高速公路边坡治理常用绿化技术及应用效果评价

徐杭，方立虎，李桂林，郑进

（1.阳新县公路养护服务中心，湖北 阳新 435200；2.湖北省鄂东南基础工程有限公司，湖北 黄石 435000；3.矿区环境污染控制与修复湖北省重点实验室，湖北 黄石 435003）

0 引言

随着我国城市化进程的快速推进，高速公路作为一种重要的基础设施和跨境公路运输网络，在促进区域协作、人员流动、物资运输、产业调整及经济文化交流等方面发挥着重要作用[1]。与普通公路相比，高速公路线路长、沿途需要穿过众多山岭重丘，建设过程中不可避免地对沿线自然景观和生态系统造成一定程度的损毁，尤其是裸露的边坡，存在崩塌落石、滑坡和泥石流等地质灾害，如不及时修复治理，将对行车安全及司乘人员生命财产安全构成极大的威胁[2]。

边坡坡面大多为裸露的土壤或岩石基质，存在固土性差、土层瘠薄、保水能力弱等不足，借助自然修复耗时长且效果不佳。人工绿化采用工程技术措施在高速公路两侧边坡上植树种草，因其具有快速恢复边坡植被、减少水土流失、增强边坡稳定性、美化环境、引导视线等多方面的优势，成为高速公路边坡生态修复的重要措施之一[3]。然而受边坡坡度、边坡类型、地理气候条件等因素的影响，需要针对不同边坡的特点设计差异化的绿化技术方案，以实现高速公路边坡绿化生态效应的最大化[4]。

1 高速公路边坡常用绿化技术方法

1.1 覆土绿化技术

覆土植树绿化技术适用于坡度范围0～30°、比较平缓稳定的土质边坡、软岩质边坡或卵砾石边坡。采用的工艺流程为边坡整理、定点放线、挖种植穴、施有机肥、回填表土、起苗、栽种、养护管理。根据恢复边坡的类型确定覆土土层厚度和植物种类，回填土层较薄（50cm以上）的种植草本、灌木等先锋固土植物，回填土层较厚（90cm以上）的种植草本、灌木、乔木等绿化苗木[5]。覆土植树绿化技术的优点是操作简单、成本低、效果好，具有稳定边坡和美化绿化的双重效果；缺点是应用局限性大，不适用于坡度大于30°的陡坡。

1.2 高次团粒喷播绿化技术

高次团粒喷播绿化技术通过制备、喷播人工土壤实现边坡绿化，适用于坡度在30～60°、经削方整形后的土质边坡或岩质边坡。工艺流程为：制备人工土壤→坡面整形→铺网→钉网→第一次喷射人工土壤（不含植物种子）→第二次喷射人工土壤（含植物种子）→养护管理。“人工土壤”是由客土材料、有机质、生物肥、植物种子等混配制成的营养丰富、保水性、透气性和透水性兼备的特殊团粒结构。通过喷播或借助机械、人工作业的方式将人工土壤铺设在坡壁挂网上，形成适合植物生长的种植土层，可为植物生长提供较好的立地条件。高次团粒喷播技术通常选用乡土植物种子，其对本土生态环境适应性好，具有绿化快、固土效果好、作业安全、生态环保等优势，但存在成本较高、技术工艺较复杂以及后期养护强度大等不足。

1.3 植被混凝土绿化技术

植被混凝土绿化技术是利用人工筛选的特定混凝土配方及与之配套的混合绿化植物种子配方，借助工程技术措施对岩石边坡（混凝土）进行防护和绿化的新方法。其工艺流程为：坡面整治→铺设安装锚钉→铺设安装高强度土工网→配制植被混凝土→植被混凝土喷植→养护管理。此项技术适用于30～60°岩质边坡的生态修复，其技术核心是对用于植被混凝土配方的混凝土绿化添加剂的筛选与应用。选择合适的混凝土绿化添加剂不仅有助于提高护坡强度与抗冲刷能力，而且可以减少植被混凝土层的龟裂，改变植被混凝土的化学特性，为植物营造较好的生长环境。植被混凝土绿化技术被广泛应用于高速公路护坡工程、生态恢复工程及沿线景观园林绿化工程等。不足之处是植被混凝土耐雨水冲刷能力差，绿化植被配置方面更适宜选择生长速度快的草本植物，不太适合乔灌木，而且使用的化学添加剂存在水土污染隐患。

1.4 飘台覆土绿化技术

飘台覆土绿化技术主要针对高陡岩石边坡块石（坡度大于75°）的生态修复。其工艺流程为；边坡修整加固→特制钢筋水泥预制槽板→钻孔→构建植生槽→安装植生槽→铺填种植土或堆叠生态袋→种植爬藤类植物。该技术的保水保肥性能好，对表面平滑、硬度大、高陡、植物根系难以附着生长的岩质坡面绿化效果较好。但其施工难度大、工程造价高、安全风险较大，尤其是在钢筋腐蚀、坡面风化严重等情况下，可能存在局部坍塌的安全隐患，加上飘台数量受限且后期维护难度大、成本较高，难以获得理想的边坡绿化效果。

1.5 植生袋绿化技术

植生袋绿化技术适用于坡度在45～90°的各种稳定的岩质边坡或土质边坡的生态修复。此项技术利用预充填种植土的生态袋构筑挡土结构，借助锚杆将生态袋固定在陡坡上，使生态袋沿坡面自然下垂，植生袋彼此连接形成整体的柔性结构，采用喷播、混播、插播、压播等方式对植生袋进行立面播种，植物根系通过这种悬挂于边坡上的植生袋定植后，逐渐进入岩土基层，形成稳定的坡面植被。利用植生袋绿化技术可以在垂直的山崖或倒坡部位进行施工，并且不会因人工浇灌或降雨造成种子缺失或水土流失，同时具有运输方便、重量轻、造价低、铺设简单的优势，是高速公路边坡绿化中重要的施工方法之一。但其后期维护难度大，绿化效果的持续性差，灌木及乔木植被保存率较低，比较适合栽种草本植被。

1.6 生态堆叠袋绿化技术

生态堆叠袋绿化技术适用于坡度小于30°的各种稳定性较好的岩质边坡或土质边坡，可以看作植生袋绿化技术的另一种应用方式，主要运用于边坡加固、平缓坡面绿化、边坡压脚等生态修复工程，是高速公路坡面绿化的重要施工方法之一。其工艺流程为：修整坡面→坡底构筑基层→生态袋预置草种→向袋内装填种植土→锚固生态袋→填土密实→养护管理。生态堆叠袋由双面熨烫针刺无纺布加工而成，以聚酯纤维（PET）或者聚丙烯（PP）为原材料，具有裂口不延伸、无毒、使用寿命长的特点。

2 高速公路边坡绿化技术评价方法

2.1 评价体系构建

从技术成熟度、技术应用难度、技术相宜性、技术效益等4个维度建立高速公路边坡绿化技术评价体系（如图1所示），具体如下：

图1 高速公路边坡绿化技术综合评价体系

（1）技术成熟度由技术完整性和技术稳定性这2项评价指标构成，其中：技术完整性是指技术要素构成的完整程度；技术稳定性是指使用技术过程中稳定发挥功能的有效时间。

（2）技术应用难度包括技能水平需求层次、技术成本和施工难度这3项评价指标，其中：技能水平需求层次是指劳动力的学历水平、匹配程度；技术成本是指技术研发投入或产品购置费用；施工难度是指施工安全风险。

（3）技术相宜性评价包括技术适用范围和施工方式选择这2项指标。

（4）技术效益评价包括边坡稳定性、植被种类、林草覆盖率和“三大效益”（生态效益、社会效益和经济效益）等评价指标。

2.2 评价指标分级

根据图1所示高速公路边坡绿化技术评价体系中4个维度的二级评价指标进行分级，每个单项指标分为A、B、C、D共4级，对应的评价分值分别设为4分、3分、2分、1分。通过查阅文献、影像资料或实地调研进行评分。评价指标及分级标准见表1。

表1 高速公路边坡绿化技术评价指标及分级标准

2.3 技术评价

2.3.1 单项技术评价

根据表1的评价标准，对覆土绿化、高次团粒喷播、植被混凝土喷播、飘台绿化、植生袋绿化、生态堆叠袋绿化等高速公路边坡绿化单项技术定级评分，评价结果见表2。成熟度方面，覆土绿化技术和高次团粒喷播技术要素齐全，配置合理，技术稳定性高，植生袋绿化技术稳定性差；应用难度方面，覆土绿化技术和生态堆叠袋绿化技术施工难度最低，成本低，对技能水平要求低，飘台绿化技术难度最大，高次团粒喷播绿化技术和植被混凝土喷播绿化技术次之；技术相宜性方面，植生袋绿化技术和飘台绿化技术适用范围较广，适用于各种坡度的边坡，覆土绿化技术和生态堆叠袋绿化技术适宜性最低，仅适合于低缓边坡的绿化；从三大效益方面看，高次团粒喷播绿化技术最佳。

表2 高速公路边坡绿化技术单项指标与综合评分一览表

2.3.2 综合技术评价

从表2中各项技术的综合得分和排名情况看，高次团粒喷播绿化技术得分最高，效果最好；覆土绿化技术和植被混凝土喷播绿化技术的得分分列第二和第三位，效果较好；植生袋绿化技术和飘台绿化技术，效果一般；生态堆叠袋绿化技术得分最低，效果最差。但从适用范围看，覆土绿化技术仅适用于缓坡地，主要用于边坡马道和底盘绿化，应用范围较窄；飘台绿化技术和植生袋绿化技术适用于高陡边坡，应用范围较广；植被混凝土喷播绿化技术较高次团粒喷播绿化技术的适用范围广，适用于多种边坡，但需要结合削方减载技术完成施工，存在工程造价高、施工难度大的不足。

3 高速公路边坡绿化技术方案选择

3.1 适用范围

根据表2的评价结果，总结归纳出高速公路边坡绿化技术的适用范围，见表3。由表3可知，覆土绿化技术适用于坡度为0～30°的岩质边坡和土质边坡，适合栽种乔灌草型、灌草型、草本型植被；高次团粒喷播绿化技术适用于坡度为30～60°的土质边坡、土石边坡和岩质边坡，适合栽种乔灌草型、灌草型、草本型植被；植被混凝土喷播绿化技术适用于坡度为30～60°的土质边坡、土石边坡和岩质边坡，适合栽种灌草型、草本型植被；植生袋绿化技术适用于坡度为45～90°的土质边坡和岩质边坡，适合栽种灌草型、草本型植被；飘台绿化技术适用于坡度为60～90°的岩质边坡，适合栽种灌草型、藤类植物；生态堆叠袋绿化技术适用于坡度为0～45°的土质边坡、土石边坡和岩质边坡，适合栽种灌草型、草本型植被。

表3 高速公路边坡绿化技术的适用范围

3.2 绿化技术选择

由于边坡的类型、施工难度和绿化目标不同，需要针对边坡的差异性选择不同的绿化技术，甚至需要多种绿化技术集成，才能完成特定边坡的绿化工程[6]。高速公路边坡绿化技术方案的选择建议如表4所示：0～30°的土质边坡和土石边坡，可选用覆土绿化技术或生态堆叠袋绿化技术；30～60°的土质边坡、土石边坡和岩质边坡，可选用高次团粒喷播绿化技术或高次团粒喷播绿化技术+植被混凝土喷播绿化技术；60～90°的岩质边坡，可选用飘台绿化技术或植生袋绿化技术。

表4 高速公路边坡绿化技术方案的选择建议

4 结语

高速公路边坡绿化效果受边坡坡度、边坡类型、地理气候条件和绿化方式等多种因素的影响，上述因素中唯有绿化方式可自行选择。因此，在编制高速公路边坡绿化技术方案时，选择合适的绿化技术对于提升边坡绿化效果尤为重要。

关于高速公路边坡常用绿化技术综合评价的研究结果表明：覆土绿化技术适用于坡度为0～30°的岩质边坡和土质边坡，高次团粒喷播绿化技术适用于坡度为30～60°的土质边坡、土石边坡和岩质边坡，植被混凝土喷播绿化技术适用于坡度为30～60°的土质边坡、土石边坡和岩质边坡，植生袋绿化技术适用于坡度为45～90°的土质边坡和岩质边坡，飘台绿化技术适用于坡度为60～90°的岩质边坡，生态堆叠袋绿化技术适用于坡度为0～45°的土质边坡、土石边坡和岩质边坡。实际应用时，还需要根据边坡类型、施工难度和绿化目标的差异，采用多种绿化技术集成，才能获得理想的绿化效果。