基于生态保护修复理论的广西岩溶地区公路设计应用

摘要：为推动生态保护修复高质量发展，文章根据广西岩溶地区的生态特点制定合适的公路设计方法，从公路设计中着重选取路线选线及路基边坡处理这两个指标，通过路线选线有效绕避岩溶地区，以及路基边坡处理对工程创面进行生态修复。同时，以凭祥中越跨境经济合作区互联互通一期工程为例，在该工程设计阶段，通过勘察测量设计相结合、走访调查沟通等方式，全面排查项目沿线岩溶溶洞，选择最优路线方案，完成对公路路线的“把脉”，并结合岩溶地区公路边坡特性，设计适宜的生态防护方式。该设计方法具有良好普适性，可为岩溶地区的公路设计提供参考。

关键词：生态保护修复理论；岩溶地区；路线选线；边坡生态修复

U412.3A200634

0 引言

广西岩溶地区的生态环境较为脆弱、工程地质条件较差且杂、岩溶病害多。公路工程常常面临受岩溶地质地貌影响从而容易形成公路路基不均匀沉陷、边坡滑塌等问题，这些问题限制岩溶地区公路工程建设及运营。同时，公路建设中常见的岩土边坡工程创面会对当地生态环境保护造成负面影响，因此边坡的生态防护尤为重要。为推动生态保护修复高质量发展，建设美丽广西，提出基于生态保护恢复理论，针对广西岩溶地区的生态特点制定合适的公路设计方法，为公路建设提供技术支持，是十分必要的。这样既可以保证公路工程的推进，又能践行“两山”理念。

本文旨在通过公路工程设计和岩溶地区生态保护修复研究，选取凭祥中越跨境经济合作区互联互通一期工程进行研究，将岩溶地区公路沿线因素加以调查和分析，在理论上为岩溶地区生态保护修复公路设计方法提供依据，为今后公路工程中的设计工作提供参考。

1 项目概况

1.1 项目概况

凭祥中越跨境经济合作区互联互通一期工程位于凭祥市东南面，路线起点K0+000位于凭祥市布沙村附近的浦寨大道上，起点往东距离省道S325线约700 m。路线从起点沿县道X466往弄怀方向延伸，终点位于弄怀检查站前，终点桩号为K2+668，全长2.668 km，实际建设里程为2.668 km。主要控制点为起点和终点。公路等级为二级公路，路基宽16 m，双向四车道。

1.2 地形地貌

项目位于广西西南部，以喀斯特地貌为主体，特点是山地多，平地少。本项目位于凭祥市境内，路线总体走向为南—北向，路线范围地形总体起伏较大，地势陡峭，沿线主要地貌类型属溶蚀山地地貌。路线起点高程约为310 m，终点高程约为435 m，相对高差为130 m。所经区域地形陡峭，穿过山谷、山腰等，自然坡角为25°～40°，局部为陡崖，山体最大高程gt;500 m。沿线大部分地段为白云质灰岩出露，局部沟槽为第四系残积土覆盖，地表为山地，植被发育，多灌木等。

1.3 地质条件

1.3.1 地层岩性

沿线出露地层为石炭系和第四系。岩性为厚层块状白云质灰岩及白云岩夹灰岩，表层岩体节理、裂隙发育，下部岩体完整，岩石坚硬。

（1）第四系人工堆积层（Qml）填土：K2+400路段，填土呈黄褐色，主要由碎石、粉质黏土组成，结构松散，成分不均匀，厚度变化较大，厚度为3～16 m，为附近场地平整堆填形成的填土，堆填年限为2～4年；K2+100～K2+160路段部分为老路基填土，部分为杂填土，主要由灰岩块石、黏性土组成，厚度为2～4 m，堆填年限为20～30年，结构较松散，稳定性较差；K2+160～K2+400路段为场地平整时的人工弃土，主要由灰岩块石、黏性土组成，厚度为3～16 m，K2+320一带较厚，厚度约16 m，堆填年限2～4年，尚未完成回结，结构较松散，稳定性差。

（2）第四系溶蚀残余堆积层（Qcl）：为碳酸盐岩风化产物，主要为黏土，褐黄色，呈硬塑状，土质不一，韧性及干强度中等，局部混灰岩碎石、块石，主要分布于沿线岩溶沟槽、盆地一带，厚度一般为1～3 m。

1.3.2 不良地质地带

路线内的不良地质主要为岩溶溶洞、浅层滑塌，沿线查明的特殊性岩土以人工填土为主。据现场地质调查，路线沿线岩溶较发育，多以裸露型岩溶为主，岩溶形态表现为地下溶洞、溶沟、地下暗河等，地表仅局部路段揭露溶洞、石芽、岩溶漏斗等。规模最大为K0+560右侧溶洞，洞口宽约15 m，高约5 m，洞深gt;100 m。

各种不良地质及特殊性岩土分布情况如下：

1.3.2.1 岩溶

据现场地质调查，路线沿线岩溶较发育，多以裸露型岩溶为主。岩溶形态表现为地下溶洞、溶沟、地下暗河等，地表路段表现为溶洞、石芽、岩溶漏斗等，规模一般较小。沿线岩溶发育路段主要为K0+500～K1+100段。K0+500处落水洞受岩体中的裂隙水流溶蚀而成，呈井状，宽约2 m，高约3 m，大量的地表雨水、生活排水从此处排向地下暗河。K0+560处溶洞洞口宽约15 m，高约5 m，洞身延伸长gt;100 m，洞底部少量的碎石、块石、黏性土充填。K0+670溶洞位于悬崖底部，洞口宽约4 m，高约6 m，洞身延伸长gt;40 m。K0+560、K0+670地段的溶洞对路线的影响较大，其余地段的溶洞规模短小，对路线影响较小。溶洞分布表见表1。

1.3.2.2 路堑边坡

根据现场勘察，边坡类型以岩质边坡为主，覆盖层厚度较薄，基岩多为白云质灰岩或夹灰岩。岩石较坚硬，一般表层岩体较破碎，节理、裂隙发育，下部岩体完整。基岩节理裂隙发育，岩体完整性较差，边坡的稳定性主要受岩体的产状、节理裂隙等因素控制。边坡的工程地质问题主要为岩体的小型崩塌与掉块，做好工程边坡防护设计是下一步的主要工程问题。

1.4 公路岩溶病害

公路岩溶病害可分为三大类：岩溶路基病害、岩溶桥涵病害、岩溶隧道病害。岩溶路基病害主要表现为：地表岩溶形态起伏和岩土不均匀组合造成的路基不均匀沉降、变形、甚至整体滑动；路基下潜伏溶洞顶板失稳引发路基塌陷；路基遭受岩溶水作用引发的滑动、塌陷变形、淹没破坏；路基下土洞塌陷引发路基下沉开裂、陷落等破坏；岩土不均匀组合边坡的泥流变形；边坡整体失稳；边坡落石、崩塌、掉块等。岩溶区桥涵病害主要表现为：作用于岩洞上的支承桩（墩）因洞体顶板破损而变形；深基涌水：基坑水位降低，出现周边地表塌陷、地面建筑受损等。岩溶隧道病害主要表现为：隧道基础悬空；隧道围岩失稳；隧道的突水突泥等。

岩溶地区工程地质复杂，公路工程经常面临岩溶病害等问题。这些问题限制岩溶地区公路工程建设及运营，因此本项目主要针对岩溶地区岩溶路基病害特点，提出公路设计方法，为公路建设提供技术支持。

2 生态保护修复

“山水林田湖生命共同体理念”来源于“新时代推进生态文明建设的六大原则之一”，其基本方案就是在生态建设和修复中以自然修复为主，与人工修复相结合。修复措施与原则包括：划定生态红线；功能区划合理；协调三生空间；保护优先，尊重自然规律；自然恢复与人工修复相结合。

为落实减少公路建设对广西岩溶地区生态环境的影响，采用生态保护修复理论。生态保护修复理论是指在开发利用自然资源的同时，采取一系列的生态保护和修复措施，以保护和恢复生态系统的功能和完整性。其主要目的是通过最小化人类干预和促进自然恢复过程来达到生态系统的可持续性目标。

生态保护修复理论下的公路建设基本思路是生态优化公路选线，依法依规避绕各类生态保护区域、环境敏感点，并注重保护生物多样性、湿地联通、生态修复工程创面和动物廊道建设。针对创面生态修复运用属地规律、草灌交替规律及生态学原理等筛选适宜的坡面植物，依照乔木灌木植草相结合的原则进行植物系统种群的构建，实施生物植被土壤同步恢复，使生态系统逐步恢复。

3 公路设计方法

生态保护修复是守护自然生态安全红线、促进生态系统功能改善的重要保障。岩溶地区公路设计应坚持生态优先、预防为主的原则，遵循自然规律，优先保护现有生态资源，提升生态系统质量和稳定性；应尽量绕开岩溶强烈发育地段，当线路条件受限只能通过岩溶地段时，应在充分查明岩溶地质的基础上，避重就轻，最大程度降低岩溶造成的危害，并提出适宜的处治工程措施［1］。

3.1 路线选线

在凭祥中越跨境经济合作区互联互通一期工程项目可研阶段，针对项目的特点，对城镇国土空间规划衔接、公路路线起终点、路线走向、控制要素点、自然条件、建设条件、公路现状等进行了广泛、深入和全面调查研究。对路线进行了现场踏勘，结合现代岩溶地区勘察技术，采用“天地空航拍三维实景+无人机激光雷达测设”技术、倾斜影像技术等，来实现更便捷、更精确、范围更广的探测，对项目岩溶情况进行充分勘察。在充分调查的基础上，对本项目可能的路线、路基、路面方案、项目建设的可行性、经济财务分析、技术及实施可行性进行深度的分析论证。从而成功完全避绕岩溶溶洞，为工程建设落实前期工作关键的一步。路线布线见图1。

3.2 边坡生态修复

在凭祥中越跨境经济合作区互联互通一期工程项目设计阶段，进一步优化可研方案，深化细化落实路线路基路面每一个方案，确定出推荐方案后，剩下突出的问题就是对不可避免的工程创面边坡进行生态修复设计。边坡攀爬植物防护如图2所示。

针对本项目石质边坡各自的具体情况，本边坡生态设计共采取了6种生态修复措施，具体如下：

（1）坡脚平台种植爬藤类植物：主要针对高度不高的裸露上边坡，本设计中在只有一级边坡且其平均坡高为2.0～5.0 m时采用。

（2）坡面燕槽+爬藤类植物：主要用于高度较高的裸露上边坡，适用于无主动防护网等防护结构，且上边坡高度达到一级顶部或二、三级甚至四级时。

（3）坡面板槽+爬藤类植物：主要用于高度较高的裸露上边坡，适用于已有主动防护网等防护结构，且上边坡高度达到一级顶部或二、三级甚至四级时。

（4）坡面喷播草籽复绿：主要用于土质边坡，是较为常见的生态修复措施。本设计中边坡大部分均为石质边坡，土质边坡较少，仅在下边坡为土质边坡时采用此法。该生态修复措施易于施工，易于检查和护理。

（5）坡面植被土石缝回填+种子肥料等：主要用于码砌边坡、干砌边坡等情况。本设计中存在多段已施工完毕的码砌下边坡，可采用此生态修复措施对码砌边坡面层进行绿植恢复。

（6）设置花坛，种植攀缘性藤蔓植物：主要用于一级挖方边坡平台，该生态修复措施易于施工，易于检查和护理。

4 结果与分析

4.1 路线选线

在岩溶地区选线时，应紧密联合勘察与设计，做到勘察设计为一体。在前期工作阶段，越早重视岩溶地区公路路线的勘察设计，越有利于项目的推进实施；再按不同设计阶段任务，适当深化选线程序及局部路线研究方案。路线选线方案应在工可阶段和初设阶段中充分论证分析，得出推荐方案。

4.1.1 可行性研究阶段［2］

路线需与规划衔接（国土空间规划、城镇总体规划、交通规划等），解决路线起终点，路线要素控制点的论证，路线走向方案拟定，并从经济、技术、生态保护等综合评价比选。勘察需进行外业考察，查明岩溶地貌特征、岩溶地下水规律、地层岩性、沿线筑路材料的分布等，对路线方案的工程地质做出初步评价，为路线选线提供技术支撑。

4.1.2 初步设计阶段

路线方案应着重考虑勘察报告查明的岩溶发育区、溶洞落水洞等分布、地下水分布等岩溶地质现象。路线方案需灵活设计采取跨越、绕避等措施，并以生态优先为主导，从工程地质、经济、安全、环境、运营等方面，对路线方案反复甄选评价，确定推荐方案。

4.2 边坡生态修复

4.2.1 岩溶地区边坡特点

岩溶地区边坡由于岩溶裂隙及雨水侵蚀，会导致路基边坡落石、崩塌、掉块，甚至沿裂隙面、层理面滑塌失稳。因此防治处理公路边坡岩溶病害成为公路生态修复过程中的一项重要关键点。

4.2.2 边坡生态防护设计

边坡生态防护设计应遵循乡土化和地带性原则、林灌草系统化原则。为了恢复生态环境的需要，应优先采用植物防护措施。目前已有的比较成熟的边坡绿化防护设计方法有：（1）客土喷播技术，这是当前比较先进的岩石边坡绿化方法，可使种植困难的岩石边坡得以绿化，达到恢复自然、调整景观、保护环境的功效；（2）三维植被网，三维网的主要功能是帮助草根在自然水流冲刷的情况下更好地固定在边坡上，让植草顺利生长，从而保障边坡绿化的效果；（3）植被混凝土护坡绿化，结合目标边坡特点、当地土壤条件、气候水文、周边生物植物生态结构，以草灌藤搭配的原则选择混合植绿物种，试验配置比例调配植被混凝土，覆盖绿化边坡。

5 结语

工程实践证明，从设计源头上保障项目建设合法合规是必要的，主要通过前期收集资料，深入现场勘探调研，积极沟通相关部门等方式，全面排查项目沿线岩溶情况，并在生态保护修复的理论上，选择对岩溶地区生态影响最小的路线方案，完成对公路路线的“把脉”，同时对项目提出生态保护设计要求，为公路的后续设计、施工建设、运营养护打通生态命脉。

针对岩溶地区公路边坡的生态修复，采用坡面燕槽+爬藤类植物的方法，制造适宜植被生长的环境，种植以常青藤、爬山虎等爬藤类植物为主的植被，恢复边坡原有样貌及当地生态系统的稳定性，使植被能够长期稳定生长。

本文主要以凭祥中越跨境经济合作区互联互通一期工程为例，在生态保护修复理念下，对岩溶地区的公路设计进行研究，从路线、边坡、生态保护修复等方面探讨了公路与生态保护修复问题，提出了岩溶地区公路设计方法：设计阶段中从可研开始始终贯彻生态保护理念，着重地质勘察，摸清岩溶发育情况，避绕岩溶溶洞等不良地带，考虑工程创面生态修复，结合边坡特点，在当地植被生态系统的基础上，选取边坡生态防护形式，进行生态修复。

参考文献：

［1］DB4201/T 632-2020，岩溶地区勘察设计与施工技术规程［S］.

［2］DB52/T 1336-2018，贵州岩溶场地岩土工程勘察技术规程［S］.