公路建设中“生态技术”方案的选择与应用.doc

公路建设中“生态技术”方案的选择与应用 摘要：随着我国水土保持法的实施和“生态环境”要求的提高，公路建设中应用“生态技术”治理边坡的工程越来越多。但是，由于跨专业、无规范化标准的原因，使得建设单位、设计部门在具体方案的选择上受到较大限制，造成大量人、财、物的浪费和重复建设。本文通过笔者多年的研究和实践应用，力求在方案的选择和成本与功能的对比上，提出一些建议，以供相关工程人员参考。 关键词：边坡治理生态环境香根草技术普通绿化挂网喷播功能与造价 1.前言 公路建设过程中，不可避免地会产生许多因开挖或填方所形成的边坡，特别是在南方地区的丘陵地带，形成的边坡更是占了很大的比例。如何治理这些边坡，成为公路建设的一个重要组成部分，传统的工艺多是采用浆砌石挡墙、砼拱杆、锚杆（桩）或喷浆固坡等硬性的土工工程措施以及少量的路树绿化。 随着社会经济的发展，公路建设已不仅仅只是考虑投资的经济效益和绿色景观的社会效益，更需要考虑水土保持的生态环境效益。因此，“生态技术”方案成为公路建设中一项新兴的应用学科得到规划设计者的重视。然而，由于跨专业、跨学科的因素，许多设计误将普通绿化当做水土保持应用，因而出现更多的重复投资，从而导致工程预算误差过大，更为后期的公路养护管理带来较多的麻烦和维护费用。 笔者从植物学的角度介绍“生态技术”中的几种不同方案，以供规划设计者参考。 2.生态技术的概念 “生态技术”指的是在工程建设中采用相关的生态植物（如不同的乔、灌、草、藤等），在特定环境条件下混合配置后，对开挖或填筑所形成的边坡进行植被恢复的一种综合技术应用方案，它包含了绿化景观、固土保水、防止浅层滑坡、塌方等生态环境保护的基本内容。 3生态技术的种类 在目前的公路建设中，可供选择的生态技术方案大体有“普通绿化”、“普通喷播”、“挂网喷播”、“香根草技术”和“干根网状护坡”等五种，以下分别介绍其内容和特点。 3.1普通绿化（铺贴草皮） 3.1.1内容 指在相对平缓和规整的土质边坡上铺贴草皮，使之快速达到绿色景观的一种绿化技术方案。 3.1.2实用范围 土质边坡稳定、平缓、规整，土壤营养成分中等水平，无特殊要求的普通绿化带。如高速公路中央隔离带、公路土质下边坡等地方。 3.1.3主要材料 冷季型草坪或暖季型草坪，如北方地区的混合型草坪草、南方地区的台湾草、马尼拉草等。 3.1.4特点 施工方法简单、快速； 成坪时间快、景观效果明显； 工程造价成本低，单位造价约为612元/m2。 3.1.5不足 固土保水能力低，容易被雨水冲走； 铺贴时与土壤接触不紧密，易干枯死亡； 在坡度较大或岩石较多的地方不能使用。 3.2普通喷播 3.2.1内容 指在不易铺贴草皮、有一定坡度比或强风化岩石地区，采用草种、粘合剂、营养液、纤维质等物质混合后喷播植草的一种技术方案。 3.2.2实用范围 土质边坡稳定、有一定坡度、但不规则，土壤和强风化岩石成分较多，土质营养成分要求不严。如公路两则未经平整的普通边坡等地方。 3.2.3主要材料 冷季型草种或暖季型草种（如黑麦草、早熟禾、高羊茅、百三叶、百幕大草、百喜草、弯叶画眉草等）、粘合剂、纤维质、保水剂及营养液等。 3.2.4特点 施工工艺简单、对施工区土壤的平整要求不高； 景观效果整齐、统一； 根据业主的要求，成坪时间快慢和功能可以选择和调整； 工程造价成本低，单位造价约为510元/m2。 3.2.5不足 固土保水能力低，容易形成径流沟和侵蚀； 施工单位容易偷工减料做假，形成表面现象； 因品种选择不当和混合材料不够，后期容易造成水土流失或冲沟。 3.3挂网喷播 3.3.1内容 指在弱风化的岩石地区，且工程面大于70的高陡边坡上采用挂网（土工网、铁丝网等），再将草种、纤维质、营养基质、保水剂等物质混合后高压喷植草坪的一种技术方案。 3.3.2实用范围 弱风化岩石边坡、坡度陡峭大于70以上，土壤和营养成分极少。如开挖的岩石边坡等地方。 3.3.3主要材料 铁丝网、土工格、固钉、草种（同普通喷播）、粘合剂、纤维质、保水剂、营养液及泥碳土等。 3.3.4特点 施工技术相对较难，工程量较大； 解决了普通绿化达不到的施工工艺效果； 不受地质条件的限制。 3.3.5不足 喷播的基质材料厚度较薄，被太阳照晒后容易“崩壳”脱落； 喷播的基质材料厚度较厚，重量过大，则挂网容易下掉； 工程造价较高、投资较大，单位造价约为60110元/m2。 3.4香根草技术1 3.4.1内容 指由香根草与其他根系相对发达的辅助草混合配置后，按正确的规划和设计种植，再通过约60天专业化的养护管理后，很快形成高密度的地上绿篱和地下高强度生物墙体的一种综合应用技术。国内外简称“VGT”（VetiverGrassTechnology）方案。 3.4.2实用范围 不稳定边坡，坡度较大介于2070之间，表层土易形成冲沟和侵蚀、容易发生浅层滑坡和塌方的地方。如山区、丘陵地带开挖或填方所形成的上、下高陡边坡。 3.4.3主要材料 香根草、百喜草、百幕大草、土壤改良剂、香根草专用肥等。 3.4.4特点 根系发达、高强，抗拉和抗剪强度分别为80Mpa和25Mpa2，能防止浅层护坡与塌方； 生长速度快、拦截能力强，能减少裸露表土73%的地表径流，拦截98%的泥沙2； 极耐水淹（完全淹没120天不会死亡）、固土保水能力强； 叶面具有巨大的“蒸腾”作用，能尽快排除土壤中的饱和水； 无性繁殖特点、不会形成杂草；施工不受季节影响； 工程造价适中，比传统浆砌石略低，单位造价约为3040元/m2。 3.4.5不足 地上绿篱较高、缺少草坪的景观效果； 不耐阴、不能与乔木套种； 只适合长江以南的地区应用。 3.5干根网状护坡3 3.5.1内容 指将适宜的树干材料呈网状间断横卧埋入边坡土中，入土部分干材两侧生根，暴露部分萌芽成林，以起到边坡防护效果的一种技术方案。 3.5.2实用范围 干旱、少雨、缺水的土质边坡，土壤条件相对较好，不受坡度大小影响，但受施工季节影响。如北方和西北地区的公路土质边坡。 3.5.3主要材料 适合当地物种的乔、灌木。如柳树、杨树、榕树类或沙棘、红树等，以及相应的营养肥料。 3.5.4特点 施工方法简单、网眼大小易控制； 材料存活率较高、生长发育快； 造价适中，单位造价约为1520元/m2。 3.5.5不足 材料选择和贮存较麻烦，基本技术要求高； 固土护坡效果体现的时间相对上述VGT方案较长； 施工受季节的影响较大。 4生态技术方案的选择4 上述五种生态技术方案在公路建设中的应用具有很强的专业性，因此在方案的选择上有较大的不同。同时，由于这五种方案的选材不同、施工工艺不同，其产生的生态功能效益有着本质上的区别。 其中，第一、第二及第三种方案是普通的绿化景观方案，仅具有美观的价值，而第三种方案由于受地质条件的制约，使得其施工工艺相对较难，因而其施工成本远大于第一、第二种方案。 第四、第五种方案则是抗滑护坡和水土保持方案，其不仅具备恢复植被和绿色景观的内容，更重要的是具有固土保水和防止浅层滑坡与塌方的功能。 在公路建设中下列三点是选择具体方案的基本要素。 4.1地质地形条件选择 4.1.1地质条件良好、地形不复杂、坡度比较平缓、土壤成分较多的地方，通常可选用第一、第二种生态技术方案（铺贴草皮与喷播绿化）。 4.1.2地质条件差、弱风化或未风化岩石多、坡度大于70以上的地方，常采用第三种生态技术方案（挂网喷播）。 4.1.3介于上面两者的地质地形条件下，可选用第四、第五种生态技术方案（香根草技术与干根网状护坡）。 4.1.4地质条件不稳定、容易出现浅层滑坡或塌方的地方，可以选择第四种生态技术方案香根草技术，以部分替代或完全替代传统的浆砌石挡墙、菱型水泥拱杆或固体喷浆护坡工艺。 4.2生态功能条件选择 4.2.1绿化景观效果：通常选用第一、第二、第三种生态技术方案。 4.2.2水土保持效果：可以选择第二、第四、第五种生态技术方案，其中第二种方案中主要是调整植物品种，选用具有水土保持功能的草种。 4.2.3固土护坡效果：可选择第四、第五种生态技术方案，但，其中第四种方案常用于长江以南的地区，而第五种方案则常用于北方或西北地区。 4.2.4防治浅层滑坡与塌方：只能采用第四种生态技术方案香根草技术。 4.3工程造价选择 前面第三章节中几种生态技术方案的工程造价是保质保量的基础价格，它包含了基本的材料、人工、税费和利润成本以及施工难度与设计调整的幅度范围（但未包含植物材料的死亡损耗和远程施工的费用）。因此，可供在工程项目建设中的设计和预算时参考。若施工单位在投标报价时低于该幅度范围，则必然在施工中发生偷工减料的行为（后面施工监理中详论），生态技术方案的质量必然得不到保证。因此，工程造价的选择，也是生态技术方案选择和应用成功的一个重要指标。 5生态技术方案的应用 5.1工程造价确定 当生态技术方案选定以后，在具体的应用过程中，可根据具体施工点的工程情况（如气候、季节、土质、营养、边坡比、施工难度、附近水源及交通等）确定工程造价，个别地质地形条件较差、施工难度太大的地方，其工程造价会超过前面的基础分析价。 5.2施工单位选择 目前，应用生态技术方案的施工单位比较杂乱，许多都是园林绿化单位，虽拥有绿化资质和一定的绿化工程经验，但由于公路建设中地质结构的复杂性以及应用生态技术的学科交叉性，普通的园林绿化单位对工程建设中开挖和填方所形成的不稳定边坡，缺乏工程技术方面的专业知识，因此，在施工工艺和兼顾技术方面很难达到一个新的水平。为此，在施工单位的选择上，建议适当放宽条件，不要过度重视资质，应以经验和业绩为主，同时考察其技术理论的依据和原理，并重点审核其提供的施工方案与质量标准的保证。 5.3施工方案审核 因设计部门、业主单位和监理单位暂时对生态技术方案的完整理解不深，因此，提出的质量技术标准还不完善，这对生态技术方案的应用有一定程度的影响。但是，通过与施工单位的专业技术沟通，对该技术的应用有较大的帮助，特别是加强对施工单位提供的施工方案进行审核和了解，可以协助业主和监理单位正确应用生态技术方案。更为重要的是可以通过施工方案，在日后对工程质量进行技术检定时，提供有利依据。因此，施工方案的审核是目前在公路建设中选择施工单位的一个重要指标。 5.4专业养护管理要求 同样，生态技术方案中施工后的专业养护管理是一个极其重要的内容，植物学界的一句专业俗语“三分种植、七分管理”充分说明了生态技术的特殊性。普通的种植技术，任何一个农民或民工都可以完成（更不用说园林绿化公司了），然而，生态技术方案的整体功能实现，则必须有专业化的养护管理过程。过去许多生态技术方案的应用失败，既不是技术方案的问题，也不完全是方案中的品种选择问题，而更多的是专业养护管理问题（同时，该过程也恰恰是许多施工单位偷工减料的过程）。因此，专业养护管理要求也是生态技术方案应用的一个重要技术指标。 6生态技术工程施工监理 在目前的公路建设中，并没有生态技术的专业施工监理单位，一般都是由土工建设的工程监理单位代为监理。由于跨专业的原因，的确使监理单位很难真正做好本职工作，同时也为个别不良施工单位偷工减料提供了方便，以至于表面上生态技术方案的投资大大降低成本，而实质上则造成生态技术方案的不可行或工程建设中多次出现重复投资的不良现象。 但是，非专业的施工监理工程师只要注意以下几点，仍然可以保证生态技术方案的成功应用。 6.1施工工艺监理 首先了解施工单位的技术背景和提供的施工工艺方案，并在其实际施工过程中随时抽查和核对其施工的方式方法，以及其施工的具体步骤与相应的技术指标。 6.2工程材料监理 该监理是一个重要内容，特别是在喷播技术应用中最容易出现材料短缺的现象，个别不良施工单位往往在喷播液中少放、甚至不放足粘合剂、保水剂、营养物质等，仅用水和种子就喷播在施工面上。因此，在监理时应在其喷播前检查其配制的喷播液，施工后则在工程面上检查其喷播的材料种类和材料比例。而在其它的生态技术方案中主要是检查其材料的种类问题。 6.3材料用量监理 这理主要是指在施工前和施工后，检查其工程材料用量是否达到其设计中的数量，当然，由于植物具有生命现象，移植后需要相应的生长过程。因此，应结合专业养护管理过程进行观测，在专业养护管理结束后，基本可以观测到材料的准确用量。 6.4材料质量监理 该监理有一定程度的难点，非专业的监理工程师很难了解和掌握植物材料的质量。但是，一般情况下，因植物都具有生命特征的特殊原因，施工单位不敢、也不会明显使用质量不合格的植物品种和营养物质。这与土工工程的材料质量监理有较大的区别。因此，监理的重点是植物品种的生长发育情况和辅助材料（如挂网喷播中的网材）的规格、型号及强度等。 7生态技术工程质量标准 生态技术工程是近年来在公路建设（含水利、水电工程建设）中新兴的一项边缘学科技术，至今为止还没有相关的工程质量检验标准。这的确为设计单位、业主单位和监理单位在鉴定工程质量方面带来许多困难。也为个别不良施工单位投机取巧提供了方便条件。为此，笔者就植物学范畴和多年在工程建设中应用“生态技术”的经验总结，归纳如下的几个指标，暂时作为企业的质量标准，以供相关人员参考和借鉴（其中的时间和指标均表示是在春、夏、秋季施工，而冬季施工其指标体现顺延3090天）。 7.1普通绿化 7.1.1植物存活率：施工2030天后，植物返青率达到80%，存活率达到90%；养护管理期结束，植物返青率为90%，存活率为98%。 7.1.2植物覆盖率：施工结束覆盖率为98%，养护管理期结束无死亡现象。 7.1.3植物营养状况：植物叶片色泽鲜艳亮丽、叶体保满，无枯黄或异色，生长发育茂盛。 7.1.4植物根系要求：草皮与土壤完全相贴，无中空现象。 7.1.5应用功能要求：养护管理结束后达到绿色景观效果。 7.2普通喷播 7.2.1植物存活率：施工1015天后，种子开始发芽，30天后存活率达到90%，养护管理期结束，存活率为100%（冬季施工混播冷季型草种同理）。 7.2.2植物覆盖率：养护管理结束后达到100%，无遗漏现象。 7.2.3植物营养状况：草坪生长发育茂盛，整齐有序、叶片色泽均匀，无高低不等的凸凹现象和颜色不同的现象。 7.2.4植物根系要求：无 7.2.5应用功能要求：养护管理结束后达到绿色景观效果，无径流沟和冲沟出现。 7.3挂网喷播 7.3.1植物存活率：与普通喷播相同。 7.3.2植物覆盖率：同上 7.3.3植物营养状况：同上 7.3.4植物根系要求：同上 7.3.5挂网材料要求：固钉坚实、网体不能松动，营养层厚度不能低于3cm。 7.3.6应用功能要求：养护管理结束后达到绿色景观效果，无径流沟和冲沟出现，网体无“崩壳”现象。 7.4香根草技术 7.4.1植物存活率：施工30天后，植物返青率达到70%，存活率达到85%，专业养护管理结束后，植物返青率为90%，存活率为95%。 7.4.2植物覆盖率：专业养护管理期结束，技术体系内的植物覆盖率平均为80%（主要品种香根草是垂直生长、其功能是护坡）。 7.4.3植物营养状况：体系内的植物生长发育茂盛，叶色鲜艳、根系发达粗壮，香根草分蘖量多，平均为57个以上。 7.4.4植物根系要求：专业养护管理期结束，香根草根系平均深度为50cm，叶片高度平均为80cm，体系内百喜草的根系长度平均为25cm，百幕大草的根系平均为30cm。 7.4.5应用功能要求：初步具备浅层抗滑护坡的功能，无冲沟和径流沟出现，能抵抗40mm以下降雨量和水流速度为2.57m/s以下的冲刷与浸泡5。 7.5干根网状护坡 7.5.1植物存活率：施工15天后，新芽开始出现，存活率100%，养护管理期结束，其返青率为90%，存活率为100%。但在冬季不能施工。 7.5.2植物覆盖率：因工艺和材料不同，故在养护管理期结束后，植物覆盖率较低为50%，但干梢已萌发30cm以上。六个月后，干梢平均高度212.6cm，平均地径2.9cm。 7.5.3植物营养状况：植