新疆博库公路边坡植被防护技术研究

2014-12-16高照良

陕西林业科技 2014年5期

尤伟，高照良，边峰

（1．水利部水土保持监测中心，北京100053；2．西北农林科技大学水土保持研究所，陕西杨凌712100；3．黄河水利委员会天水水土保持科学试验站，甘肃天水741000）

路基边坡植被防护形成一门学科，还是近十几年的事，但至今还没有一个固定成熟的学术术语，国外一般将其定义为：用活的植物、单独用植物或者植物与土木工程、非生命的植物材料相结合，以减轻坡面的不稳定性和侵蚀［1］。随着我国高速公路建设快速发展以及环境保护意识的不断增强，生态防护逐步成为公路边坡防护趋势情况下，植被护坡技术越来越受到重视，在公路建设中被广泛应用［2～3］。目前我国公路边坡植被防护的方法主要有撒草籽、铺草皮护坡、液压喷播植草护坡、三维植被网植草护坡、土工格室植草护坡、植生带护坡、喷混植生护坡等，而对于不同方法以及不同地区条件植被的植物选择也不同［4］。随着我国基础设施建设的全面展开，环境保护越来越引起各行业的高度重视。公路建设在极大地推动国民经济发展的同时，也带来了严峻的环境问题，有些甚至会引起灾害隐患［5～6］，其中，岩石边坡的防护治理成为了其中一个难点和重点。

边坡植被防护技术是随着世界范围内公路建设而兴起的一门工程技术，主要靠植物根茎与土壤间的附着力以及根茎间的互相缠绕来达到加固边坡、提高坡表抗冲刷的能力，充分利用工程防护深层加固、植物浅层固坡、生态环保特点，达到工程建设与环保及生态恢复兼顾的目的。采用路基边坡植被防护技术不仅能提高路基边坡的稳定性，而且对已遭到破坏的生态环境有一定修复作用。植被防护技术虽然在路基边坡治理中已得到广泛应用，但是目前研究与技术水平和工程需要相差甚远。新疆博库公路从生态角度出发，根据具体坡面立地条件，在将路基边坡植被防护技术与工程类防护有机结合前提下，最大限度地采用了边坡植被防护技术，因地制宜地选择生态防护（护坡）技术模式，既保证边坡稳定，又改善周边生态环境，还形成了景观的自然景观。

1 博库公路建设项目慨况

博库（博湖－库尔勒）公路建设项目主线起点位于省道206线K63 700处，终点位于库尔勒经济技术开发区安庆大道与东环路交叉处，主线全长78．636km，主线公路等级为二级公路，沿线主要控制点为博湖县城规划、X293公路、乌兰再格森乡、开都河、X295公路、博斯腾湖区、博斯腾湖乡规划、西气东输管线、库鲁克塔格山、库尔勒经济技术开发区。博库公路所经区域气候为温带大陆性干旱气候，地带性植被类型为干旱荒漠，地貌类型主要有都河冲积平原地貌、湖滨地貌、沼泽地貌、沙漠地貌、山前冲洪积平原地貌以及中山，土壤类型有潮土、灰棕漠土、砂砾黏土，土壤侵蚀模数1 000～2 000t·km－2·a－1。

博湖县位于新疆维吾尔自治区中部，天山南麓，焉耆盆地东南部，开都河下游，博斯腾湖西岸。博斯腾湖是国家重点风景名胜区之一，是自治区级旅游开发重点景区，不仅是整个焉耆盆地的天然调节水库，而且是近百万巴州人民的生命水源，更是博湖旅游业的一个支柱。库尔勒市位于新疆中部，天山南麓、塔里木盆地东北边缘，北倚天山支脉，南临塔克拉玛干沙漠，美丽的孔雀河穿城而过。1979年9月30日，经国务院批准成立库尔勒市，现为新疆巴音郭楞蒙古自治州的首府。项目计划2015年9月30日交工，项目建成后，库尔勒至南山新农村实验区将缩短约40km路程，可形成连接博湖周边县市快捷、便利的交通运输网络，博湖县将依托省道206线的延伸，把博斯腾湖作为巴州地区首批创建国家5A级旅游景区来打造，并打通连接博斯腾湖大小湖区旅游快速通道，南北疆跨越库鲁克塔格山的大通道由此建成，对于沿线经济的开发建设，将带来很大的便利，巴州公路网建设将更加合理，也将改善博湖沿线道路建设，拉动博湖旅游发展。

2 博库公路边坡植被防护技术原则

植被防护并不是万能的，然边坡植被防护技术也存在诸多不妥之处，因此在路基边坡防护体系中，应该寻求植被防护与工程防护相结合的综合防护系统来弥补相互的不足，并凸显出各类防护的优点［7］。随着我国经济的持续稳定发展，我国公路建设正在飞速的发展，公路建设虽然提升了各个地区的交通能力，但由于受各地地形地质条件的限制，加上雨水的冲刷，使得公路由于边坡稳定性的下降衍生出许多工程灾害事故，例如边坡侵蚀、坡面坍塌等，而这些灾害事故的产生不仅会造成重大的经济损失，对人民群众的生命安全也是一种潜在的威胁［8］。公路采用边坡植被防护技术能起到较好的防护作用，但建设成本高且景观效果差、加上对周边景观难以融合，目前。为了减少公路对原有生态系统的破坏．维持、恢复原有的生态系统。S206线博湖至库尔勒公路的建设具有良好的环境、经济和社会效益，对促进当地社会经济发展具有显著作用。为了能使边坡防护既能满足稳定性要求，又能起到美化边坡的目的，设计时应掌握以下几个基本原则

2．1 确保边坡稳定

在公路的修建过程中，边坡沿公路分布的范围广，对自然环境的破坏范围大，其防护问题非常突出［9～10］。为了满足安全可靠和经济合理双重目标，在使用过程或施工过程中，路基出现失稳或显示失稳征兆时，应该详细调查地形、地质、水文条件，了解设计和施工等方面的问题，对坡体变化和滑动面情况进行及时的观察，并进行必要的试验，以便分析路基失稳的原因，从而提出合理有效的防治措施。博湖至库尔勒公路建设有限公司对高填深挖路基的稳定性高度重视，在建设时专门委托设计单位进行了调查和分析普查，对边坡地质、岩性情况、裂隙发育以及地形、水文等做了详细的调查，对不稳定的路基边坡做了相应的优化设计，主要采用放缓边坡和加强防护这两种方式，其中加强防护根据“固脚强腰”，实行逐级开挖，按照边坡稳定性的不同分别采取了挡土墙、框架锚杆、草皮护坡、挂网客土喷播草籽等不同应对方式，做到了及时防护，分类防护，从而达到了边坡稳定的目的。

2．2 设计刚柔相济

路基边坡植被护坡技术虽然在我国研究时间不长，但这项技术的应用已有了比较广泛的工程经验积累，有很多成功或失败的经验成果可供借鉴。随着社会经济的进步，人类对生态环境保护的意识日渐增强，使得路基边坡植被防护技术越来越受到工程界的青睐［12］。随着公路交通事业的迅猛发展，公路设计刚柔相济问题越来越受到关注，传统的浆砌片石护面墙（挡墙）和喷射水泥砂浆等是刚性防护，这种防护方式对边坡具有较好的支撑和封闭作用，但一旦出现开裂，则防护效果急剧下降，而且破坏自然坏境［13］。对此，可以在边坡稳定性稍好，坡面风化不严重，岩石裂隙不发达的路段采取挂网喷混植草［14］。SNS柔性网等柔性防护方法，采取刚柔相济，防护和绿化相结合达到和谐统一从而对提高行车舒适度和生态保护起到有益作用，体现山区出旅游公路的特色。公路建设中，如果采用传统的浆砌技术或锚喷技术等刚性防护，客观上的确可以起到对边坡较为稳定的支撑和封闭，但是这种模式的缺点也显而易见，如果出现开裂，那么防护效果则会呈现出连带性的破坏，同时也会对行车安全造成严重影响，不符合本项目的安全、环保、绿色理念。

2．3 工程与自然环境融为一体

不论是工程防护，还是植被防护，都应该以边坡的立地条件为基础，以保持水土与环境为目标。科学技术的进步和经济水平的不断提高，使得各行各业的相关技术都取得了突破性进展，我们需要通过提高技术含量来是达到最优的经济效益［15］。根据《公路工程技术标准》进行设计，达到“天人合一”，应按环境保护的评价意见，自然景观的影响，如路线分割耕地、草原危害植物生拟定环境总体设计方案，并进行论证。设计人员从石方爆破会造成水土流失，边坡失稳，都要把环境保护设计和工程方案，选线应全面考虑其两侧的社会自然环境，使线路尽可能避开环境敏感点，为了满足沿线人民出行及田间耕作的需要，还应设置术和新材料，把公路工程与自然环境融为一体。公路足够数量的跨线桥、通道，这里特别提到的是要征求定线不能只单纯地视其为一个几何图形，而应视群众意见。这在公路建设中，根据边坡的岩性和坡率等，综合采用了客土喷播及草皮护坡等技术，取代了单一的浆砌片石防护和框架锚杆防护，达到了岩石边坡绿化的目的，有效控制了成本。同时对于在公路上长时间驾驶的司机或乘客来说，绿色植被的美观性也能够起到缓解疲劳，愉悦身心的作用，体现了现代公路建设中的人文关怀。

总之，在植被防护与工程防护的结合中应该将统一与变化相结合，要统一稳定边坡保护环境为主题，针对不同类型的边坡采用不同类型的防护，明确公路的责任是为行车服务的，在适宜植物生长的土质边坡、服务区、立交区等，根据土壤、气候特点种花草植草，既可防风护坡，恢复建路造成的生态失衡，改善行车环境质量、净化空气、降低噪音、诱导视线，还可防止暴雨对边坡的击溅冲刷，保证公路中行车安全。边坡植被防护技术是随着世界范围内高速公路建设而兴起的一门工程技术［16］。与传统的工程防护技术不同，边坡植被防护技术是工程防护与植物防护的适当结合，其充分利用工程防护深层加固和植物浅层固坡及生态环保的特点达到了工程建设与环保及生态恢复兼顾的目的。

3 博库公路边坡植被防护技术

3．1 填方路段

路基是公路的重要组成部分，是路面的基础，与路面共同承受交通荷载的作用，是按路线位置和一定技术要求修筑的带状构物［17～19］。路基施工质量的好坏将直接影响到路面的稳定性和整条路线的使用品质。对土质填方路基来说，影响施工质量的因素主要由土质、含水量、压实功能（如机械性能、压实遍数及速度、土层厚度）及压实时外界自然和人为的其他因素等。主体工程区包括主线路基占地及立交、服务区、管理设施等工程占地。S206线博库公路沿线地形起伏较大，大的地貌单元分为农田地貌、风沙地貌、山前冲洪积平原微丘地貌以及山岭重丘地貌。海拔在1 000～1 200m之间，为减少弃石对环境生态的破坏，减少取土数量．降低工程造价。

3．1．1 边坡码砌填石路堤分层填筑前，先用人工码砌一定高度，且厚度不小于2m边坡。

3．1．2 卸料施工中应安排好石料运行路线，专人指挥，按水平分层、先低后高、先两侧后中央卸料，每层松铺厚度一般不超过50cm，石块最大粒径不得超过压实厚度的2／3。

3．1．3 整平石块应大面向下，小面向上，摆放平稳，紧密靠拢，所有缝隙填以小石块或石屑。由于每层填筑厚度较大，故摊铺平整工作必须采用大型推土机进行，个别不平处应用人工配合。如果石块级配较差、粒径较大，石块间的空隙较大时，可于每层表面的空隙里扫入石渣、石屑、中砂、粗砂、再以压力水将砂冲入下部，反复数次，使空隙填满。

3．1．4 碾压推土机推平后，直接采用重型压路机振动压实，压实时继续用小石块或石屑填缝，直到压实层顶面稳定、无下沉、石块紧密、表面平整无车辙为止。压实遍数一般由现场试验确定，并经监理工程师检验批准。我们尽可能地将开挖的石方用于路基填筑。

石质填方边坡的处理：①粘土包边植草。在石方路基两侧填筑1m左右的粘土包边，与相应石方层次同步填筑、压实，为以后的绿化种植创造一定的条件。路基填筑完成后．对此类边坡按土方边坡同样的方法进行处理。②干码块石植草。将粒径较大的石块．分台阶干码在石方路基两侧．并在石块空隙中充填耕植土，作为植物生长的基础。③对于利用碎石土填筑的路基．利用专业的喷播设备．将植物种籽＋矮灌木种喷入坡面中，经过一定的生长周期．即可覆盖整个坡面，起到护坡固坡的作用。

3．2 挖方路段

在公路建设过程中，由于公路设计中线形、走向等问题而穿过一些低山丘陵段，在传统的公路设计思想中，往往用挖方的形式来代替造价较高的隧道，形成了诸多的边坡、裸岩区，并对公路的建设、使用寿命、行车、安全、生态环境及社会效应等多方面产生了较大的负面影响，取土将对地表植被造成严重破坏，底层土壤裸露，土壤结构严重破坏，抗侵蚀能力降低，遇暴雨将会发生水土流失。对于沿线各个挖方段上边坡．结合不同的坡面性质、土质情况，分别采取不同的边坡植被防护技术进行处理，宜喷则喷、宜栽则栽保证了生态防护的效果。在边坡生态防护工程中，要根据工程所处地区的地形地貌及生态特点，遵循生态效益最大化、生境可容性、工程可实施性的原则，努力克服不利因素，力求提供一个高效和谐的边坡植被防护技术系统（表1）［20］。

表1 博库公路边坡植被防护技术

3．3 互通式立交、服务区

按“珠链”景观设计理念，S206线博湖至库尔勒公路把多个贴近自然的景观单元结合在一起，使博库公路边坡防护植被景观整体风格和谐统一，并与周围自然环境相互交融，营造出自然风光，改善了自然环境，淡化了人工痕迹，同时区域特色得到彰显，增加了旅游吸引力。镶嵌着包括服务区、收费站、道路互通区、风景点等“珠宝”。S206线博湖至库尔勒公路的服务区除具备必要的服务功能外，还将成为旅游资源和信息展示发布中心，服务区本身将建设成为旅游、观光、休闲目的地。整条“珠链”通过运用“借、遮、引”手法，屏蔽掉无味的景观，将远近有味的自然风光不露痕迹的引入驾乘者的视线，有景借景，无景造景，突出“显山露水”的自然主义风格，整条道路错落有致，远景与近景相协调，田园景观、湿地景观、林地景观、山体景观等多种景观类型相结合，旅客可以一边乘车，一边欣赏沿路的风景，产生回归自然的愉悦心情，留下了舒适惬意的驾乘印象。以生态、环保、旅游、景观为突出特色的S206线博湖至库尔勒公路在设计和建设中首次引进“珠链”概念，在百余公里的道路“链条”上，公路沿线的大型工点（如互通式立交、服务区）作为公路这一景观链上的璀灿明珠．应根据其所处区域的人文特点、地域特色营造具有一定主题思想的景观芬围。其内部路基由于不受用地约束，可采用适当放缓路基边坡．直接在坡面上撒播草种并适当夹植灌木进行边坡防护。所包范围内地型进行整治，形成丛林－密植树木（山区）、田园－小桥流水（平原区）、水景－通过水生植物营造水乡特色（水网区）等与周围地形、地貌交相辉映。

3．4 植物种类选择

在植物的配置上，根据各个坡面的不同情况分别选择相应的植物种类，力求简洁。采用草、草花、灌木、藤本的互相配合，既充分考虑生态防护短、中、长期的防护效果，又兼顾环境景观，做到简洁而不单调、变化而不凌乱，三季有花、四季有景，使公路形成车移景异的生态走廊。适选择适合工程区土壤、气候条件下种植的树（草）种，最好选择本地乡土树（草）种，本地树（草）种适生性强，有利于成活和生长繁衍。宜边坡生态防护使用的灌木主要有紫穗槐、柠条、沙棘、胡枝子、红柳和坡柳等。可用于护坡的草本植物大部分属于禾本科和豆科［21］。禾本科植物一般生长较快，根量大，护坡效果好，但需肥较多，大量应用当地野生的、生长健壮、适应性强、观赏性好的种类。既有利于植物生长，保证了防护效果也避免了外来植物对原有生态的破坏［18］。树种主要为新疆杨、沙枣树、白榆和红柳等。鉴于此附属工程区（收费站）观景林宜选择新疆杨和白榆。公路附属设施区内草坪种植方式采取人工撒播草籽，草坪类型为自然式草坪，草种应选用多年生禾本科植物，具有耐践踏、植株矮小、枝叶紧密、耐旱性强、观赏期长、具有发达水平根茎等特点，如：细叶早熟禾、燕麦草、三叶草等。路基边坡、施工便道及渣场等服务观赏功能要求不太高的区域，撒播草种也应选用和公路附属设施区内生物学特性及抗逆能力相同或相近，但观赏性要求不高的禾本科草类，如：早熟禾、骆驼刺、木地肤、狗牙根等。

目前，主体工程针对路基边坡采取植草护坡防护，满足水土保持的要求，但并未针对两侧植物防护、服务设施区绿化、互通立交绿化等区域进行详细设计，本方案将充分考虑常规绿化和具有园林化要求的不同进行相应的补充，其中中央分隔带绿化和两侧植物防护采用一般绿化方式，服务设施区绿化和互通立交绿化参考园林化绿化要求实施。另外，项目区沿线占地中林地基本上是当地常见的经济、用材乔木和灌木林，建设单位根据实际占用情况予以补偿后，一般由林木产权人或产权单位自行移栽，因此，本方案不再考虑该部分的移栽和假植可能［22－24］。

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