山区公路项目生态护坡情况调查及养护建议分析

2023-12-06秦泉

交通科技与管理 2023年22期

秦泉

（长治市协成公路养护工程有限公司,山西长治 046000）

0 引言

近年来，随着经济的不断发展，高速公路建设日益完善，逐步延伸至偏远山区地带，有效推动了山区经济繁荣。但随之也带来了生态破坏、水土流失等问题。尤其对于公路边坡而言，土体裸露且坡度较大，极易引发冲刷破坏、失稳、坍塌等现象，威胁边坡安全。因此，为有效改善边坡生态环境、增强边坡稳定性，加强边坡生态防护尤为重要。相较于普通工程防护，生态防护不仅能有效提升边坡稳定性，且能产生良好的景观、生态效应[1]。鉴于此，该文针对山区公路项目生态护坡情况调查及养护建议进行分析，并提出了具体的养护建议，具有重要意义。

1 生态护坡物种及边坡状况调查

调查区域地处某省西南山区，沿线地形以山地丘陵为主，地面落差大，为典型的亚热带湿润季风气候，土壤类型以黄土为主，植被类型多样。

1.1 植被物种

针对该地区三条现役公路沿线植被物种分布情况进行调查，全面统计公路边坡植被类型、高度、分布状况相关信息，并根据外形条件对植被进行分类[2]，各种植被类型和数量如表1 所示。

表1 调查区边坡植被统计

通过调查统计发现：

（1）该地区共有植被种类69 种，分为38 科，其中包含植被类型较多的科主要有菊科（9 种）、蔷薇科（6 种）、禾本科（5 种）、豆科（5 种）等，占比高达36.23%，说明此类植被较为适应当地自然环境，适合边坡生长。

（2）草本植被与灌木种类数量为50 种，占比为72.48%，植被较高，生长状况良好，说明二者组合较为合理，比较适合边坡生长。

（3）藤本植物、乔木共有19 种，所占比重较小，为27.52%，乔木数量相对较多，其中，藤本植物主要附着于挡土墙及石质边坡表面，而乔木则主要分布于土质稳固的边坡表面。

现状公路边坡护坡植被通过施工阶段种植和运营阶段当地植被更替，逐步发展为菊科、蔷薇科、禾本科、豆科植被，并普遍采用草灌组合模式进行栽植[3]。

1.2 边坡状况

经调查统计、归类，获得了该地区一些具有代表性的生态护坡运营情况和适应当地生长习性的优质植被类型。共计调查14 处代表性边坡，其中，土质、石质边坡分别为11 处和3 处。土质边坡生态护坡类型较多，并且植被种类繁多，以草、灌为主，局部分布少量乔木，植被覆盖率较高，具有良好的景观和防护作用。石质边坡主要采用客土喷播技术进行防护，施工难度大，植被类型少，以草本植被为主，灌木为辅，相较于土质边坡，其植被覆盖率较低，景观及防护作用大大降低。其根本原因在于石质边坡土层较薄，需进行客土喷播处理，植被生长条件较差，对植被适应性要求更加严苛。

2 生态护坡固坡效果及影响分析

结合公路生态护坡调查情况，对边坡水毁原因实施分析，根据植被生长习性、护坡稳定程度等各方面因素，合理确定护坡方案，并科学配置植被物种[4]。

2.1 边坡水毁成因

通过调查可知，该地区属亚热带湿润季风气候，由南向北降雨逐渐减少，总体呈现南部山区降雨多、北部丘陵降雨少的特征，并且6—7 月份降水极为丰富，年降水量超过1 500 mm，调查发现此公路运营期间，边坡病害集中出现在6—8 月份。因此，降雨是造成公路边坡病害的根本原因。

2.2 植被固坡机理

公路边坡采用植被进行防护加固，其主要机理为利用植物茎叶水文效应及根系力学效应增强边坡稳定性。其中，植被水文效应在于其茎、叶能有效阻挡雨水，显著降低雨水渗透作用，并能减缓地表水流速率，避免造成冲刷破坏[5]；根系力学效应主要在于植被根系与边坡土体形成复合结构，起到加筋和锚固作用，显著增强边坡整体稳定性，详细图示如图1 所示。

图1 植被固坡机理

2.3 植被对边坡稳定的影响

植被护坡能显著提升公路边坡稳定性，但其也具有诸多缺陷。植被类型、生长习性、自然环境、边坡类型等均会在一定程度上影响植被护坡效果，相较于污工护坡体系，其对边坡稳定性提升程度较为有限。尤其对于植被栽植初期阶段，其覆盖程度相对较低，植被根系分布较浅且较为稀少，短时间内难以达到稳固土体的目的；植被根系深度达不到边坡滑动面位置，无法起到加固土体、防治滑坡的作用。此外，对于石质边坡而言，植被生长条件较差，根系难以深入，而少数根系较为发达的植被又容易对岩体造成破坏，影响结构整体性[6]。

结合该地区边坡水毁病害调查结果，对于高大边坡，栽植乔木时其失稳概率更高，主要是由于乔木高度较高、自身重量较大，但根系较为浅短、锚固作用不足，在风雨作用下乔木稳定性较差，将其自身风力传递至边坡内部，显著增大边坡荷载作用，提高失稳风险。同时，乔木数量越多，边坡载荷越大，稳定性越差。所以对于坡度较大的边坡，不得采用乔木进行防护。

植被与工程措施联合护坡方式，相较于单一的工程防护，优势更加显著。主要表现在以下方面：

（1）采用植被对边坡进行防护，可有效改善边坡环境，显著降低施工成本。

（2）随边坡运营年限的不断增加，工程防护会出现混凝土脱落、钢筋腐蚀等病害，导致边坡稳定性下降，而植被护坡则随时间推移，植被根系更加发达，加筋及锚固效果显著增强，有效提升护坡效果[7]。

（3）植被护坡为植物生长提供优良条件，既能有效防止边坡水毁破坏，还能改善生态环境，实现公路建设与生态环境的和谐发展。

2.4 植被对生态环境的影响

植被作为生态环境最重要的组成部分，具有净化空气、涵养水源、改善土质等效用。各种植被对生态环境的影响存在显著差异，充分了解各种植被的生活习性、生态效用，对合理选择护坡植被类型、有效提升护坡效果，具有十分重要的作用[8]。根据调查结果，该地区现役高速公路出现病害植被护坡，通常环境条件较差，对植被适应性要求较高，科学选择本土植被对公路边坡实施防护尤为重要。该区域主要草、灌植被适应性情况，如表2所示。

表2 调查区主要草、灌植被适应性评价（Ⅰ-优，Ⅱ-良）

从表2 可知：

（1）调查区内小蓬草、五节芒、狗尾草等草本类植物抗寒、抗旱、抗贫瘠性能较为突出，其根系较为发达，适应能力强，能改良土壤，防止水土流失；能有效改善重金属破坏的土体，提升土壤品质；此类草本植被长势良好，极易形成单一种群，降低整体景观效果。

（2）调查区内紫穗槐、胡枝子、火棘等灌木植被抗寒、抗旱、抗贫瘠性能较为突出，其根系较为发达，适应能力强，且能有效防止水土流失；紫穗槐生长能力突出，能够用于生态恢复；胡枝子不仅能够提升土壤肥力，且能有效改善土壤品质；火棘不仅能够吸收CO2、SO2释放O2，且能起到降温除尘的作用，净化空气，显著提升空气质量；刚竹抗寒、抗旱性能优良，但抗热、抗贫瘠性能略差，对土壤品质要求较高，具有优良的截流作用[9]。

由此可见，本土草、灌植被抗旱、抗贫瘠及抗热性能显著，对道路边坡土壤、水文及气候等环境条件适应性较强，能够用于边坡生态防护[10]。而对于小蓬草、五节芒、狗尾草等草本植被，由于其根系较为发达，适应性较强，并能有效改善重金属破坏的土体，但因其长势迅猛，极易形成单一种群，对植被多样性造成不利影响，降低整体景观效果。因此，实际边坡生态防护时，应合理减少小蓬草、五节芒、狗尾草等草本植被栽种量，并科学强化后续监测，避免形成单一种群；紫穗槐、胡枝子、火棘、刚竹等灌木植被性能优良，可根据具体情况合理选用，但需特别注意，刚竹对土质要求较高，应合理种植。