內(nèi)蒙古東部赤通高速公路邊坡生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)及效果分析

阿力坦巴根那

（通遼市交通工程局二處，內(nèi)蒙古 通遼028000）

近年來為了減少水土流失，增加邊坡的蓄水保土能力，生物護(hù)坡技術(shù)日益引起人們的關(guān)注。采用合理的邊坡生物防護(hù)技術(shù)，可以達(dá)到節(jié)省工程費(fèi)用、美化環(huán)境和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的效果。生物護(hù)坡是在傳統(tǒng)的工程護(hù)坡基礎(chǔ)上開發(fā)的一種考慮生態(tài)環(huán)境恢復(fù)、植物群落重建的新型護(hù)坡技術(shù)，在土石質(zhì)邊坡整體穩(wěn)定的條件下，利用植物根系涵水固土的原理來保證邊坡面層的穩(wěn)定，起到美化環(huán)境，保護(hù)生態(tài)的作用［1］。

厚層基質(zhì)噴附技術(shù)（Thick Lay Base Material Spraying Technology）是將人工配制的植物生育基質(zhì)與植物種子、防侵蝕材料等混合在一起，采用專用設(shè)備（灰漿噴射機(jī)），通過高壓空氣將其噴射出去附著在邊坡表面的一種植被建植方法［2］。其技術(shù)內(nèi)涵是根據(jù)坡體穩(wěn)定性情況，通過工程手段，如錨桿、錨索等，確保邊坡整體穩(wěn)定，然后在邊坡坡面上重新建立生態(tài)層，使邊坡坡面形成土工網(wǎng)狀材料和植物根莖交錯織成的保護(hù)層，增加邊坡巖土體抵抗雨水沖刷侵蝕能力，可減緩坡面風(fēng)化、控制墜石等瀉溜物的發(fā)生。同時，通過對生態(tài)層物種的人工技術(shù)組合，形成與整個周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)的常綠景觀，同時兼有治理邊坡水土流失、恢復(fù)生態(tài)環(huán)境、綠化景觀等的綜合效果。

在高邊坡治理過程中采用的厚層基質(zhì)植被護(hù)坡技術(shù)，是邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)中較為先進(jìn)的一種，適用于高陡巖質(zhì)邊坡，與其他邊坡防護(hù)技術(shù)相比，設(shè)計(jì)和施工要求標(biāo)準(zhǔn)均較高。因此，本文就內(nèi)蒙古東部赤通高速山區(qū)厚層基質(zhì)噴附技術(shù)的設(shè)計(jì)思路及應(yīng)用效果初步分析進(jìn)行簡明闡述

1 工程概況

工程區(qū)道路開挖形成很多路塹邊坡，開挖邊坡地形坡度25～35°，地形較完整，該路段處于一個丘陵之上，坡面植被發(fā)育良好，植被類型為灌叢草原，并有部分人工林。土壤類型以黃綿土為主。山體開挖后形成長約1.5km，面積約8萬m2，最高達(dá)30m的大型邊坡。地理位置41°27′N、119°39′E，海拔高度575m。其中K72＋890－K73＋088左幅為弱風(fēng)化破碎巖石坡面，坡度60°，坡向?yàn)槟掀?；其余坡面為?qiáng)風(fēng)化平整巖石坡面，坡度45°。

弱風(fēng)化破碎巖石坡面組成物質(zhì)為火山巖，風(fēng)化程度中等，呈暗灰色，巖石質(zhì)地堅(jiān)硬，坡面破碎不規(guī)則。坡面沒有明顯分級，坡長188m，最大坡高31.9 m，平均坡高18.2m。強(qiáng)風(fēng)化平整巖石坡面組成物質(zhì)為火山巖風(fēng)化物，風(fēng)化程度大，呈暗黃色，質(zhì)地較軟，坡面平整規(guī)則，最大坡高20m，平均坡高10m。

2 治理方案設(shè)計(jì)

邊坡生物防護(hù)的核心技術(shù)設(shè)計(jì)思路是在邊坡穩(wěn)定的前提下，結(jié)合水土保持、景觀等要求，進(jìn)行邊坡坡面生態(tài)恢復(fù)和景觀綜合整治。

邊坡生物防護(hù)設(shè)計(jì)包括植物群落設(shè)計(jì)、土壤設(shè)計(jì)、施工技術(shù)設(shè)計(jì)和養(yǎng)護(hù)方案設(shè)計(jì)［3］。植被是邊坡生物防護(hù)的主體，土壤是邊坡生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，施工技術(shù)是邊坡土壤植被系統(tǒng)重建的關(guān)鍵措施，養(yǎng)護(hù)是邊坡植被迅速恢復(fù)的重要保證，只有當(dāng)這幾者達(dá)到相互協(xié)調(diào)時，公路邊坡生物防護(hù)的目的才能實(shí)現(xiàn)，路域生態(tài)系統(tǒng)才能恢復(fù)并達(dá)到穩(wěn)定。

2.1 植物群落設(shè)計(jì)

植物群落設(shè)計(jì)的核心是如何有針對性地選擇施工路段擬種植的植物物種及其組合結(jié)構(gòu)［4］。對于邊坡來說，選擇植物群落的最基本要求有兩點(diǎn)；一是要保證在坡面上建植的植物群落有較高的存活率；二是要使恢復(fù)后的植物群落具有穩(wěn)定性和能夠自我維持、更新的能力。邊坡植物群落設(shè)計(jì)要遵循以下原則。

2.1.1 因地制宜、適地適種原則 因地制宜、適地適種的含義有三點(diǎn)：一是要遵循植物地帶性規(guī)律，按照當(dāng)?shù)氐臍夂蛱卣骱屯寥捞匦赃x擇物種，盡量選擇鄉(xiāng)土物種。二是要根據(jù)坡面的地形地貌、坡面組成物質(zhì)的特征選擇物種，如向陽坡和背陰坡應(yīng)分別選擇喜光耐旱（如高羊茅、無芒雀麥、白羊草）和喜陰不耐旱（多年生黑麥草、早熟禾、紫羊茅、披堿草）物種；坡度較陡的巖石坡面可選擇能攀緣的藤本植物；不同坡度的邊坡設(shè)計(jì)不同類型的群落（表1）。三是要考慮到后期管護(hù)的問題，選擇抗逆性強(qiáng)、耐干旱、耐瘠薄土壤的物種。

表1 坡度和植被群落設(shè)計(jì)

2.1.2 物種多樣性原則 物種多樣性是生物多樣性的重要組成部分，一般可以認(rèn)為它是群落內(nèi)物種數(shù)目和每一個物種的個體數(shù)量。把握物種多樣性原則應(yīng)注重三個問題：一是避免單一種的大量使用，盡可能地采用混植，例如采取禾本科與豆科、菊科混播，喬、灌、草混種等。二是注重地區(qū)（大范圍）物種的“絕對”豐富和地段（小范圍）物種的“相對”豐富，即整個地區(qū)的群落類型和物種數(shù)目盡可能地多，局部路段的物種數(shù)目相對穩(wěn)定。初期投入適量的物種作為先鋒種，先達(dá)到覆蓋地表、為整個生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)創(chuàng)造條件的目的，然后經(jīng)過4～5年時間的自然競爭淘汰，鄰近的本地群落的物種不斷入侵，最終逐漸形成適合于當(dāng)?shù)氐貛蕴卣髦参锶郝?。三是對外來種的引入要特別注意，確保生態(tài)安全。

2.1.3 護(hù)坡效果原則 邊坡生態(tài)恢復(fù)的主要目的是保護(hù)坡面和恢復(fù)生態(tài)。在進(jìn)行植被設(shè)計(jì)時必須要考慮到護(hù)坡對植物的要求。這一要求體現(xiàn)為兩方面：一是要求選用速生植物種，盡快在坡面形成植被覆蓋層。因?yàn)橹挥挟?dāng)植被層迅速形成之后，外力如降水和風(fēng)對坡面的侵蝕才有可能被植被層的覆蓋而減緩。二是要求選用根系比較發(fā)達(dá)的植物，因?yàn)榘l(fā)達(dá)的根系可以扎根于深層土壤，與植物的葉莖的覆蓋相結(jié)合，達(dá)到保護(hù)坡面的效果。

2.1.4 美化景觀原則 要考慮邊坡生態(tài)恢復(fù)對道路的綠化美化作用。利用植物的形狀、顏色、花期、綠期、空間布局等特點(diǎn)，使恢復(fù)后的邊坡植被既能與周圍環(huán)境相融合，又能對道路起到指示、誘導(dǎo)、遮蔽、減小空氣污染等作用。不能在邊坡上隨意種植植被，需要對護(hù)坡植被進(jìn)行必要的景觀設(shè)計(jì)。邊坡的景觀設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合邊坡自身的特點(diǎn)，從“和諧、經(jīng)濟(jì)、持久”的角度出發(fā)，考慮各種邊坡景觀的影響因素，遵循人性、文化、經(jīng)濟(jì)等原則，從而設(shè)計(jì)出美化環(huán)境、與環(huán)境協(xié)調(diào)的植被景觀。

根據(jù)赤通高速公路植被地帶性特點(diǎn)，選取在當(dāng)?shù)囟嗄晟敛轂橹饕o(hù)坡植物，同時配置耐寒、耐旱、耐貧瘠、根系發(fā)達(dá)的灌木種，形成草－灌護(hù)坡植物群落結(jié)構(gòu)。草本植物生長快，可以在邊坡表面迅速形成植被層，能在施工初期起到防護(hù)效果；灌木生長雖然比草本慢，但根系發(fā)達(dá)，耐旱能力強(qiáng)，能在施工后期起到長期坡面防護(hù)效果。具體選用的植物物種組合是：

陽坡：苜蓿、冰草、披堿草、無芒雀麥、檸條、山桃和山杏。

陰坡：苜蓿、早熟禾、冰草、草木樨、無芒雀麥、檸條、山杏。

播種量也是制約生物護(hù)坡效果的重要因素。播種量少，初期植被覆蓋率低，達(dá)不到護(hù)坡和景觀效果；播種量多，初期植被覆蓋率高，護(hù)坡效果和景觀效果均能得到充分表現(xiàn)，但耗水量和耗肥量大，不僅增加后期養(yǎng)護(hù)成本和工作量，而且高密度的草本還影響灌木的發(fā)芽和生長，對植物長期護(hù)坡效果產(chǎn)生不利影響。

2.2 土壤設(shè)計(jì)

土壤是植物生長的基礎(chǔ)。不同的植物對生長基礎(chǔ)厚度的要求不同。由于自然土壤容重較大，在坡面容易因重力作用下落。邊坡土壤設(shè)計(jì)時通常采用富含有機(jī)質(zhì)的物質(zhì)作為主要材料。而且有機(jī)質(zhì)材料具有比一般土壤更優(yōu)良的保水及保肥性，因此可以適當(dāng)減少噴附基質(zhì)的厚度。決定噴播厚度主要有三個因素，即山體狀態(tài)、年降雨量和坡度等。

除厚度外，植物對土壤的化學(xué)性質(zhì)和物理結(jié)構(gòu)也有相應(yīng)的要求。一般來說，土壤過酸或過堿都不利于植物生長；土壤過疏、過密或團(tuán)粒結(jié)構(gòu)差，都會影響植物生長。因此，在進(jìn)行基質(zhì)選材和配比時要充分考慮這些因素。

根據(jù)赤通高速土壤地帶性特點(diǎn)，結(jié)合厚層基質(zhì)噴附技術(shù)適用性分析，邊坡土壤（厚層基質(zhì)）主要由以下成分組成：當(dāng)?shù)卦寥溃ㄗ詈檬寝r(nóng)田土壤）、草炭土、土壤改良劑（蛭石等）、有機(jī)肥料、速效無機(jī)肥、緩釋性無機(jī)肥、保水劑等。

2.3 施工設(shè)計(jì)

對于弱風(fēng)化破碎巖石坡面，采用兩種植被恢復(fù)技術(shù)試驗(yàn)方案：一是通過客土噴播方法建立穩(wěn)定、通透性好、養(yǎng)分含量高、保墑性能強(qiáng)的人工土壤層；二是通過種子直播和喬灌木幼苗移栽的方法建立植物群落，恢復(fù)邊坡表面植被。

人工土壤層厚度15cm，混播草種為紫花苜蓿、冰草、披堿草，喬灌木幼苗為山杏、榆樹、榆葉梅、荊條、油松等。

對于強(qiáng)風(fēng)化平整巖石坡面植被恢復(fù)，采用技術(shù)試驗(yàn)方案為厚層基質(zhì)掛網(wǎng)噴播，即采用種子直播的方式建立植物群落，恢復(fù)邊坡表面植被。

厚層基質(zhì)厚度7cm，草種為紫花苜蓿、冰草、披堿草，灌木為沙棘、檸條等。

2.4 養(yǎng)護(hù)技術(shù)設(shè)計(jì)

考慮到赤通高速公路路域的干旱氣候特點(diǎn)［5］，養(yǎng)護(hù)技術(shù)方案設(shè)計(jì)為：

保墑措施：施工后采用90%遮蔽度的遮陽網(wǎng)覆蓋，待出齊苗后撤掉。

補(bǔ)水措施：分苗期補(bǔ)水（播種后1～2個月）和后期補(bǔ)水，苗期補(bǔ)水量設(shè)計(jì)為0.05～0.06t·m－2·月，后期補(bǔ)水量設(shè)計(jì)為0.001～0.02t·m－2·月。視天氣情況，適當(dāng)增減。

3 治理效果

工程實(shí)施后，使開挖形成的高邊坡得到綜合治理，不僅實(shí)現(xiàn)了開挖邊坡區(qū)域安全穩(wěn)定，控制水土流失，同時使巖質(zhì)邊坡裸露面全部復(fù)綠，體現(xiàn)了生態(tài)景觀建設(shè)與工程建設(shè)相協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)理念。

另一方面，生物護(hù)坡提高了邊坡的生物多樣性，對生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定作用也是噴砼方案所不可比擬的。選用適當(dāng)?shù)闹参镱愋秃罂梢允惯吰乱荒晁募颈３殖＞G，在景觀方面也取得了良好的效果，邊坡治理后效果詳見圖1。

圖1 厚層基質(zhì)噴附技術(shù)施工效果

4 結(jié)語

以往工程護(hù)坡措施通常只考慮到如何保證邊坡的穩(wěn)定性，忽略了其作為生態(tài)系統(tǒng)的一部分而應(yīng)具備的特征。如噴砼護(hù)坡、漿砌片石護(hù)坡等技術(shù)雖然可以保證邊坡的穩(wěn)定，且施工工藝成熟、簡單，但也存在一些弊端，如投資大、景觀效果差、破壞生態(tài)、阻斷邊坡上下的物種交流等。生物護(hù)坡可以較好地解決這些缺點(diǎn)，是邊坡治理的發(fā)展方向之一。人與自然同在，工程建設(shè)與生態(tài)保護(hù)相結(jié)合，是現(xiàn)代生態(tài)高速公路建設(shè)應(yīng)樹立的基本理念。通過對厚層基材生態(tài)護(hù)坡的各個環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)原理及原則的客觀了解并正確應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)邊坡穩(wěn)定與生態(tài)保護(hù)的結(jié)合，解決了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)劣化人類生存環(huán)境問題，是生態(tài)文明建設(shè)的客觀體現(xiàn)。

［1］周德培，張俊云.植被護(hù)坡工程技術(shù)［M］.北京：人民交通出版社，2003

［2］張俊云，周德培，李紹才.厚層基材噴射護(hù)坡試驗(yàn)研究［J］.水土保持通報(bào)，2001，21（4）：23－24

［3］劉向東.秦沈.客運(yùn)專線路基邊坡植被防護(hù)工程設(shè)計(jì)與施工［J］.鐵路工程學(xué)報(bào)，2002，73（1）：86－88

［4］楊喜田，趙寧，董惠英.論厚層客土噴播技術(shù)的植物群落目標(biāo)設(shè)定和植物種選配［J］.中國水土保持科學(xué)，2006，4（1）：70－74，80

［5］黎明亮.公路養(yǎng)護(hù)工程［M］.北京：人民交通出版社，2001