高速公路生态修复技术浅析

赵阔宇

（河北省交通规划设计院，河北 石家庄 050800）

坡面生态防护是对行业规范中坡面植被防护、骨架植被防护、工程防护的技术升级，能够达到坡面稳定牢靠，采用先进工艺及材料技术，在达到防护要求的前提下尽量节约成本。坡面生态防护是高速公路建设打造绿色公路的工程实践，是公路生态系统建设的重要组成部分。生态功能是高品质工程的新内涵，坡面生态修复和生态防护是非常重要的建设环节。坡面生态防护工程具有自然、净化、循环的生态功能，对改善气候环境、防灾减灾意义重大，是建设美丽中国的重大举措及措施。

1.边坡防护工程现状

行业应用所指《公路路基设计规范》中规定的植草、铺草皮、喷播植草、种植灌木、喷混植生等坡面绿化防护方式。在工程应用中难以达到生态环境状况指数要求，时效性差，不具备生态修复的功能；难以协调道路工程、车辆运行、司乘感觉与生态环境的关系，难以保障坡面防护效果。

表1 路基规范坡面防护名称及工程实际内容

路基防护施工过程中的临时防护措施应与永久防护工程一并考虑。绿化防护是路基边坡防护的重要组成部分，也是高速公路运营过程中经常发生工程病害的部位，希望建设管理部门予以高度重视。

2.传统防护的技术缺陷分析

2.1 浆砌片石护坡、菱形骨架植草边坡防护，适用于土质、半土质及山皮土边坡，对于防止雨水侵蚀可以起一定的抑制作用。避免小范围自然降水在边坡形成汇流，防止产生冲刷沟槽，维护路基稳定。只能简单配合绿化进行工程防护。其人工养护成本比较高昂，对施工单位的技术水平要求较高，其现场取材，苗木搬运，缺陷责任期成活都有一定的客观困难，对于高大、长边坡防护更没有明显的技术优势与结构安全可靠性，对一般边坡自然生态效果较差，不加大养护力度，或收到自然病虫害影响很难达到与周边环境相协调的生态景观效果。

2.2 锚杆框架梁植草防护是近年来常用的一种预防表层滑坡的边坡防护形式。在总结了其他工程防护种类的经验教训后，发展变化而来。既起到了工程防护对强风化破碎岩石边坡的锚固加强作用，又防止边坡在开挖卸载和光面爆破过程中，产生松动而形成的局部破坏。菱形格网植草防护的景观美观效果，配合植生袋以便绿化美化，其工程实施成本较高，由于所处位置施工作业面狭小，因此绿化工作实施较为困难，属于在工程实际运用中，经过长时间演化而来的防护形式。

2.3 表层滑坡现象频发，每年夏秋两季，是降雨量最大的时候，大量的降水，使得山体内部渗透大量水分，山体的含水量直线上升，使其质量激增。极易引发山体表层土方滑坡。

3.边坡防护技术发展方向

高速公路建设中经常使用的圬工传统边坡防护形式，随着时间的流逝，混凝土的老化碎裂，钢筋的腐蚀及松动，强度会逐步降低，冻融循环，病害频发，防护效果也会越来越差，并且这些方式都难以恢复自然植被、不利于环境保护和生态平衡。这些年，采用植物边坡防护成为一种趋势。绿化工程的移栽和种植，容易变成为形象工程。虽然形象有所改观，但养护费用高，很难达到自然耐久、改善环境、安全可靠的防护作用。植物防护后期养护成本高，且容易退化；工程防护和骨架植物防护机械化程度低，取材易受资源约束，且人工成本逐年上涨；生态防护取材本地化、用材便捷环保，施工机械化程度高，是坡面防护的发展方向和主流技术。

高速公路边坡生态防护将以自然生态系统修复技术为支撑，结合高速公路工程防护技术要点和自然生态系统最新技术优势，使生态功能、经济价格合理、工程安全可靠的升级版坡面防护技术更加完善。在原有工程防护保证边坡绝对稳定的基础上，依靠灌木及多年草本植物的发达根茎，加强植物根系与土壤间的附着力及根系间的互相缠绕、链接，以达到加强边坡内部稳定性、提高边坡抗雨水冲刷的能力。生态防护边坡不仅可以起到加固边坡、涵养水源、减少水土流失的目的，还可以净化空气、保护生态、美化环境、提供舒适的行车环境。是一种具有经济效益、社会效益和生态效益，三者皆顾的防护形式。在现今社会越来越重视环境保护和人类自身生存质量的环境下，生态防护必将成为今后高速公路建设中的首选方式，代表着边坡防护的未来发展方向。

4.坡面生态防护类型与适用条件

坡面植被盖度高，具有消纳噪声污染，降低公路环境碳排放及污染物排放的能力，对于改善气候和生态环境有着显著的效果；使得工程防护主体结构更加安全耐久；精简工程造价、降低后期养护困难，降低运营维护成本；降低地质灾害和气象灾害对边坡整体稳定性的风险低，使司乘人员在交通运行过程中体会到更加和谐、舒适的感官环境，明显增加生态环境效益和社会效益。

5.生态防护系统设计、配料与施工

生态防护工程的设计方案，要根据高速公路所经沿线的自然环境、地质条件、区域小气候、植物生境层条件等因素，进行针对性设计。对工程现场生态条件进行数据模型模拟，分析土壤有效成分及菌群成分，进行人工干预植物群落有效配比，严格控制施工工艺、工程验收等工程环节。

5.1 现场勘察取样

边坡绿化工程设计、施工依据现场勘测数据进行合理搭配并组织相关工序。设计文件汇总后，首先对工程现场进行现场勘测，将土壤配比与现场勘测岩土样本进行比对，核对其契合程度。其次对原有山体坡面植物群落进行采样调查，并与人工种子配比植物，进行植物共生性比对。以保证人工植被能够更好地与原有生态系统相融合。

5.2 样品分析及数据处理

对边坡岩土采样样品送交权威实验室进行检测分析，检测数据必须考虑现场勘查过程中对区域小气候和原生植物群落的记录，并进行认真比对分析，以初步确定工程施工方案所要采用的植物种子组成与配比。

5.3 区域生态环境分析

通过对当地气象、水文、积温等生态资料调查分析，结合实验室检测及前期资料分析结果，根据坡面的岩土性质，合理进行边坡植被群落结构及物种演替设计。

5.4 植物群落组配

根据植被群落结构及物种演替结果进行植物种子配置，结合乡土物种数据库计算种子配比，提交物种配比表。

表2 工程案例物种配比表

6.工程准备及施工流程

根据现场勘查情况选取相应设备，并对选定设备进行相应检修、保养、维护等工作，并将设备、人员、材料等运抵施工现场。设备到达施工现场前，必须完成设备场地和道路的平整工作。

各类设备施工现场放置，必须做到空间布局有序，线路、管路及材料布置无交叉。机械放置必须水平、安稳，且预留足够的操作空间，同时指定专人负责技术设备和物资的安全，做好设备和其它物资的防雨、防潮、防盗和防破坏的相关措施。

6.1 清坡

清坡工程是决定生态防护成功与否的先决条件，首先应确定防护工程所含范围，并认真分析其所含工程防护种类。其次必须保证坡面基本平整，如若需要回填，必须以草袋进行回填土方包裹，然后进行压实并达到原有边坡压实度。坡顶与工程清表红线实现圆滑过渡，以免景观效果生硬呆板，完善与工程排水系统的对接，以防水蚀、冲蚀显现的发生，影响生态防护的功能效果。

6.2 挂网

依据工程防护等级要求及边坡岩质稳定程度，确定丝网相应规格、材质与镀锌要求，在丝网铺设时，应符合下列规定：

挂网操作是必须由上至下依次进行，为保证安全坡顶包裹距离不得小于100cm，当坡体岩质情况相对稳定性较差，或者存在安全性隐患时可适当加大包裹宽度，并增加锚杆数量及固定深度。

铺网至下边坡边缘时，应嵌入坡底小挡墙内部种植土层50cm左右，以保证不发生坡面喷覆层翘起。

镀锌网横向连接时，应进行锚杆加密固定。两侧铺设镀锌网搭接宽度不应小于20cm。镀锌网边缘必须进行内卷、打结处理，不得有毛边直接进行裸露的现象。

原则上不允许出现镀锌网纵向连接，如果受到客观条件限制，必须纵向连接时，上下镀锌网的环扣（金属丝）必须进行焊接或编制绑扎。形成镀锌金属丝缠绕串联，不得出现断头、遗漏现象。

在挂网铺设前必须对镀锌网进行认真检查，不得出现任何破损、脱丝现象，如在铺设过程中出现破损，须对破损处进行修补，将丝网经纬线补充完整，必要时进行强化链接，以确保喷播层的整体稳定性。

挂网工序完成后，镀锌网整体平滑、完整，松紧适度，在松弛处可利用草袋进行填筑，确保喷覆层与边坡完全契合。

6.3 锚固

锚杆应采用Q235螺纹钢筋锚杆，以增强其锚固链接性。锚杆前端应平齐，以防脱落割伤丝网。弯头处呈“「”或“∩”型，弯头长度≥30mm。使用“「”型锚杆固定镀锌网时，锚杆固定位置应距离丝网上缘20cm处垂直钉入边坡，弯头垂直坡面钉入并保证与网丝有效接触。使用“∩”型锚杆固定镀锌网时，锚杆开口向下沿网孔最上缘10cm处垂直钉入边坡，且两根固定杆相对位置应与坡顶保持平行。在坡顶包边固定镀锌网，应双排品字形固定，锚杆以85°角斜向钉入地面，倾角背向放坡方向。如果需要同时固定两块镀锌网时，应将两网搭接处进行编丝处理，使其环扣重叠，同时固定在锚杆的弯头内侧。在两镀锌网搭接处，锚网须将两幅网的网丝同时压住，必要时可进行双杆固定。边坡锚固后的镀锌网，应确保中间拉起时，丝网可高出边坡20cm左右。

6.4 喷播

工程施工图设计文件与施工组织方案中的各项技术指标，应严格执行并毫无折扣的落实到施工现场。液压喷播机在开机前，必须进行主喷播设备及其附属设施的安全可靠性试运转。喷附施工前，应该分别对基质层、种子层、微生物层所采用的配比原料，以及各个品种的植物种子的质量和数量进行核对及种子萌发率实验。施工前应核对坡顶固定锚杆数量与固定方式、深度是否满足施工组织技术标准要求，并根据边坡坡面起伏特性，确定基质层的喷附方法。空气压缩机的作业压力应保持在7.5Pa左右，在进行正式施工噴覆前，应进行测试以检验管口出料量。液压喷播机喷管作业时应与坡面保持75°角。喷口与边坡表面的垂直距离不得超过200m；当采用双喷口施工作业时，其中1支喷口的最大喷播距离不得超过100m。

6.5 养护

当最后一道微生物层喷播施工完成后，应立即进入养护阶段（其最大时间间隔不得超过2小时）。首先进行防护网遮护作业，以防止白天蒸腾作用国强水分过快流失。西北向边坡由于日照时间短，蒸腾作用不明显，可只挂单层防护遮阳网即可，而阳坡则必须挂双层遮阳网，且两层网之间必须有3-5cm的距离间隔。防护遮阳网进行铺设施工时，必须顺风操作以免卷折、打结，遮阳网切记不可横向铺设，应依照边坡放坡方向自然布设。上风向遮阳网边缘应压覆下风向遮阳网边缘，并且以塑料锚固卡件进行坡面临时固定，以防手风力影响产生倾覆。遮阳网相搭接宽度以20cm为宜。遮阳网应完全覆盖边坡喷播面积区域，喷播作业完成后6小时内必须完成首次喷洒浇灌作业，同时防止浇水过多形成边坡汇流冲毁边坡。灌溉作业时，以操作人员为基准点，灌溉系统喷头必须距离坡面垂直距离50cm以上，以免冲毁坡面。喷灌操作时应在喷头扬程所及的范围内实施左右轮换浇灌，确保每处边坡均匀、透彻灌溉两次。灌溉时以每幅遮阳网为单元进行逐次浇灌。灌溉作业时间应控制在上午7-10点之间，下午15-19点之间。当草本植物生长到5cm左右，灌木生长到5cm-10cm，开始主茎杆秆质化时开始摘网。阳坡摘网时间宜适当加长10天左右。其工艺流程应遵循以下步骤：

第一步：取幅中相连铁丝-取上下固定物；

第二步：上下各一人将网逐渐卷起（方向建议从无网到有网方向）；

第三步：将网移到有网边坡再拉到坡头上；

第四步：两人各执一头向相反方向旋拧；

第五步：两头对接；

第六步：使网缠绕，如此重复直到长度适合存放为止。

除去遮阳网后7-10天内，灌溉作业程序保持不变，待苗适完成木质化，根系深入原状土层后，再酌情减少灌溉水量及频次。以灌木为主要品种的边坡应进行蹲苗处理，以加强其抗旱、抗寒特性，形成植物自然演替，与原有植物品种相互融合的共生生态系统。

综上所述，各个地区的自然条件和地质环境各有千秋，为保证边坡生态防护工程能够持久稳定的发挥生态效益，应对所实施的项目工程进行3-5年的持续观察并详尽记录生态参数，以求不断改进施工工艺及植物配比。希望借此能够为改善高速公路路域生态环境提供有效的技术支持。