山区高速公路边坡生态防护技术的分析与应用

秦凤艳，杨富莲，葛清蕴

（皖西学院 建筑与土木工程学院，安徽 六安 237012）

我国有三分之二的国土地处山区或丘陵地区，随着我国高速公路事业的快速发展，在山区修建了很多高速公路.在山区修建公路，由于受到地形、地质条件的限制，路线起伏高差大，高填深挖较多，边坡加固和防护措施如果不得力，极易引发各种边坡病害，破坏公路使用效果，甚至影响行车安全，因而公路的边坡防护问题就显得很重要.此外，在高速公路在建设过程中，大量的挖填方使得原有的良好地表植被遭到破坏，水土流失加剧；同时在坡度较大或构造不良的地方，还可能造成崩塌、滑坡等，给工农业生产和人民生活带来严重危害.在建成的公路初期，路基边坡由于雨水的侵蚀和冲刷，水土流失明显，局部造成冲沟，加上裸露的边坡含水量低，土质松散，易风化，造成边坡不稳，给正在营运的高速公路带来安全隐患，尤其是在汛期，带来许多次生灾害.此外，由于破坏了的植被短时间内难以恢复，砂尘加重，飞起的灰尘直接影响高速行使车辆的视线，给车辆的行使带来不安全的因素.所以在高速公路程建设中，边坡防护首先是护坡,其次是注重生态,即在保证边坡的稳定的同时,注意防止水土流失，注重环境保护,尽量避免破坏原生植被.

边坡生态防护是指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的固坡措施.随着我国高速公路建设快速发展以及人类环境保护意识的不断增强，边坡生态防护技术越来越受到重视，在高速公路建设中被广泛应用[1].

1 边坡生态防护技术的优势

边坡生态防护技术将边坡保护和边坡绿化有机地结合在一起，不仅能起到保护边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差及温度变化的影响，防止延缓软弱岩土表面的风化、破碎、剥蚀演变进程,保护边坡的整体稳定性，而且在一定程度上还可以兼顾美化、恢复生态环境和协调自然环境的作用.在裸露边坡上种植草灌花形成的绿色植被还可以美化路容，改善沿线环境，净化空气，缓解驾驶员视觉疲劳，保证行车安全[2]，并具有良好的经济效益、社会效益和生态效益，在我国越来越重视环境保护和人们生存质量的今天，生态防护已成了边坡防护的一种必然趋势，是公路建设工程中可持续发展的重要对策之一，大力发展和研究新型的边坡生态防护技术是今后发展的趋向.高速公路工程边坡生态防护的核心是保持生态平衡，因此具有工程防护以及其他防护类型不可取代的作用和地位.

1.1 减少雨水冲刷、稳固路基

公路工程中边坡在开挖后，大部分坡面岩体裸露在外，雨水对坡面的长期冲刷极易造成边坡坍塌、滑坡等事故的发生.对边坡进行生态防护后，坡面植被能够实现台阶消能原理，降低水流速度，减少水流对坡面的冲刷[3].

1.2 边坡生态防护的三维锚固作用

对节理发育、破碎较严重的边坡进行生态防护时，一般采用三维土工网.除了三维网中锚杆和钢筋网对岩体的加固作用外，坡面植被根系也可以增加破碎岩块的整体性，起到固坡的作用.

1.3 维护生态平衡

高速公路沿线边坡的开挖，造成大量植被的毁灭、水土的流失，所有这些均给自然生态环境造成了极大的破坏.生态防护通过种植植物，人为修复遭到破坏的环境，通过其自身内部的自我调节功能，恢复自然的生态平衡，起到真正的生态防护效果[4].

1.4 美化环境,减轻视觉疲劳

道路的使用过程中，生态防护可以把多种形式的植物景观合理的搭配起来，给司机创造了一个良好的绿色视觉空间，减轻了司机因长时间驾车造成的视觉疲劳，降低发生交通事故的几率.

2 边坡生态防护技术机理

边坡生态防护技术是基于生态工程学、工程力学、植物学、水力学等学科的基本原理,利用活性植被材料，结合其他工程材料在边坡上构建具生态功能的护坡系统.通过生态工程自支撑、自组织、与自我修复等功能来实现边坡的抗冲蚀、抗滑动和生态恢复，以达到减少水土流失、维持生态多样性和生态平衡及美化环境等目的.一般认为生态防护的主要作用机理是植物根系对边坡土体的三维锚固作用.植物的垂直根系穿过坡体浅表的松散风化层，锚固到稳定层,起到锚杆作用.在土壤表层及下覆风化残积层中盘根错节的根系，可视为三维加筋材料，可增加土体的凝聚力值[5].另外，植被的蒸腾作用对地下水系的影响，以及微生物对土体的自我调节功能也对边坡防护起着不可忽视的作用.概括的说,边坡生态防护是指用活的植物或用植物和非生命的材料相结合的方式,代替纯工程防护的方式,通过种植植物,靠植物根茎与土壤间的附着力及根茎间的互相缠绕来达到加固边坡、提高边坡表面抗冲刷的能力,起到稳定坡面和防止侵蚀的作用,同时又能恢复破坏的自然生态环境,是一种有效的护坡、固坡手段.

表1 常用的生态防护措施

3 国内常用的边坡生态防护技术

植物生态护坡已经在公路、铁路、河道等边坡工程中广泛使用，这种防护措施既能起到良好边坡防护作用，又能改善工程环境，体现了公路建设中“安全、环保、舒适、和谐”的设计理念.生态防护与传统的工程防护措施共同形成了边坡工程植物防护体系.目前常用的生态防护措施及其特点见表1.

4 边坡生态防护技术在六潜高速公路中的应用

4.1 工程环境

六潜高速公路起于六安市裕安区城南镇二天门，终至潜山县王河镇新联村，途经六安、安庆两市所辖的裕安区、霍山县、岳西县、潜山县4个县区，由北向南贯穿大别山区，全长150公里.六潜高速公路为典型的山区高速公路，全线穿越大别山革命老区，有三分之二路线处在山岭重丘区，大别山区地质条件复杂；常年雨水充沛，冬季低温持久.大别山属北亚热带温暖湿润季风气候区，具有典型的山地气候特征，气候温和，雨量充沛.温光同季，雨热同季，具有优越的山地气候和森林小气候特征，具备森林的气候优势.六潜高速公路与青山绿水和谐相融穿越磨子潭水库路段，依山傍水，桥隧相连；途径国家4A级天柱山风景区保护区，7跨潜河，桥与自然景区和谐相融.

4.2 生态防护应用

六潜高速公路在建设中应用多项边坡生态防护技术，将生态高速理念完美地应用工程的每一个细节.项目从一开始，就明确了美观舒适、环保和谐的建设目标.在工程建设中，采用“客土喷播”、“植被毯”草灌结合等方式，超前绿化路堤和路堑边坡，保持与自然环境相协调.对取弃土场、弃碴场，采用护墙、护坡、截水沟、排水沟等多种方式，减少水土流失，并因地制宜进行整理绿化，以最大限度地恢复原来的自然环境.实施隧道洞门综合绿化设计，采用隧道周边自然草木进行恢复绿化，以保持与自然同色同调和有效融为一体.工程建设中为了保护古树，项目移植了一棵六百年柏树，留存了一棵百年古枫树.为了方便观赏沿线美景，独具匠心的建设者们还设置观澜、听风、望山3处观景台，观景台内还设置了广场、停车场、观景亭，布设精巧、特色鲜明，周围环境优美，为过往司乘人员休息、欣赏景点提供了便利.如今驱车行驶在这条快速绿色通道上，一路尽情地欣赏青山绿水，路景交融的美景，仿佛使人置身于“车在路上行，人在画中游”的意境.绿化防护效果见图1和图2.边坡通过生态防护后，有效的减少了水土流失，改善了高速公路的行车环境.人为制造了无数个小阶梯带增加了适合植物生长的面积，逐步地恢复自然植被，在绿化中同时起到了美化的作用[6]，有效地缓解了防护和环保以及公路景观建设之间的矛盾，实现了生态高速的理念.

图1 路堑边坡格构绿化防护

图2 隧道口边坡客土喷播

6 结束语

边坡生态防护是公路工程的重要组成部分，采用合理的边坡防护技术，可以达到节省工程费用、美化环境和保护生态环境的效果.在人们越来越重视环境保护和生存质量的时代，生态防护俨然已经成为边坡防护的一种必然防护趋势[7].

〔1〕谭少华,汪益敏.高速公路边坡生态防护技术研究进展与思考[J].水土保持研究,2004,11(3):81-84.

〔2〕何青,王亚平,彭忠明,等.一种高效的高速公路石质边坡生物防护技术[J].交通科技,2004,(3):31-33.

〔3〕王代军,胡贵馨,高洁.公路边坡侵蚀及坡面生态工程的应用现状[J].草原与草坪,2000,(3):22-24.

〔4〕谭炜，贾致荣，道路与铁道工程中的边坡生态防护技术[J].甘肃科技,2007,23(2):164-166.

〔5〕交通部公路司.新理念公路设计指南[M].北京:人民交通出版社,2005.路,2004(8):179-182.

〔6〕周颖,曹映泓等,喷混植生技术在高速公路岩石边坡防护和绿化中的应用[J].岩土力学,2001(9).

〔7〕杨晓华,王文生.土工格室生态护坡在黄土地区公路边坡防护中的应用[J].公路,2004(8):179-182.