浅析生态护坡技术在高速公路边坡防护中的水土保持效果

2016-08-16王泽林

四川水泥 2016年2期

关键词：护坡坡面水土保持

王泽林

（四川省交通运输厅交通勘察设计研究院，610017）

浅析生态护坡技术在高速公路边坡防护中的水土保持效果

王泽林

（四川省交通运输厅交通勘察设计研究院，610017）

通过对达陕高速公路生态护坡工程进行试验观测，来研究其在水土保持中的应用效果。结果显示，因地制宜地在高速公路的建设中应用生态防护技术，能够增强边坡稳定性，进而有效抑制水土流失，营造出良好的生态景观，并确保高速公路的安全运行。

生态护坡技术；高速公路；水土保持效果

在高速公路的建设中，生态护坡技术占有重要地位。高速公路建设会产生边坡，边坡的地表裸露，地质很不稳定，生态系统不易自然恢复，是水土流失的潜在隐患。而当前我国在生态护坡技术方面的研究较滞后，护坡工程存在很大随意性，还未形成标准的技术体系，所以，加大对生态护坡技术的应用效果研究有重要意义。

一、项目概况

达陕高速公路位于四川省东北部的达州市，起至陕西境大巴山隧道北口，止于达州徐家坝，路线呈南北向，线路总长139.5公里。达陕高速公路所处地区属于亚热带湿润季风气候区，冬无严寒，夏无酷热，雨量充沛，四季分明，立体气候特征明显，气候差异性大。雨季集中在6至9月份，容易造成滑坡、泥石流等灾害。项目位于大巴山南麓坡前地带，属低山-低中山向大巴山山麓过渡区，地形、地貌主要受地质构造的控制，地表切割较强烈，山高谷深。

二、研究方法

（一）现场考察

现场考察分为3阶段进行。第1阶段主要对达陕高速公路沿线的地质特征和土壤类型、气候、边坡土壤侵蚀特点等进行考察；第2阶段考察沿线边坡特性、护坡植物类型、边坡防护类型等；第3阶段考察沿线有代表性的植物群落点位生态学特征和边坡防护效果，考察的指标有植被盖度、植物成活率、植物种类等。并采用侵蚀沟法调查边坡水土流失情况。

（二）植被覆盖测定法

植被覆盖度调查运用点测法。选取一具有代表性植物的样方，草本植物群落的样方面积是1m×1m，而灌木群落样方的面积是4m×4m；接着把样方等分为100个小方格，并对每个网格结点是否于点向地面垂线方向有植物物体的分布进行登记，之后将有植物体分布的总结点数和全部网格的结点数比值统计出来，并将此作为覆盖度的指标，百分数表示[1]。

三、生态护坡技术的水土保持机理

（一)植被护坡机理

生态护坡主要通过坡面植物地下根系与地上茎叶的作用进行护坡，其作用主要包括两个方面：根系力学效应、植物水文效应。

植物庞大的根系能穿过边坡表层疏松的土层，相当于预应力锚杆。经研究表明，植物的根系于地下0.75～1.50m深处具有明显土壤加固的作用，对于块状、碎裂、散体结构的岩体，也能起到锚固作用[2]。植物根系对土壤能起到网结和桩固的作用，增大土壤抗拉强度及抗剪强度，进而提高土壤抗冲力。

降雨是造成边坡滑动重要的因素，边坡失稳和坡体水压力大小有密切的联系，植物利用吸收和蒸腾坡体内的水分，来降低土体孔隙的水压力，并增加土体吸力和抗剪强度；部分降雨在落到土壤表面前就已被植物的冠层截流，之后再被蒸发到大气中或者到达地表。

(二）植被和工程措施结合

植被和混凝土框架等工程措施结合的生态护坡有着长久的防护效益，能够促进生态环境恢复。生态防护不仅仅是边坡绿化措施，还是恢复和重建自然生态系的一种方式，与其他防护类型相比，有着不可取代的地位与作用。生态护坡把植物措施和工程措施进行结合，给植被生长、恢复提供有利条件，不仅可防治边坡土壤的侵蚀，还能恢复因高速公路建设而对生态环境所造成的破坏，进而维护公路沿线生态平衡及重建边坡景观。

四、结果分析

（一）生态护坡技术的应用分析

当前，生态护坡技术已经成为高速公路进行边坡防护的一大趋势，其代表了边坡防护发展的方向。根据下表可知：

达陕高速公路生态护坡统计表

达陕高速公路在坡度较平缓、立地条件好的土质或软质岩质边坡使用直接喷播，占护坡21.4%，低缓的坡面也利于喷播客土附着，利于植被快速地成活，达到抑制水土流失的效果。对边坡稳定，坡比不陡于1：1，每级边坡低于8m（土质路堑边坡）或12m（软质岩质路堑边坡），应用了挂网喷播的技术，占到了21.6%，在锚固三维网后，不仅能提高边坡稳定性，还利于客土附着与植物根系缠绕。在稳定的坡比不陡于1：0.75的边坡上，网格骨架给客土回填提供了较充足的空间，运用拱形、菱形等不同的造型，营造出了丰富视觉的效果，运用骨架防护和种草防护结合的方法，不仅提高了防护的效果，也美化了环境。该路段部分坡面横坡较为陡峭，在坡面上，分布着大面积由于自然地质作用而形成的陡崖、悬崖与斜坡，可能出现崩塌和落石，使用主、被动柔性的防护网技术防护该边坡坡面，占了1.0%；主、被动柔性防护网覆盖或者包裹着边坡坡面，阻碍了坡面松散、崩塌，或把落石控制于一定的范围之内运动，不使岩石跌落；它的开放性能保护植被生长与其生长的条件，并提供较好视觉效果，给人工绿化提供了一定条件，把工程治理与环境保护合为一体。

（二）达陕高速公路生态护坡的水土保持效果

达陕高速公路的沿线地形较复杂，在四川省的高速公路网中，其是施工难度较大、施工环境较复杂的工程项目，所处地区基岩裸露、新构造运动活跃、山体覆盖层少且薄、降雨较集中，雨量大；高速公路的建设能改变原有地貌、破坏地表的植被和高挖深填，进而出现大量裸露的坡面，易形成水土流失。公路边坡的生态防护目的为抑制径流、避免边坡冲刷、稳定坡面、美化景观及保护环境。根据边坡地质的特性和立地条件，该高速公路运用了植被护坡、挂网喷播、骨架护坡与植被结合、柔性网防护等生态护坡技术，取得较好的效果[3]。生态护坡的施工工期较短，并且造价低，其成本不到工程措施的1/10，但生态防护作用随着植物的生长繁茂而逐渐增强，其减轻坡面的不稳定性和侵蚀作用也越来越大，故能节约大量养护的经费。

通过现场调查，随着边坡生态防护措施实施的进程，边坡植被覆盖度逐渐增大，土壤流失量逐渐减少，根据通用土壤流失方程（USLE）：A＝R*K*L*S*C*P，在其他因子相同的情况下，土壤流失量与地表植物覆盖因子（C）成反比例关系。因此，生态护坡技术的高速公路边坡防护中不仅能稳定边坡，且具有较好的水土保持效果，美化了路容，减少了因实体护坡对司乘人员视觉造成的疲劳感，具有较好的生态和社会效益。