨萬鐵路位于熱帶、亞熱帶季風氣候區(qū),區(qū)內(nèi)年平均氣溫約26℃,年平均降雨量為1 250~3 750 mm。沿線總體雨量充沛,年內(nèi)降雨變化大,明顯地分為雨旱兩季,其中5—10月為雨季,11—次年4月為旱季,降雨分布為北少南多[8]。
磨萬鐵路主要位于老撾上寮地區(qū),地勢總體北高南低,其中80%為山地和高原。沿線山川走向大多沿構(gòu)造線發(fā)育,地形條件極為復雜[9]。其中,磨丁—孟賽段為構(gòu)造侵蝕、剝蝕中低山區(qū)地貌,平均海拔約700 m;孟賽—萬榮段為中高山及中低山區(qū)侵蝕、剝蝕、溶蝕地貌,山地、峽谷、山間盆地交錯分布,溶蝕孤峰挺拔秀麗,地形陡峻,平均海拔約1 500 m[10];萬榮—蓬洪段為低山丘陵地貌,山脈與緩丘呈帶狀分布,平均海拔約240 m;蓬洪—萬象段為河谷平原及緩丘區(qū)地貌,地形平坦開闊,平均海拔約190 m。沿線公路網(wǎng)相對較發(fā)達,人口集中[11]。
磨萬鐵路沿線特殊巖土主要有軟土、松軟土、膨脹土、紅黏土、第三系、白堊系的含膏鹽層。軟土、松軟土主要分布于沿線低洼溝谷及萬象沖積平原(盆地)沖洪積、坡洪積層中。膨脹土、紅黏土分布于碳酸鹽巖地區(qū),部分碳酸鹽巖風化殘積紅黏土屬弱-中等膨脹土,具有吸水膨脹、軟化崩解和失水急劇收縮開裂等特點[6]。
磨萬鐵路沿線地表水系發(fā)育,沿線河流均屬湄公河流域,主要跨越湄公河及楠塔、楠木、楠額、楠堪、楠松、楠嫩、楠里河和楠烏江等支流[12]。沿線含水介質(zhì)主要為砂泥巖、碳酸鹽巖及第四系松散堆積層。地下水類型有松散巖類孔隙水、基巖裂隙水、巖溶水和斷裂帶水[10]。
老撾境內(nèi)森林覆蓋率約50%,森林覆蓋總面積約1 700萬hm2,有柚木、紫檀、花梨木、紅木、松木等許多名貴木材。磨萬鐵路沿線地形復雜,水熱條件優(yōu)越,給植物生長與繁衍提供了多樣化的環(huán)境,自然植被茂盛。全線的主要植被類型有:熱帶雨林、常綠闊葉林、常綠落葉混交林、針闊混交林、人工經(jīng)濟林等。
老撾地處熱帶,境內(nèi)森林茂密,河流湖泊眾多,風光秀麗,自然旅游資源十分豐富[13]。磨萬鐵路串聯(lián)起老撾孟賽、瑯勃拉邦、萬榮、萬象等重要城市,覆蓋全國約30%的人口。古都瑯勃拉邦屬于世界歷史文化遺產(chǎn),佛寺林立、古木參天,歷史風貌保存完好;萬榮是老撾著名旅游勝地,楠松河蜿蜒清澈,沿岸喀斯特峰巒奇秀,享有“小桂林”的美譽;首都萬象是老撾的政治、經(jīng)濟、文化中心,這里既有神秘的塔鑾、玉佛寺等名勝古跡,也有清麗別致的西洋風格建筑,每年都吸引不少國外游客。
根據(jù)磨萬鐵路沿線自然地理環(huán)境特征,將各類環(huán)境因子進行綜合疊加分析,各景觀區(qū)段環(huán)境特征概況見表1,將全線分為4個景觀區(qū)段,進行針對性地綠化景觀設計,磨萬鐵路全線景觀分區(qū)示意見圖1。
表1 各景觀區(qū)段環(huán)境特征概況
圖1 磨萬鐵路全線景觀分區(qū)示意
結(jié)合綠色通道初步設計方案,開展多個標段的綠化工程試驗。通過先期工點的綠化種植施工,篩選出適應老撾當?shù)丨h(huán)境的植物品種,總結(jié)出經(jīng)濟可行的種植工藝及養(yǎng)護方法,指導全線綠化施工。
針對磨萬鐵路沿線特殊的氣候條件及生態(tài)環(huán)境特點,結(jié)合植物生長規(guī)律,主要進行土壤改良、植物選型、植物配置模式、施工工藝及養(yǎng)護措施等方面的試驗。全線共設試驗段7處(見圖2),涵蓋4大景觀區(qū)段及6個站前工程標段。
圖2 磨萬鐵路綠化試驗段分布示意
(1)篩選出了地毯草、馬尼拉草、金雞菊、小葉龍船花、福建茶、萼距花、黃素馨、三角梅等表現(xiàn)較好的鄉(xiāng)土適生植物。
(2)驗證了豬屎豆、紫穗槐、雙莢決明、多花木蘭、木豆、山毛豆等灌木種子點播的可行性。
(3)初步掌握當?shù)貧夂?、降雨、土壤等自然環(huán)境條件以及植物生長發(fā)育規(guī)律,為全線大面積施工積累了經(jīng)驗。
植物選型不僅要保證工程短期綠化效果,更要發(fā)揮植物的長期生態(tài)效益[14],使鐵路工程與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)。植物配置除了適應各景觀段的環(huán)境條件和工程特征外,還需綜合考慮地方經(jīng)濟、文化背景及風俗傳統(tǒng)等[15],因地制宜,適地適樹。結(jié)合景觀分區(qū)以及現(xiàn)場試驗成果,對全線植物選型進行分區(qū)配置(見表2)。
表2 全線植物選型及分區(qū)配置
(1)路基邊坡綠化遵循“灌草結(jié)合、矮灌為主”的原則,將植物防護與工程防護相結(jié)合。根據(jù)不同的邊坡類型及巖土性質(zhì),采用灌草護坡、植生袋灌草護坡及噴混植生等對應的綠化形式。
(2)路基邊坡采用2—3種小灌木交替間植,種植密度為4株/m2。對部分豆科小灌木,根據(jù)現(xiàn)場施工條件采用點播繁殖。
(3)對路堤邊坡和軟質(zhì)巖路塹邊坡,采用人工客土改善生長條件,客土優(yōu)先采用帶有植物種子庫的工程清表土,厚度一般不小于20 cm。
(4)當硬質(zhì)巖質(zhì)邊坡不具備客土條件時,零星點綴爬藤植物進行綠化,展現(xiàn)巖質(zhì)邊坡的自然肌理。
(5)區(qū)間路基邊坡植物配置遵循“近自然化”的理念,借鑒自然植物群落結(jié)構(gòu)特點,以鄉(xiāng)土植物為主,構(gòu)建可持續(xù)的人工植被群落。路基邊坡鄉(xiāng)土植被綠化實景見圖3。
圖3 路基邊坡鄉(xiāng)土植被綠化實景
(6)針對站場附近的長大路基邊坡,結(jié)合周邊的地域文化,利用不同葉色、花色及質(zhì)感的灌木進行組合配置,與周邊人文環(huán)境相協(xié)調(diào)。
線路兩側(cè)綠化設計范圍為路堤坡腳(或路塹塹頂)至用地界區(qū)域。路堤地段一般為排水溝以外3 m區(qū)域;路塹地段一般為塹頂至天溝5 m區(qū)域,以及天溝以外2 m區(qū)域。一般路段線路綠化林設計典型斷面示意見圖4。
圖4 一般路段線路兩側(cè)綠化設計典型斷面示意圖
6.2.1 一般路段線路綠化林
(1)路堤有排水溝。當邊坡高度大于6 m時,在排水溝至用地界區(qū)域由內(nèi)向外分別栽植1排灌木(株距1 m),1排小喬木(株距3~4 m);當邊坡高度小于等于6 m時,在排水溝至用地界區(qū)域栽植2排灌木(株距1 m)。在路堤坡腳平臺撒播植草。
(2)路堤無排水溝。當邊坡高度大于6 m時,在路堤坡腳至用地界區(qū)域由內(nèi)向外分別栽植1排灌木(株距1 m),1排小喬木(株距3~4 m);當邊坡高度小于等于6 m時,在路堤坡腳至用地界區(qū)域栽植2排灌木(株距1 m)。
(3)路塹有天溝。在塹頂至天溝區(qū)域栽植3排灌木(株距1 m)并撒播植草。在天溝至用地界區(qū)域栽植1排灌木(株距1 m)。
(4)路塹無天溝。在塹頂至柵欄區(qū)域栽植3排灌木(株距1 m)。
6.2.2 人煙稀少路段線路綠化林
(1)在人煙稀少、自然植被良好的山區(qū)段落,防護柵欄和天溝施工時應嚴格保護地表原有植被,施工完成后盡快修復原有地貌,利用自然演替實現(xiàn)植被恢復。
(2)在自然植被良好或風景優(yōu)美的田園段落,以展示周邊自然景觀為主,路堤坡腳平臺撒播植草,不種植喬灌木,以免遮擋視線。
(1)隧道洞口邊坡及仰坡綠化措施參考路基邊坡綠化相關(guān)原則,盡量與相鄰路基邊坡協(xié)調(diào)一致。
(2)在隧道洞口正上方的仰坡及明洞頂部區(qū)域,不得栽植有掉枝落果等風險的植物。當洞頂回填土較薄時,要考慮植物根系的深度,不能影響明洞的結(jié)構(gòu)安全[16]。
(3)對位于風景區(qū)、城鎮(zhèn)以及靠近車站的隧道洞口,結(jié)合隧道洞門結(jié)構(gòu)及老撾當?shù)氐臍v史人文特點進行造型優(yōu)化或景觀裝飾。
(1)橋下綠化主要考慮防護柵欄圍合區(qū)域內(nèi)裸露地表的植被恢復,在整平地面后撒播耐陰草籽。同時,在用地界兩側(cè)沿防護柵欄平行栽植1排耐陰小灌木。
(2)橋梁跨越水域、道路等段落,以及橋下原生植被較好且未受施工破壞的地段,盡量維持原有地貌,不進行人工綠化。
(3)對處于城區(qū)、重要立交節(jié)點等視線敏感地段的橋梁,結(jié)合橋梁所處位置和工程結(jié)構(gòu)進行形態(tài)優(yōu)化或景觀涂裝,與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)。
(1)站區(qū)景觀綠化設計包括站臺兩端三角區(qū)綠化、生產(chǎn)生活區(qū)綠化以及站前廣場景觀綠化。
(2)站臺兩端三角區(qū)綠化主要選用低矮灌木和地被進行搭配,植物栽植不得遮擋信號瞭望,不能影響行車安全。
(3)生產(chǎn)區(qū)綠化以降噪、隔離、凈化空氣為主要目的。辦公、生活區(qū)采用園林綠化形式,創(chuàng)造宜人溫馨的工作、生活環(huán)境。
(4)站前廣場遵循簡潔美觀、經(jīng)濟適用、近遠期相結(jié)合的原則,根據(jù)交通組織要求及老撾的文化特征進行空間布局。廣場綠地率一般應大于20%,以便改善廣場微氣候,營造舒適宜人的候車、休憩場所。同時,重點選用當?shù)靥厣l(xiāng)土植物展現(xiàn)城市的地域文化特色,增強車站整體空間環(huán)境的標識性,使之成為鐵路沿線亮麗的風景。
針對取棄土場的性質(zhì)及周邊環(huán)境特點,分別采取不同的植被恢復措施。對山嶺地區(qū)的隧道棄碴場以生態(tài)恢復為主,主要選用含羞草、木豆等適應貧瘠土壤的豆科速生先鋒植物進行植被恢復。對平原地區(qū)的取棄土場,盡量利用工程清表時保留的熟土進行回鋪,結(jié)合原有用地性質(zhì)復墾為耕地或林地。不能復墾的區(qū)域,撒播鄉(xiāng)土草灌種子進行綠化。
磨萬鐵路綠色通道工程設計在參照中國標準的基礎(chǔ)上,結(jié)合老撾的自然及社會環(huán)境特點開展了系統(tǒng)性的設計實踐。全線綠化面積約380.5 hm2,栽植灌木約877.9萬株、藤本約2.3萬株、喬木約6.3萬株。初步測算,該工程水土流失控制率及可綠化區(qū)域的植被覆蓋率均達95%以上,構(gòu)建起一條環(huán)境優(yōu)美、生態(tài)多樣、景觀和諧、文化交融的鐵路景觀廊道。通過磨萬鐵路綠色通道工程設計實踐研究,得到如下結(jié)論:
(1)在人煙稀少地區(qū),鐵路綠色通道設計應以生態(tài)恢復為主,模擬沿線自然植被群落特征進行植物配置,減少對原有生態(tài)系統(tǒng)的干擾,保護生物多樣性。防止、減緩物種入侵、植被退化、景觀多樣性被破壞等不可逆風險問題的發(fā)生及不良影響[17]。
(2)在苗木市場化程度較低地區(qū),應結(jié)合當?shù)氐木G化傳統(tǒng),采取播種育苗、原生植被移養(yǎng)利用等方法進行植被營造,降低建設成本。
(3)在自然環(huán)境優(yōu)美、民俗風情濃郁地區(qū),應注重鐵路工程與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)。根據(jù)視覺原理,利用封、漏、誘、透等園林設計手法,“俗則屏之、嘉則收之”,充分展示沿途美景,形成山、水、路和諧共存的風景線[18]。