摘要 邊坡生態(tài)防護技術將高速公路邊坡工程防護與植物防護相結合，通過工程防護增強坡體的穩(wěn)定性，植物防護可減少雨水沖刷帶來的邊坡沖擊力，并達到綠色環(huán)保、防噪降塵、提升景觀美學的效果。文章通過分析邊坡生態(tài)防護技術構建思路，總結了客土噴播植物的建植要求，并檢測了邊坡生態(tài)防護效果。工程實例研究表明，邊坡生態(tài)防護技術能促進工程防護與生態(tài)景觀的自然融合，坡面植被層抗雨水沖刷和生態(tài)防護效果良好，邊坡穩(wěn)定性滿足要求，具有顯著的生態(tài)環(huán)保效益和技術經濟效益。

關鍵詞 高速公路；邊坡防護；生態(tài)防護；植物群落

中圖分類號 U417.1 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）13-0186-03

0 引言

高速公路建設過程中，不可避免進行自然山體開挖，干擾破壞路域生態(tài)環(huán)境。邊坡生態(tài)防護技術在設計、施工時大量采用植被修復邊坡生態(tài)，植被根系對邊坡坡面土壤層提供了良好的“固結”作用，具有抗降雨沖刷性強、土壤營養(yǎng)成分流失率低等優(yōu)點，是一種綠色、環(huán)保、經濟的實用防護措施。邊坡生態(tài)防護植被群落建成后，其景觀綠化美學效果好、加固周期長，具有良好的生態(tài)效益和社會經濟效益，符合我國建設綠色公路的發(fā)展理念。

1 工程概況

某高速公路地處峰叢低山地貌，地形起伏較大，山峰大小、高度各不相同。路基邊坡坡體地面標高為25.0～50.0 m，坡角為20 °～50 °，大部分坡體上植被發(fā)育，多為灌木，少量喬木。該項目地所屬區(qū)域屬亞熱帶季風濕潤氣候，雨量充沛，年平均降雨量為1 583 mm，為降雨高峰期。邊坡地質巖層主要由不同風化強度的砂頁巖組成，坡體表層附著殘積黏土、粉砂土土質結構。該工程選取K36+170處邊坡，坡高為38.5 m，設計為4級邊坡，采用錨桿框格梁+客土噴播的方式進行防護，邊坡生態(tài)防護設計斷面如圖1所示。

2 生態(tài)防護體系構建思路

黨的二十大提出，要加強生態(tài)文明建設和美麗中國建設，這就要求高速公路建設項目必須走綠色發(fā)展之路。傳統(tǒng)的邊坡防護技術易導致生態(tài)損失嚴重、視覺創(chuàng)面沖擊大等生態(tài)安全問題，高速公路建設必須遵循“綠色生態(tài)、安全耐久、百年工程”的綠色品質公路建設理念，構建“環(huán)保、舒適、和諧”的生態(tài)防護體系，在滿足社會經濟效益的同時促進人與自然和諧共生[1]。該工程所屬區(qū)域雨水較多，地質條件屬于石質邊坡，在強降雨天氣下，高速公路邊坡極易受到雨水沖刷、徑流的影響軟化、崩解，結構強度降低而導致流泥流石病害。該邊坡若采用植草防護，利用植物覆蓋坡面減少水土流失，通過植物梗系強化邊坡結構的緊密程度，但植物存活率不高，邊坡穩(wěn)定性難以達到百年工程的預期效果。邊坡生態(tài)防護技術應兼具穩(wěn)定性及生態(tài)效益，楊樺楠等研究表明邊坡生態(tài)防護技術的生態(tài)效益主要體現(xiàn)在吸收CO2、釋放O2、滯塵、景觀提升等方面[2]，常用的生態(tài)防護技術經濟效益對比如表1所示。

由表1可知，生態(tài)護坡面積越大、植被覆蓋面積越大，生態(tài)效益越顯著。對比不同邊坡生態(tài)防護技術的成本效益，結合該工程氣候、地質條件、質量要求等實際情況，經綜合考慮，決定采用錨桿框架梁進行主動防護、客土噴播，以構建植物群落系統(tǒng)的生態(tài)防護體系。

3 客土噴播建植要求

土壤生境是客土噴播的重點內容，適應植物自然生長的客土是由回填土、腐殖質和植物纖維等組成，經多種微生物群落發(fā)酵而培育出的有機土，按設計比例添加化學肥料、黏結劑和保水劑，然后混合植物種子，噴灑在邊坡表層，為植被發(fā)育提供土壤、養(yǎng)分和水。噴播施工前應先平整坡面，鋪設鍍鋅鐵絲網，噴射時要求噴槍口距坡面1 m左右，分基層和面層進行兩次噴灑。第一次基層噴灑厚度為6～8 cm，作為構建土壤層，噴灑不加入植物種子；第二次面層噴灑時加入喬、灌、草本植物種子，噴灑厚度為2～4 cm，兩層噴灑厚度應不少于10 cm[3]。完成噴播后，應覆蓋無紡布進行保濕養(yǎng)護，防護時間為10～15 d，待植物萌芽高度達到4～5 cm后可將無紡布撤除。

綠化草種選用應考慮地區(qū)適應性和水土保持性能，建植植物的物種主要采用灌木和草本兩大類型[4]，采取適合該地區(qū)的喬、灌、草鄉(xiāng)土物種，進行合理組合和配比，使坡面形成喬灌草結合、具備物種多樣性的植被系統(tǒng)，以增強生態(tài)景觀效果和植被護坡功能。邊坡生態(tài)防護建植植物的物種配比如表2所示。

4 邊坡生態(tài)防護應用效果分析

4.1 防護效果分析

在項目施工建設周期三年中，分別于大雨（降雨量為25.0～49.9 mm/24 h）、暴雨（降雨量為50.0～99.9 mm/

24 h）、特大暴雨（降雨量為100.0～249.9 mm/24 h）后對邊坡防護效果進行檢測，其中大雨、暴雨取得檢測值20次、特大暴雨取得檢測值10次，求其平均值，記為JC02。防護效果檢測指標為水土流失量、營養(yǎng)流失量、土壤含水率和坡面沖刷指數(shù)等四個方面，坡面沖刷指數(shù)Lr為坡面沖刷面積Ab占邊坡坡面面積Aa之比，描述邊坡坡面的沖刷性能，指數(shù)范圍為0～1之間，計算公式為：

式中，Ag——溝蝕面積；lc——裂縫長度；Ad——坡面剝離面積。指數(shù)越大，表明抗沖刷能力越弱。

為確認邊坡防護效果的真實情況，同時在檢測點附近未進行生態(tài)防護的邊坡山峰上取樣檢測，設置對照組，記為DZ01。不同雨強下水土流失量、營養(yǎng)成分損失、邊坡含水率情況如表3所示，不同雨強下邊坡的坡面沖刷狀況如表4所示。

由表3可知，隨著雨強的逐漸增大，檢測組和對照組的邊坡水土流失量逐漸增大，其中對照組在第7次特大暴雨后邊坡出現(xiàn)垮塌，此時檢測組水土流失量僅為45.3 g/m。在營養(yǎng)流失方面，營養(yǎng)成分隨雨強增大而逐漸增加，檢測組在大雨時總氮流失量為2.55 g/m2，為對照組流失量的66.9%；總磷流失量為0.90 g/m2，為對照組流失量的82.6%；總鉀流失量為2.58 g/m2，為對照組流失量的77.7%。暴雨時，兩組營養(yǎng)流失量對比更為明顯，檢測組總氮流失量為3.51 g/m2，為對照組流失量的59.3%；總磷流失量為0.83 g/m2，為對照組流失量的57.2%；總鉀流失量為2.37 g/m2，為對照組流失量的50.5%，在雨強逐漸增加下，檢測組的土壤營養(yǎng)成分流失未見明顯增加。

由表4可知，對照組邊坡抗沖刷性能隨雨強增大而逐漸減弱。對照組在大雨下觀測至第20次降雨時，徑流水匯聚形成大量面蝕溝，邊坡水土流失量較大，面蝕面積達到坡面的20%，而檢測組坡面觀察未見明顯變化。在暴雨下，對照組坡面表層迅速形成徑流水，觀測至第12次降雨時，坡面出現(xiàn)大量沖蝕溝，坡面沖蝕量較大，坡腳處接水器水體渾濁，細溝沖蝕連片，堆積形成沖積扇；同時，邊坡出現(xiàn)一條橫向裂縫，裂縫長度約0.75 m，寬2.5 cm，深約5 cm，而檢測組坡面未見明顯基材剝落，坡腳接水器水體相對較清。在特大暴雨下，對照組坡面觀測至第8次降雨時，坡面沖溝密集且橫向連成一片，坡腳匯聚大量沖刷表土，坡面下半部分嚴重剝蝕，開始滑動，降雨結束后不久，坡體逐漸垮塌，而檢測組坡面未見明顯沖蝕情況，無基材剝落，坡面整體穩(wěn)定。

對照組邊坡在無任何人工防護措施下，在大雨、暴雨結束后，坡面出現(xiàn)不同程度的沖蝕，水土流失量、土壤營養(yǎng)成分流失量均較大，更難以抵抗大暴雨沖刷，于第6次特大暴雨結束后垮塌。檢測組經過大雨、暴雨、特大暴雨后，坡面觀測均未見明顯基材剝落和沖蝕情況，說明邊坡生態(tài)防護技術能有效改善邊坡抗雨水沖刷與侵蝕能力，且降雨強度越大、歷時越長，生態(tài)防護技術基質層發(fā)揮的作用越明顯，邊坡穩(wěn)固性能較好。

4.2 生態(tài)效果分析

客土噴播完成后，按邊坡生態(tài)防護技術要求檢查草種發(fā)芽情況?？屯羾姴ネ瓿?0 d后，草種發(fā)芽率超過85%；噴播60 d后，噴播物種中的狗牙根等先鋒植被高度已超過10 cm；3個月實現(xiàn)75%的坡面整體植被覆蓋率，已顯現(xiàn)綠化的效果。在噴播70 d時植被經歷了暴雨，降雨量為86 mm，坡面只有小部分出現(xiàn)損壞，已初步達到抗雨水沖刷的要求，第1周年實現(xiàn)了87.4%的土壤流失減少率，客土噴播形成的邊坡植被分散雨水徑流的能力較強，對坡面土壤流失的控制效果顯著。目前草本植物物種已開始生長，邊坡群落物種已由最初噴播植物草本植物物種，向草本植物物種與灌木植物物種的混合群落轉變，灌木植物物種覆蓋面逐步提升，經過長期坡面群落的物種演替后，長期的年土壤流失減少率可超過95%[5]。由表1可知，隨著邊坡生態(tài)防護植被群落生長的持續(xù)茂盛，將實現(xiàn)更高的景觀美化效益、綠化生態(tài)效益與護坡穩(wěn)固效益。項目施工完成后的邊坡生態(tài)防護效果如圖2所示。

5 結束語

通過工程實例分析，經過施工期和苗期強降雨考驗，生態(tài)防護邊坡未出現(xiàn)水土流失、邊坡滑動等問題，與錨桿框格梁等主動防護措施結合后，植被層抗雨水沖刷和生態(tài)防護效果良好。同時，工程實例檢測表明，邊坡生態(tài)防護技術隨著生態(tài)護坡面積增加、護坡植物優(yōu)選、喬灌群落建植等不斷增強防護耐久性，促進工程與生態(tài)景觀自然融合，行車視覺效果自然優(yōu)美，生態(tài)環(huán)保價值和技術經濟效益顯著，值得在高速公路邊坡防護中推廣應用。

參考文獻

[1]沈亦翀. 高速公路路基邊坡“邊建邊綠”生態(tài)防護技術研究[J]. 工程建設與設計， 2022（14）： 51-53.

[2]楊樺楠， 李金路， 高柳威， 等. 基于生態(tài)效益定量分析的公路邊坡生態(tài)防護技術經濟評價[J]. 中國水土保持， 2020（3）： 66-68+5.

[3]蘇少華. 公路邊坡工程中生態(tài)防護措施的應用[J]. 交通世界， 2022（7）： 86-87.

[4]張飛， 張龍， 胡江， 等. 西南干濕兩季區(qū)公路邊坡生態(tài)防護功效要求及建植典型結構[J]. 交通世界， 2021（32）： 17-21.

[5]汪益敏， 陶玥琛， 程致遠， 等. 高速公路路塹邊坡客土噴播的長期防護效果[J]. 生態(tài)環(huán)境學報2021（8）： 1724-1731.

收稿日期：2024-02-20

作者簡介：陶可（1975—），男，本科，高級工程師，從事高速公路建設及施工管理工作。