（环境工程专业论文）山区公路边坡生态保护与植被恢复技术研究.pdf

摘要 随着我国公路建设步伐的加快，公路生态环境受到严重影响。本论文从山区公路 边坡的特殊性、生态保护的重要性、工程防护的缺陷性入手，提出采用边坡生态防护 技术来保持山区水土、稳定坡体。 论文分边坡生态防护方式、植被建植技术两个部分对山区公路边坡生态防护技术 进行了阐述。首先，将山区公路边坡生态防护方式进行了归纳，分析了主要方式的特 点和适用范围，提出从质地、坡度、坡面侵蚀情况、费用等方面进行方式的选择；然 后，从物种选择、植物助长方面对植被建植技术进行了研究，提出了简易可行的五步 选种方法；接着，分别以黄土地区山区、秦岭山区的边坡生态防护为实例进行了说明； 最后，从景观的角度探讨了山区公路边坡生态防护的协调，提出了协调原则和具体要 求。 【关键词】：山区公路边坡边坡生态防护植被建植技术公路景观协调 a b s t r a c t w i t ht h eq u i c kd e v e l o p m e n to fh i g h w a y si no u rc o u n t r y ，t h eh i g h w a ye n v i r o n m e n ti s b e e ni m p a c t e ds e r i o u s l y t h ep a p e rb e g i n sw i t ht h ep e c u l i a r i t yo ft h es l o p ei nt h eh i g h w a y o fm o u n t a i na r e a 、t h ei m p o r t a n c eo fe n v i r o n m e n tp r o t e c t i n ga n dt h e i m p e r f e c t i o n o f e n g i n e e r i n gp r o t e c t i o n ，i n t r o d u c e saw a yw h o s en a m ei sb i o t e c h n i q u et om a i n t a i nw a t e ra n d s o i l ，a n dt os t a b i l i z et h es l o p e t h ep a p e rs t a t e st h es l o p eb i o t e c h n i q u ef r o mt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ee v e r ym o d eo f s l o p eb i o t e c h n i q u ea n dt h et e c h n o l o g yo fv e g e t m i o nc o n s t r u c t i o ni nd e t a i l f i r s t l y ，i t c o n c l u d e st h es l o p e b i o t e c h n i q u e ，a n a l y z e si t ss p e c i a l t i e s a n da p p l i e ds i t u a t i o n ，p u t f o r w a r d sam e t h o dt h a tc h o o s i n gt h es l o p eb i o t e c h n i q u em o d ef r o mt e x t u r e 、g r a d i e n t 、t h e s l o p ec o r r a d e 、e x p e n s ea n ds oo i l ；s e c o n d l y ，i ti n v e s t i g a t e st h a tt e c h n o l o g yo fv e g e t a t i o n c o n s t m c t i o nf r o mt h es e l e c t i n gs e e da n dt h eh e l p i n gg r o w ，p u tf o r w a r d sam e t h o dt h a t s e l e c t i n gt h es e e d t h i r d l y ，i tu s c st h ee x a m p l e so ft h es l o p eb i o t e c h n i q u ei nl o e s sp l a t e a u a n dq i n l i n gm o u t a i nt o i l l u m i n a t e l a s t l yt h ep a p e rd i s c u s s e st h ec o o r d i n a t i o nw i t ht h e s l o p eb i o t e c h n i q u ea c c o r d i n gt ot h el a n d s c a p e ，g i v e st h ec o o r d i n a t i o np r i n c i p l ea n dt h e p a r t i c u l a rd e m a n d k e yw o r d s ：s l o p ei nt h eh i g h w a yo fm o u n t a i na r e a ， b i o t e c h n i q u e ，t e c h n o l o g yo fv e g e t a t i o nc o n s t r u c t i o n h i g h w a yl a n d s c a p e ，c o o r d i n a t i o n 一、公路发展概况 第一章绪论 第一节提出的背景 2 0 世纪9 0 年代以来，我国的公路建设进入快速发展阶段，尤其是高等级公路的 建设：1 9 9 5 年全国公路总里程为1 1 5 7 0 万公里，到2 0 0 4 年底，已达1 8 5 6 0 万公里， 居世界第4 位；其中高速公路3 4 2 万公里，居世界第2 位。公路密度由改革开放初期 的9 1 公里百平方公里提高到现在的1 8 9 公里百平方公里，全国所有的县、9 9 6 的乡镇和9 1 9 的行政村都通了公路。 我国公路网的布局分为三类，一类1 2 条，由北京向全国放射，编号为1 0 1 1 1 2 ， 计长2 3 5 万公里；二类2 7 条，南北走向的纵线组成，计长3 7 1 万公里，编号为2 0 1 2 2 8 ：三类2 9 条，由东西向横线组成，计长4 6 2 万公里，编号为3 0 1 3 3 0 。共计干 线6 8 条，总长1 0 6 0 万公里。 根据以上规划并考虑其他相关因素确定的总长约3 5 万公里、纵贯东西和横穿国 境南北的国道主干线“五纵七横”1 2 条( 如图1 1 ) 正在加紧建设中：它贯通首都和 直辖市及各省( 自治区) 省会城市，将人口在1 0 0 万以上的所有特大城市和人口在5 0 万以上大城市的9 3 连接在一起，使贯通和连接的城市总数超过2 0 0 个，覆盖的人口 约6 亿，占全国总人口的5 0 左右，是我国公路的主要干线。 我国还将建成布局为“7 9 1 8 ”的高速公路网络( 如图1 2 ) ，即7 条射线( 北京 上海、北京台北、北京港澳、北京昆明、北京拉萨、北京乌鲁木齐、北京 哈尔滨) 、9 条纵线( 鹤岗大连、沈阳海口、长春深圳、济南广州、大庆广 州、二连浩特广州、包头茂名、兰州海口、重庆昆明) 、1 8 条横线( 绥芬河 满洲里、珲春乌兰浩特、丹东锡林浩特、荣成乌海、青岛银川、青岛兰州、 连云港霍尔果斯、南京洛阳、上海西安、上海成都、上海重庆、杭州瑞 丽、上海昆明、福州银川、泉州南宁、厦门成都、汕头昆明、广卅f 昆明) ， 总里程8 5 万公里。 图1 1 国道主干线“五纵七横” 图1 2 “7 9 1 8 ”高速公路网 2 我国是一个多山的国家，据统计，山地丘陵约占全国土地面积的4 3 。如果把高 山、中山、低山、丘陵和崎岖不平的高原都包括在内，山区的面积要占全国土地面积 的三分之二以上。众多的山地使得我国的公路几乎是绕山修成，比如主干线中的“五 纵”就几乎囊括了全国所有的山脉和名山( 如表1 1 ) 。 “五 纵”表1 1 路线简称 经过地形 途经主要山脉或名山 东北平原、吉辽东部山地、山东山地、华北小兴安岭、长白山、泰山、南雁 同三线 平原、长江中下游平原、浙闽粤沿海山地荡、武夷山脉、南岭、五指山 京福线华北平原、长江中下游平原、江南丘陵泰山、大别山、庐山、武夷山脉 太行山脉、大别山、嵩山、衡山、 京珠线华北平原、长江中下游平原、江南丘陵 南岭 内蒙古高原、黄土高原、四川盆地、云贵高 阴山山脉、太行山脉、五台山、 二河线华山、秦岭、大巴山脉、横断山 原 脉、峨眉山、大凉山 渝湛线四川盆地、云贵高原大娄山 随着我国公路的快速发展和向西推进，山区公路一定更是公路建设中的重点。 二、山区公路边坡的特殊性 山区公路边坡带状分布，具有明显的地域性。其特点可以归结为：填挖量大、坡 度大、植被的自然恢复力低、对公路环境影响大。 山区公路边坡多半是表层含土少的石质边坡( 主要是路堑边坡) 和土石混合边坡 ( 路堑、路基边坡皆有) 。在不扰动的情况下，它们或者比较坚固稳定，有着完美的 植被覆盖，或者早已岌岌可危，酝酿着或大或小的灾害。在山区公路建设中，边坡工 程要满足公路线形的要求，其填、挖作业可能较大。 山区公路边坡多呈高路堤、深路堑或半挖半填形式，这些沿坡脚、坡腰通过的线 路，由于破坏了坡体原始的稳定状态，边坡上的岩石、土壤遭风化或水流动冲击、渗 透，往往会发生塌方现象，造成道路的破坏或堵塞。由于边坡高陡，雨水、雪水将更 大速度地汇集成溪流，造成沟蚀( 细沟侵蚀、浅沟侵蚀、切沟侵蚀、冲沟侵蚀) 、片 蚀( 溅蚀、面蚀) ，很可能导致滑塌、崩塌、滑坡等；山体突起使得风的影响显著， 一方面风化加快了公路边坡的侵蚀，另一方面大风吹得山石不断剥落、溜坍。 山区公路边坡植被的自然恢复力较低。由于多数边坡是施工活动的产物，坡面上 自然土壤结构几乎彻底被破坏：上边坡一般泥土中有机质仅为0 2 左右，含水率不到 2 0 ，很少发现土壤微生物活动；下边坡有机质含量可达1 0 ，含水率可达2 5 ，只 有残存的土壤微生物活动。所以只有采取一定措施才能恢复植被。 山石阻隔使得大部分的山区公路空间狭小，不仅行车视野受到限制，碎石下坠还 易伤人。山区气候复杂、变化大，雾多、湿重，存在着冰雹、冰冻、大暴雨、连阴雨、 大风等灾害性气候，这些对生态及植物生长影响很大。 三、生态保护的重要性 公路建设项目对山区公路边坡的影响很大。在山区公路施工时，尽管采用多种避 让措施在减少对原有生态环境的影响，但是在选线和施工过程中不可避免地对沿线的 生态和植被产生破坏；在公路施工后，出现大量裸地，小气候、水文、地貌等都发生 了一定的变化，如果不及时进行防护和恢复植被，将会产生水土流失( 边坡坡面冲蚀 作用与覆盖度的关系如表1 2 示) ，对路面和沿线的植物造成污染。试验证明：裸露 的地表面上，仅仅由于雨滴击溅，每年的土壤迁移量可达到1 0 0 c m 3 a m ；而有天然植 被覆盖时，年最大土壤迁移量仅为2 5 c m 3 c m 。 边坡坡面冲蚀作用与覆盖度的关系表1 2 雨坡面降水量降雨时间冲刷作用力覆盖度冲刷作用强度 强 m l 噜 a t n a a f ，q ( )r l g ( n a n 蜘1 小 2 0 2 51 51 1 0 22 20 2 4 2 2 0 2 51 51 1 0 24 10 0 5 8 雨 2 0 2 51 51 1 0 27 20 0 0 0 4 0 0 01 72 1 7 6 900 4 6 2 暴 4 0 0 01 l2 1 7 6 92 20 4 2 2 4 0 0 09 5 2 l _ 7 6 9 4 10 3 6 4 雨 4 0 0 0 l o 52 1 7 6 97 2 0 0 6 3 4 0 0 0 6 5 2 1 7 6 91 0 0 0 0 1 2 土壤侵蚀不仅会带走土壤、降低土壤肥力，还可能导致山体( 不太稳定的块体) 滑 坡，发生病害，冲毁路基，危及行驶车辆和沿线群众的安全，带来巨大的经济损失一 由于忽视水土保持工作，渝涪高速公路完工后通车的7 个月中屡发滑坡事故：京石 高速公路在1 9 9 7 年遇到洪水冲击后，很多路段出现路基垮塌，路面悬空的现象；韶 关坪乳公路洋碰路段遇雨水产生大面积滑坡。据交通部统计，1 9 9 1 年全国因水毁冲毁 路基1 5 7 7 公里，冲毁路面4 3 7 3 3 公里，冲毁桥梁3 6 0 6 座、涵洞4 0 3 4 3 道，塌方4 1 7 1 万方，直接经济损失1 6 8 6 亿元；2 0 0 3 年，全国有近2 0 条国道发生不同程度的水毁， 4 另有4 8 条省道和大量县乡公路发生水毁，冲毁路基5 0 0 0 多公里、路面8 0 0 0 多公里， 损毁桥梁1 1 0 0 多座，造成直接经济损失近1 8 8 亿元。据陕西省交通厅的统计，2 0 0 3 年8 月的水毁中，全省干线公路全毁路基1 0 0 7 万立方米2 9 8 5 公里，冲毁砂石路面 6 5 万平方米1 0 4 公里，冲毁沥青路面3 3 5 万平方米6 1 6 1 公里，冲毁道班房1 2 8 5 平方米、6 3 问，直接经济损失8 6 9 4 6 万元。 土壤侵蚀的更严重后果是可能改变沿线的生态环境，造成更大范围的危害，比如 流失土壤淤积水库等。 对于已达到稳定的块体，土壤侵蚀过程和溶解作用就对它的破坏占有支配地位。 因为，如果公路边坡大面积暴露于自然界，则必将长期受到自然因素( 雨水、日照、 气温、风力等) 的反复作用，边坡岩土的物理力学性质就会发生变化。土质边坡浸水 后湿度增大，土的强度降低，饱和后的土体强度急剧降低；岩性差的岩体，在水温条 件下，加剧风化，边坡表面在温差和湿差作用下形成胀缩循环、干缩循环，导致岩土 强度衰减和边坡剥蚀：地表水流冲刷、地下水源渗出，使岩土表层失稳，产生“鸡爪 沟”，易造成并加剧边坡的水毁病害( 如图l 一3 ) 。 图1 3 未经植被恢复的边坡水土流失严重 进行植被恢复，就象给边坡加上一层绿色保护膜，有利于固土护坡，防止公路边 坡水毁，稳定公路路基，还可以改善路域自然环境，美化沿线景观环境，予人以舒适 悦目的感觉。 四、工程防护的缺陷性 通常对边坡进行的工作多半是出自安全考虑的工程防护，比如：采用灰浆或三合 土等抹面、喷浆、喷混凝土、浆砌片石护墙、锚喷护坡、锚喷网护、挡土墙、锚杆挡 墙、抗滑桩等。这些方法虽然能对边坡的稳定性起到立竿见影的作用，对暂时阻止水 毁起到一定效果，但多半从工程措施的角度出发，一味追求强度功效，破坏了多样性 自然生态的和谐，使工程所到之处，绿色一去不返，取而代之的是坚硬呆板的水泥通 道；随时问的推移，混凝土面、浆砌片石面都会风化、老化，甚至造成破坏，后期整 治费用高( 比如沈大高速公路鲅鱼圈所以南1 8 0 公里长的路段，后期的工程防治费用 占整个工程防治费的8 0 ) ；另外，边坡坡面采用工程防护措施后，除了常常影响路容 美观，由于缺乏植物生长的环境，被破坏了的植被很难迅速恢复( 如图1 - 4 ) 。 图1 4 破坏植被和公路景观的工程护坡 因此，必须采用新技术来防护山区公路边坡，一方面，它具有工程防护的特点， 能够起到防护和稳定坡体的作用，另一方面，它能够更多地考虑环境的保护，较好地 防止边坡水毁和减少侵蚀，具有一定的生态效应。边坡生态防护技术符合上述要求， 适合山区边坡防护。 第二节研究的意义与主要内容 山区公路边坡生态防护技术有助于保护、恢复山区公路边坡植被，并从而保护生 态环境；有助于改善景观环境和公路沿线的自然环境状况，比如降低噪音、净化空气 等等；同时也具有工程防护方面的效用，比如保护路基、提高边坡的稳定性等等。总 之，它是公路建设项目的重要部分和发展趋势，是建设生态公路、景观公路的重要措 土等抹面、喷浆、喷混凝土、浆砌片石护墙、锚喷护坡、锚喷网护、挡土墙、锚杆挡 墙、抗滑桩等。这些方法虽然能对边坡的稳定性起到立竿见影的作用，对暂时阻l r 水 毁起到一定效果，但多半从工程措施的角度出发，一味追求强度功效，破坏了多样性 自然生态的和谐，使工程所到之处，绿色一去小返，取而代之的是坚硬呆板的水泥通 道；随时间的推移，混凝土面、浆砌片石而都会风化、老化，甚至造成破坏，后期整 治费用高( 比如沈大高速公路鲅鱼圈所以南1 8 0 公罩长的路段，后期的工程防治费用 占整个工程防治费的8 0 ) ；另外，边坡坡皿采h j 工程防护措施后，除了常常影响路容 美观，由于缺乏植物生长的环境，被破坏了的植被很难迅速恢复( 如图l - - 4 ) 。 图1 4 破坏植被和公路景观的工程护坡 凼此，必须采用新技术来防护山区公路边坡，一方面，它具有工程防护的特点， 能够起到防护和稳定坡体的作用，另一方面，它能够更多地考虑环境的保护，较好地 防止边坡水毁和减少侵蚀，具有一定的生态效应。边坡生态防护技术符合_ 卜述要求， 适合山区边坡防护。 第二节研究的意义与主要内容 山区公路边坡牛态防护技术有助于保护、恢复山区公路边坡植被，并从而保护生 态环境；有助于改善景观环境和公路沿线的自然环境状况，i ：l t l n 降低噪音、净化空气 等等；l 刊时也具有工程防护方面的效用，比如保护路基、提高边坡的稳定性等等。总 之，它是公路建设项目的重要部分和发展趋势，足建设生态公路、景观公路的重要措 之，它是公路建设项目的重要部分和发展趋势，是建设生态公路、景观公路的重要措 施；它不仅拥有纯粹工程防护的作用，还具有工程防护所不可替代的生态效益、社会 效益和经济效益。本论文通过对它比较系统地研究和分析，为我国的山区公路边坡生 态防护提供了技术参考，促进了边坡生态防护事业地研究和发展，起到了改善公路环 境，提高公路工程质量的作用。 本论文研究的主要内容为： 1 按照边坡稳定性的要求，分析并归纳边坡生态防护方式的类型及其特点，比较 其优劣，说明如何选择适合山区公路边坡的主要生态防护方式； 2 对生态防护中的物种选择、种植、喷水、施肥、保水、除病虫害等具体建植技 术进行全面分析和研究； 3 实例分析如何在黄土地区山区、秦岭山区进行公路边坡的生态防护，给出适应 的防护方式； 4 探讨如何改善山区公路边坡景观，协调生态防护与工程防护的关系。 第三节国内外研究的概况 在欧美国家，边坡生态防护和工程防护研究是共同进行的，有专门的设计机构和 研究人员，边坡生态防护研究在各项领域己达到很高水平，从植被选择、喷播基质配 方、施工工艺到养护管理均已经很成熟。但相比之下，日本在植被护坡方面的技术研 究仍处于领先地位，早在1 9 8 3 年，日本的高等级公路设计规范就较大篇幅地对 护坡的方法、分类、方案设计以及公路园林设计的基本原则，不同物种在本地区的适 应性作了详细的规定，具有很强的设计指导性。目前国际常用的护坡方法有活枝捆垛、 活枝扦插、树枝压条、枝条篱墙、液压喷播技术、三维网植草护坡、喷混植生等。 我国高等级公路的建设起步较晚，在高等级公路建设的观念、经验、技术以及投 资上都有一定的局限性，2 0 世纪9 0 年代以前一般采用撒草种、穴播、沟播、铺草皮、 片石骨架植草及空心六棱砖等护坡方法，现在常用的许多方法如液压喷播技术、植生 基质喷射技术、土工材料植草护坡技术等都是从国外引进并加以改良的。近年来，随 着人们对水土流失危害和绿化环保认识的加深及科技的发展，生态防护在公路边坡防 护中出现得越来越频繁，比如陕西的榆靖高速公路采用的以当地物种柠条和紫穗槐为 主体的生态防护技术、江西上分公路采取的香根草等植物高篱护坡技术、郑洛高速公 路护坡工程中的土工合成材料应用等等。 对于防护的重点岩石边坡和劣质土坡的植被防护，我们也进行了深入的研究： 深圳市万信达环境绿化建设有限公司较早地完善了岩石边坡喷混植生建植层技术；北 京承诺环境生态工程科技有限公司与中国林业科学研究院、北京林业大学、清华大学 合作于1 9 9 7 年开始研究适合于我国北方地区的岩石边坡生态防护工程技术植生 基质喷射技术；四川省励自生态与环境工程技术有限公司与西南交通大学2 0 0 0 年底 共同开发研究出了厚层基材喷射植被护坡工程技术。某些技术如岩石边坡客土喷播技 术已成功地在广东惠河高速公路、湖南临长高速公路、江苏宁杭高速公路、京珠高速 公路( 驻马店至信阳段) 等地推广应用，取得了良好效果。 目前，国内常见方法为铺草皮、香根草篱、藤蔓植物护坡、液压喷播、三维植被 网、土工格室植草、浆砌片石骨架植草、喷混植生、钢筋混凝土框架内填土、预应力 锚索框架地梁、预应力锚索地梁植被及厚层基材喷射工法等。 虽然我国边坡生态防护技术有很大发展，但总的来说，公路边坡生态防护工程在 我国内目前没有定型的模式，更无技术规范可循，也没有专门的设计单位和施工队伍， 往往由于公路的特殊性，在诸多方面造成了不合理现象和浪费，尤其是没有将工程防 护和生物防护的关系处理理想。按照交通部 1 9 9 6 中华人民共和国交通部公路工 程基本建设项目设计文件编制方法、国务院 2 0 0 0 3 1 号文件“关于进一步推进绿 色通道建设的通知”，工程建设中的生态建设、环境保护已经提上议程，这必将促进 并推动山区公路边坡的生态保护和植被恢复事业的发展。 第二章山区公路边坡生态防护技术 一、边坡生态防护 第一节概述 边坡生态防护，即植被护坡，英文称b i o t e c h n i q u e ，s o i lb i o e n g i n e e r i n g ， v e g e t a t i o n 或r e v e g e t a t i o n 等，在日本被称为坡面绿化，国内也有植被护坡、生物 防护、坡面生态工程之称等。它是为解决工程防护的遗留问题而产生的，对边坡安全 稳定性的考虑仍是生态防护的出发点。其一般定义为：“用活的植物，单独用植物或 者植物与土木工程和非生命的植物材料相结合，以减轻坡面的不稳定性和侵蚀”。边 坡生态防护是生态技术与工程防护作用的结合，以减轻坡面的不稳定性和侵蚀为目 的。如果纯粹的生态技术能取代工程防护的作用，则可以完全依靠纯粹的生态技术即 单独用植物或非生命的植物材料；否则，则是纯粹的生态技术与工程防护的叠加。图 2 一l 所示为生态防护与工程防护的相互关系。 图2 1 生态防护与工程防护的关系 边坡生态防护具有以下特点： ( 一) 防护性 1 固土。公路边坡所遭受的土壤侵蚀就是水土流失，即在水力的作用下，边坡土 壤表层及其母质被剥蚀、搬运和沉淀的过程。植物深根可穿过坡体浅层的松化带，锚 固到较稳定的土体，一般可达5 0 1 5 0 c m 深( 禾草、豆科植物和小灌木在地下0 7 5 1 5m 深处有明显的土壤加强作用，树木根系的锚固作用可影响到地下更深的岩土层) ， 起到预应力锚杆的作用；浅根植草根系发达，错综盘结，起到加筋和截留降雨，消弱 冲刷，控制土粒流失的作用。植物的网状根系还可以通过分泌的有机质将土壤颗粒紧 密地粘聚在一起，从而起到良好稳定的固土作用。 2 调节水压。降雨是诱发滑坡的重要因素之一，边坡的失稳与坡体水压力的大小 有着密切关系。植物的吸水和蒸腾排水作用通过其根系对边坡进行泵吸和水平排水， 可减小营养土体的孔隙水压力和碎裂岩体的裂隙水压力，提高边坡土体的抗剪强度， 并减少土体自重力，有利于边坡稳定。 3 改善路面状况。植物的茎叶及枯枝落叶层能拦截雨滴，可以降低雨滴对边坡的 冲击，减缓流速，减少地表水对路面的冲刷、渗透等破坏作用，从而减少坡面侵蚀； 栽植的树木花草增加了地表植被覆盖度，拦截、抬升部分气流，消除风的动能，可起 到降低风速、防止风沙危害的作用( 据研究，裸露的公路边坡风速比林地大1 5 倍， 比草地大8 倍) ；覆盖的植物( 比如路侧的灌木林) 能减缓坡面温差及温度变化的影 响，从而降低路表的温度，延缓沥青的老化，延长公路使用寿命。 ( 二) 调节和美化环境性 1 沉降污染物。由于植物对颗粒污染物具有吸滞和阻挡作用，因而能使空气中的 部分颗粒物沉降下来。据称草坪的滞留尘埃的能力比裸露的土地大7 0 倍。 2 降解污染物。植物能够吸收并和空气中的一些污染物发生反应( 比如植物的光 合作用) ，促进有机污染物的降解，净化空气，表2 1 列出了部分植物吸收污染物的 情况。 吸收污染物的部分植物表2 1 植物名称 污染物质 木本草本 夹竹桃、麻砾、大叶黄杨、刺槐、广玉 菊花、玉簪、番茄、甜菜、玉米、 s 0 2兰、紫藤、龙柏、柳、榆、泡桐、石榴、 马铃薯、黄瓜等 合欢、柑桔、臭椿、柳杉等 n o x 石榴、银杏向日葵、苏铁 光化学烟雾洋槐、柳杉、银杏、夹竹桃白菜、黄瓜 我们已知植物能吸收的物质有c 0 。、c 0 、n h 。、h 。s 、s 0 。、n 0 。、h f 、c l ：和h g 、p b 蒸 气及大气中的金属和非金属粉尘。据有关资料报道，路边植物带对汽车尾气中的污染 物c o 的净化率为：单行乔、灌木，宽3 4 米，净化率7 2 5 。 3 调节温湿度。高速行驶的车辆，由于风流、摩擦、燃油能量转化过程，使环境 的湿度降低，温度升高，恶化公路的小气候。应用植被护坡，则能调节小环境的温度 和湿度，创造一种温度适宜、湿润舒适的行车环境。 4 降低噪声。植物的吸声作用会有效减弱噪音。据北京园林科学研究所研究测定， 2 0 m 宽的草坪，可减少噪声2 d b 。特别对于路堑边坡，覆盖上植物就相当于隔断视线 的声屏障，平均声障衰减量达到5 7 d b 。 5 创造良好公路环境。公路上，行车速度较快，沿线路段色彩单一，景观单调， 司机及乘客容易产生视觉疲劳。在公路植树种草既可以避免边坡裸露，又使公路与自 然景观和谐统一，不仅美化了公路沿线环境，又给司机、乘客创造一个良好的视觉立 体空间、减轻视觉疲劳，还可以对司机进行正确诱导、遮光防眩、确保交通安全。另 外，种植在公路两边的高大树木，其阴影被照射在公路路面上，可以降低路面反射， 提高司机视觉的舒适感和驾驶的舒适度。 6 提供有利恢复条件。植物根系在土壤中形成网络并分泌分解胶结产物，吸收坡 面土壤养分，有助于各类土壤微生物大量繁殖，从而完整的生物链又渐形成，被恢复 的环境也慢慢的恢复到原始的自然环境。 ( 三) 其它优越性 1 施工工期短，造价低。经计算，每平方米边坡的生态防护的成本不足工程措施 的1 1 0 。 2 传统的工程防护虽然可以有效减轻坡面修建初期的不稳定性和侵蚀，但随着 边坡岩石的风化、混凝土的老化，钢筋的腐蚀，强度会降低，防护效果变弱；生态防 护却随着植物的繁茂而强度加强，减轻坡面不稳定性和侵蚀的作用越来越大，因而可 节约大量养护经费。 二、山区公路边坡生态防护 山区公路边坡生态防护是将边坡生态防护技术应用于山区公路边坡，它可以有效 保护山体植被、弱化和防止水土流失、维护山区的自然生态环境、创建较好的公路视 觉景观。其防护的对象具有以下特点之一： 1 进行山区公路建设项目前，山体( 土质、岩质或土石混合的) 具有一定植被， 公路的建设使得其植被覆盖受到直接的影响或遭到破坏； 2 进行山区公路建设项目前，山体( 土质、岩质或土石混合的) 具有一定植被， 公路的建设虽然没有直接影响其植被覆盖，却使得其周围的植被受到严重影响或遭到 破坏； 3 山体为土质，几乎没有植物生长，并且风化较严重，或存在软弱土层； 4 受影响的山体是裸露的岩面，并且岩面风化程度达中等以上，或整体稳定性 不佳； 5 公路穿过并面对的山体是整体性较好、通常不须考虑水土流失情况的裸露岩 面( 即硬质材料覆盖坡面) ，其与周围植被覆盖的山体显得极不协调，甚至会产生反 光、眩光而影响交通安全。 山区公路边坡生态防护技术与一般路段边坡生态防护技术的不同在于对山区边 坡特点的慎重考虑。它主要包括山区公路边坡生态防护的方式、山区公路边坡的植被 建植技术两个方面。 第二节山区公路边坡生态防护的方式 山区公路边坡由路基( 填方) 边坡、路堑( 挖方) 边坡组成。按照组成质地的不 同可以大致分为岩质边坡和土质边坡，岩质边坡又分为硬质岩边坡、软质岩边坡等， 土质边坡又分为碎石土边坡、粉土边坡、粘性土边坡、黄土边坡等。 边坡的质地、高度、坡度决定着边坡的稳定性能。通常，边坡质地、高度是确定 的，故坡度是边坡稳定性的关键，在选择边坡生态防护方式前必须明确这一要求，不 超过容许坡度值。表2 2 列出了岩质和土质边坡的容许坡度值。 岩质和土质边坡容许坡度值表2 2 岩土 岩土性质 容许坡度值( 高宽比) 类别坡高8 m 以内坡高8 15 i t i坡高1 5 3 0 m 硬质 微风化 1 ：o 1 o 21 ：o 2 o 3 51 ：0 3 5 0 5 中等风化1 ：o 2 0 3 5 1 ：o 3 5 o 51 ：0 5 o 7 5 岩石 强风化 1 ：o 3 5 o 51 ：o 5 o 7 51 ：o 7 5 1 软质 微风化 1 ：o 3 5 o ，51 ：o 5 o 7 5l ：0 7 5 1 中等风化 1 ：o 5 o 7 5l ：o 7 5 11 ：1 1 5 岩石 强风化 l ：0 7 5 1l ：1 1 2 5 碎石 坡高5 m 以内坡高5 1 o - l i 土 密实1 ：o 3 5 0 51 ：o 5 0 7 5 中密 1 ：0 5 o 7 51 ：o 7 5 1 稍密 1 ：o 3 5 0 51 ：1 1 2 5 粉土s ，o 5 l ：1 1 2 5l ：1 2 5 1 5 粘性 坚硬l ：o 7 5 l1 ：1 1 2 5 4 - 硬塑1 ：1 1 2 51 ：1 2 5 1 5 坡高6 m 以内坡高6 1 2 m坡高1 2 2 0 m坡高2 0 3 0 n 次生坡积黄土 l ：o 5 o 7 5l ：0 5 11 ：o 7 5 1 2 5 次生洪积冲积黄土 1 ：o 2 0 41 ：0 3 0 61 ：o 5 o 7 51 ：0 7 5 1 黄土 马兰黄土 1 ：o 3 o 51 ：0 4 o 61 ：0 6 o 7 51 ：o 7 5 l 离石黄土 1 ：0 1 o 31 ：o 2 o 4l ：0 3 0 51 ：0 5 0 7 5 午城黄土 1 ：o 1 0 21 ：0 ，2 0 31 ：0 3 0 4l ：o 4 0 6 注：使用本表时，应考虑地区性的水文、气象等条件，结合具体情况予咀校正； 拳表不适用于岩层层面或主要节理面有顺坡滑动可能的边坡： 混合土可参照表中相近的土使用； 表中碎石土地充填物为坚硬或硬塑状的粘性土、粉土，对于砂土或充填物为砂土地碎石土，其边坡坡 度容许值均按自然体止角确定 路基边坡情况简单，较好满足条件。对于路堑边坡，坡度设置不宜太陡，也不宜 太缓( 这样可减少斜坡面汇水面积，对边坡稳定有利) ，常用增加台数的方法来解决 问题。通常规定：土质或强风化石质边坡第一台台高6 m ( 从路面标高算起) ，坡度值取 1 ：0 7 5 1 ：l ：以后各台台高不大于8 m ，坡度值取l ：l 1 ：1 2 5 。石质边坡第一 台台高8 m ，坡度值1 ：0 5 l ：0 7 5 ，以后各台台高不大于1 2 m ，坡度值1 ：0 7 5 l ： l ，较完整岩石可略陡。各种地质条件下的第一台碎落台宽度均考虑设置3 m ，其它各 台2 m 。 一、生态防护方式分类 公路边坡生态防护方式的分类方法很多，本文按“是否需要借助外力营造植物生 长环境”分类： ( 一) 不需借助外力的方式 此时指直接栽植。分两种情况： 1 坡面覆有较厚土层、有利植物生长的，采用种草( 含液压喷播) 、铺草皮、栽 植香根草等植物、干根网状护坡等方式； 2 坡面几乎无土壤覆盖，但坡顶、坡底、平台可以生长植物，比如采用栽植攀 援性和垂吊性植物等。 ( 二) 需要借助外力的方式 1 框架护坡 指采用混凝土、浆砌片( 块) 石、浆砌卵( 砾) 等做骨架形成正方形、菱形、正 六边形、拱形、主肋加斜向横肋或波浪形横肋以及几种几何图形组合等形式的框格， 框格内采用种草或铺草皮。图2 2 、图2 3 分别表示的是路基框架护坡、路堑框架 护坡。 图2 2 路基框架护坡 图2 3 路堑框架护坡 图2 4 挂网喷播 1 4 2 挂网喷播 挂网喷播如图2 4 示。通常是先挂网、后喷播，通过加了特殊物质的喷射物在 网上的凝固硬化来创造一个既能让植物生长发育而种植基质又不被冲刷的多孔稳定 结构，包括三维植被网、植被混凝土、客土喷播等。 3 o h 液植草 o h 液植草是国外近十多年新开发的一项边坡化学植草防护措施，它是通过专用的 机械将新型化工产品h y c e l o h 液与水按一定比例稀释后同草籽一起喷洒于坡面，使 之在极短时间内硬化，而将边坡表土固结成弹性固体薄膜，达到植草初期边坡防护目 的。3 6 个月后其弹性固体薄膜开始逐渐分解，此时草种已发芽、生长成熟，根深叶 茂的植物已能独立起到边坡防护、绿化双重效果，具有施工简单、迅速，不需后期养 护，边坡防护绿化效果好等特点。0 h 液系从日本进口，材料单价较高，试验工程造价 高达4 0 元m 2 。 4 综合防护 综合防护指综合上述几种方式的长处、混合运用，甚至补充工程防护方法的方式。 多半用于情况复杂、难以绿化或稳定性很差的高陡边坡。常见的比如挡土墙顶框架护 坡、钢筋混凝土框架内填士植草、预应力锚索框架地梁植被护坡等。 二、主要生态防护方式 山区公路边坡生态防护方式各有特点，其适用范围也稍有不同，以下将对几种主 要生态防护方式进行分析比较： ( 一) 直接栽植 1 种草 坡面种草适用于边坡坡度不陡于l ：1 ，可容许流速0 4 0 6 m s 的短时冲刷， 不适合于岩石边坡防护。施工简单方便、成本低、劳动强度小、施工进度快、美化路 容与保护环境，具有较好的经济效益与社会效益。根据施工方法不同，有下述几种方 式： ( 1 ) 撒播 适用于边坡土质较软、硬度在2 5 m m 以下的砂性土，2 3 m m 以上的粘性土以及坡面 缓于l ：l 的情况。 ( 2 ) 沟播 沟播又称行播，适用于硬性土或花岗岩风化砂土挖方边坡，坡度处于1 ：l 2 的 较矮边坡。施工较方便，见效慢、覆盖度差。 ( 3 ) 穴播 适用于坡度处于l ：l 2 的较矮边坡，主要用于不良土质挖掘面。施工较方便， 见效慢、覆盖度差。 ( 4 ) 植生袋 其草种抗冲刷，特别适用于暴雨强度较大的地区；缺点是好雨水、需要进行养护、 防病虫。一般用于土质路基路堑边坡、经处理的土石混合路基边坡，坡度为1 ：1 5 2 ，坡度超过1 ：1 2 5 时应结合其它方法使用，坡高一般不超过1 0 m 。 ( 5 ) 铺草皮 用于各类土质边坡、强风化岩质边坡，常用于路基边坡，一般来讲坡度不陡于1 ： 1 。对于填方边坡，当坡高h 2 m ，可直接铺设草皮；当坡高h ) 2 m 时，可铺设在浆砌 片石或混凝土框格内。平铺的单价为4 6 元m 2 。突出优点是可以迅速对施工完后的 边坡实施坡面防护，不受施工季节和气候的影响，即铺即绿。但其限制因素较多：选 用草皮不宜为喜水草，严禁采用生长在泥沼地的草皮：施工中草皮应随挖随铺、相互 贴紧，对坪床平整要求严格；在草皮移植过程中，根系损伤较大，在新的环境中重新 扎根之前，必须始终保持湿润状态，若水分供给不足，会导致草皮死亡；草种较单一， 易发生虫害；草皮来源比较紧张。 ( 6 ) 液压喷播 图2 5 液压喷播效果 液压喷播效果如图2 5 示。液压喷播又称水力播种法、湿法喷播，适用于土质 边坡和严重风化石质边坡以及松散碎砾石夹土边坡，坡度为1 ：0 3 2 ，单价6 8 1 3 1 元m 2 。它是一种常见的以水为载体的植被建植技术，将配制好的种子、肥料、 覆盖料、土壤稳定剂等与水充分混合后，用高压喷枪均匀地喷射到土壤表面。喷播后 的混合物在土壤表面形成一层膜状结构，能有效地防止种子被冲刷，并保证在较短时 间内植株迅速覆盖地面。 与铺草皮方式相比，其优势在于：技术含量高，实现了草种混播、着色、施肥、 播种、覆盖等多种工序一次完成；草种配比灵活多变，避免了单一草种绿色期短、 竞争力弱等缺陷，建植后只需适当加以养护；对绿化地的平整度无严格要求，特别 适合于不平整和含石块较多的土壤地带，便于后期管理；喷播方法适用范围广，高 压喷射高度达百米，不但可在地势平缓、土质好的地带使用，更适用于高陡边坡及贫 瘠地带的强制绿化，不需进行大面积换土；机械化程度高，每台喷播机每天能植草 4 0 0 0 1 0 0 0 0 m 2 ，可满足大面积绿化工程需要：喷播材料混合物可以形成一层膜状结 构的保护膜，覆盖在边坡表面，它能有效防止雨水冲刷、降低水分蒸发和保水，避免 种子流失；防护效果好，一般1 周左右即可出苗，一个月后坡面植物覆盖率可达7 0 以上，2 个月植被可以完全覆盖坡面，最终总体绿化美化与水土保持效果优越；总 体旖工成本较低，不多占地皮，不会由于取草种而产生另外的侵蚀。缺点：对草种 选择要求较高；要求有施工机械运行的条件和水源，干旱和高寒地区施工难度大； 喷播机器容易受损，需要养护；较硬岩石边坡、极贫瘠的硬土质边坡不适用。 2 栽植香根草、象草等植物护坡 引进植物香根草根系发达、粗壮，长势猛，下扎深度大，一年内平均可深入地下 2 3 m ；根系抗拉强度高，可达钢材强度的1 6 ；耐旱、耐涝、耐火、耐贫瘠、抗病虫、 适应能力极强。充分利用香根草优良特性的香根草护坡一般用于不陡于1 ：1 的土质 边坡，应用于包括江西、福建、江苏、浙江、上海、安徽、云南、广西、广东、贵州、 湖南等地的南方温暖湿润地区。单价为1 5 2 0 元m 2 。 象草是与香根草性质相似的另一种引入的高产优质护坡植物，种植后无需进行养 护，其经济效益是十分明显。与香根草相比，它的生长速度更快，绿化效果很明显。 3 干根网状护坡 其基本方法是：在坡面上挖方格或菱形网，将干材埋入土中，使干梢或其干部间 断暴露，埋入土中的干材两侧生根，暴露部分萌芽成林。优点是：提高了苗木的成 活率；增加了对坡面的防护作用，克服了植物防护早期防护能力差的弱点。缺点是 对树种要求严格。 4 藤蔓植物护坡 图2 6 藤蔓植物护坡效果 藤蔓植物护坡效果如图2 6 示。此方式主要应用于坡度超过l ：0 3 的岩石边坡， 坡体稳定性好。常见植物有爬山虎、五叶地锦、蛇葡萄、三裂叶蛇葡菊、藤叶蛇葡萄、 东北蛇葡萄、地锦、葛藤、扶芳藤、常春藤和中华常春藤等。藤本植物主要采用扦 插的方式进行繁殖。缺点是植物种群过于单一，完全覆盖边坡的时间长。 ( 二) 框架护坡 适用于土质和全风化的岩石边坡，坡度不陡于1 ：l 。土质或风化岩石边坡进行防 护时，可采用预制混凝土砌块、浆砌卵石、干砌片石等做骨架：混凝土砌块框格适合 缓于1 ：1 的边坡；浆砌片( 块) 石、浆砌卵( 砾) 石、干砌片石框格适用更缓的边 坡。对风化比较严重的岩石边坡和坡面较陡、深层稳定的边坡，坡度不超过1 ：1 时， 宜采用现浇混凝土或浆砌片( 块) 石做骨架。 其优点是：旌工工艺简单，砌筑骨架的框砖可在预制场批量生产；骨架起的 效果明显，既有效分散了坡面雨水径流，又提高了边坡表面地表糙度系数，减缓了水 流速度，还保护了框格内的植物在生长初期不受雨水侵蚀；相比铺草皮，具有较大 的防护强度：具有一定的观赏价值；骨架设计的多样化便于产生不同景观。其缺 点是：需要耗费较大量的石料；存在细节问题，比如又称蜂巢的六角空心砖护坡 ( 深约0 5 m ，单价2 5 3 8 元m 2 ) 不能承受土压力、会阻碍边坡水的排出，应用边坡 1 8 高度一般不得超过2 0 m ；用浆砌片石或片石混凝土做肋的拱形护坡( 深约0 4 m ，单价 3 8 元m ) 的施工容易偷工减料：单层铺砌厚度单薄，所以断面尺寸小、结构不稳定等 等；不适宜气候寒冷地区，容易产生冻融、冻涨破坏；自重大、费用高，不宜在 较高地点施工。 ( 三) 挂网喷播 挂网喷播的初始功能是通过固定表土或回填客土而使植被更好地生长。随着植被 的形成，生长的草根与网交合，形成了地面网系，能有效防止坡面径流冲刷，而根系 深入坡面深层，使坡面土层、网及草坪形成一个牢固的复合整体，对坡面的稳定起到 重要作用。它主要用于土质贫瘠边坡或岩质边坡，整体坡度较大。 1 三维植被网 三维植被网护坡，简称三维网，主要应用于土质边坡及沙石土混合型边坡，特别 是土质贫瘠的较矮路堑边坡和土石混填的路基边坡，常用坡度1 ：1 5 ，一般不超过1 ： 1 2 5 。费用单价2 3 2 8 元m 2 。 图2 7 三维网护坡效果 三维植被网( 其护坡效果如图2 7 ) 是以热塑树脂为原料，经挤出拉伸精制而成 的三维网状物，化学性质稳定不腐蚀，对大气、土壤、微生物呈惰性。其固土效果远 胜于平面网，与纯喷播相比，减少土壤的流失量达8 0 以上；与框架护坡方式相比， 对松散、破碎的石质坡面的防护效果更好，造价减少5 0 7 0 ；由于网中客土为植物 提供了土壤生长层，纯石质边坡也可以实现绿化。但是该方法技术性强，有网垫、草 种、养护三个要素，土木工程、播种工程、养护工程三个技术体系，施工程序繁琐， 每个步骤之间有着因果联系，都必须把好关口。比如施工前，必须对边坡进行削坡处 1 9 理以达到边坡基本平整：施工时，要严格确保网在有足够抗拉强度的同时具有很好的 柔韧性，使其与坡表土壤的贴附更紧密，避免悬空、外斜或有褶皱，网内不能形成“空 鼓”，相邻网垫之间要搭接，上下沟槽内应使网垫有足够的反压量，焊接点必须牢固 而不出现分层现象；回填土，要分层多次填土，且洒水浸润，至网包层不外露为止。 使用中，三维植被网护坡的防护效果常常因施工原因而大打折扣。 2 土工格室植草 土工格室植草多半应用于泥岩、灰岩、砂岩等岩质路堑边坡，坡度不超过1 ：1