基于生态防护的公路边坡景观提升技术浅析

翟文光，罗爱道，阎宗岭

(1.重庆交通大学， 重庆　400074； 2.广州大广高速公路有限公司， 广州　510050；

3.招商局重庆交通科研设计院有限公司， 重庆　400067)



基于生态防护的公路边坡景观提升技术浅析

翟文光1,3，罗爱道2，阎宗岭3

(1.重庆交通大学， 重庆400074； 2.广州大广高速公路有限公司， 广州510050；

3.招商局重庆交通科研设计院有限公司， 重庆400067)

摘要：基于边坡生态防护内涵的论述，提出公路建设对生态环境的影响及景观美化提升思路。对19种生态防护技术的工艺原理、技术特点、适用范围及景观效果进行分析和比较，给出生态防护中植物的选择和搭配方法，其对公路边坡防护、路域生态环境的修复及景观提升具有指导作用。

关键词：公路；边坡；生态防护；景观提升

近十几年来，我国公路建设快速发展，但公路的建造也对沿线自然景观、生态环境造成了一定程度的破坏，改变了路域自然地貌特征。传统公路建设往往只注重技术方面的可行性和短期的经济效益，侧重于公路的安全、舒适、迅速等功能，而忽略了公路沿线环境因素和边坡的生态问题，缺乏对生态效益和社会效益的长久考虑，以至出现严重的水土流失，导致边坡坍塌、滑坡、泥石流等严重的地质灾害，使公路运营成本大幅度上升。为此，公路决策者和工程技术人员必须注重公路建设与生态环境的和谐统一，科学地处理公路边坡防护所涉及的问题。

工程实践证明，传统工程防护方式虽在一定程度上能够起到边坡治理与加固的作用，但对公路沿线自然景观会造成严重破坏，不利于环境保护和生态平衡。因此，对于新时期的公路建设，人们提出了“畅、安、舒、美”的新要求。其中，“美”是从生态美学的角度，要求生态环境美、景观协调美：一方面，使公路与沿线自然景观相融合，做到“路中有景，景中有路”；另一方面，使公路与自然生态系统相融合，建设“生态型”公路。

1边坡生态防护内涵

边坡生态防护指应用系统生态学原理，在边坡植被建立后，对受损的公路边坡重建稳定的生产者、消费者与分解者，实现边坡生态学物质与能量自循环的一种防护措施[1]。具体讲，生态技术护坡指单独使用植物或植物与非生命材料(矿料、砌石、圬工等)相结合的方式代替传统的纯工程防护，主要通过植物根系与土壤之间的附着力(深根的锚固作用和浅根的加筋作用)及根茎之间的相互缠绕作用来提高边坡的抗冲刷和侵蚀能力。不仅对边坡有防护和加固作用，而且也对公路沿线生态环境进行保护、恢复和改善。

2公路建设对生态环境的影响及景观美化思路

2.1公路建设对生态环境的影响

2.1.1对水土流失的影响

1) 公路建设中，土石方开挖势必对沿线原有地物地貌、地面植被造成一定程度的破坏，形成的裸露地面极易受到雨水的打击、冲刷作用及地表径流的影响，造成水土流失。

2) 施工过程中产生的弃渣、弃土结构松散，若处置不当，可能会受到暴雨的冲刷，造成新的水土流失。

3) 公路沿线的临时性施工设施如施工便道、预制场、施工营地等，破坏了原地面植被，更易受到暴雨的冲刷和雨水的侵蚀作用，造成水土流失。

2.1.2对地质灾害的影响

公路建设和运营期间可能出现边坡崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害[2]。由于公路建设离不开填挖方作业，故路基的高填深挖必然对原有地质结构产生很大影响，加之水土流失影响，可能产生一系列新的地质灾害。

2.1.3对生态系统的影响

公路建设中的各种施工活动造成地表植被被破坏，改变了原地面的自然结构，使土地的原始功能永久性丧失。有些公路截断了公路周围动物的生活区域，改变了它们的生活路径及生存环境，甚至可能导致一些珍稀动物灭绝[3]。

2.2生态防护及景观美化思路

公路规划与建设过程中，在注重道路安全、舒适、经济、耐久的同时，要引入生态、环保、绿色和美化的新概念。这不仅是党的“十八大”关于“大力推进生态文明建设”的新要求，也是可持续发展思想在公路工程建设中的新体现。因此，决策者与工程设计人员进行设计时，应把景观美化及提升作为一项重要内容加以考虑。

公路景观美化设计强调公路与沿线自然环境的高度协调，在满足人们静态视觉、动态视觉要求的同时，实现与生态环境的和谐统一。公路沿线的美化设计，一定程度上可以减小公路对沿线生态环境造成的不利影响，避免公路项目完成后对自然景观重新进行恢复与改造，从而满足国民经济建设要求和人民日益增长的公路交通资源需要[4]。景观美化具有以下功能。

1) 满足司乘人员的交通心理与视觉要求，以避免驾驶疲劳，提高行车安全。

2) 改善单调的公路景观，使公路和周围环境更加协调、统一。

3) 有利于恢复自然，保护环境，维持生态平衡。

4) 有助于涵养水源，防止水土流失，避免地质灾害发生。

5) 有助于降低噪声污染，净化空气。

3公路边坡生态防护形式与比较

3.1防护形式

近年来，随着公路建设进程加快，生态技术得到广泛应用，其防护形式也越来越多。根据不同的划分标准，生态防护可分为以下几种类型。

1) 按防护结构的作用，即有无支挡作用，可将生态防护分为直接防护、间接防护及二者相结合的形式。直接防护指利用支挡物对边坡进行加固防护，间接防护指一般的坡面生态防护，见图1。

图1边坡生态防护分类(按防护结构作用)

2) 按边坡岩土体类型，可将生态防护划分为土质边坡防护、岩质边坡防护，这是工程中常见分类方式，见图2。

3) 按景观营造方式，可将生态防护分为草本防护、灌木防护、乔本防护。单纯的草本防护和灌木防护往往不能起到良好的护坡效果，故工程上常采用二者相结合的方式，以达到持久护坡、改善沿线景观的目的。

图2边坡生态防护分类(按岩土体类型)

3.2防护特点

3.2.1种草护坡

种草护坡是在坡面播撒草种的一种传统边坡生态防护措施，主要依靠根系与坡面土壤间的附着力(主要指浅根的加筋作用)固土护坡。该方法操作简单，造价低廉，但草籽易受雨水冲刷，成活率较低，因此常造成坡面冲沟、水土流失等一系列边坡病害，防护效果不佳，后期养护成本高。

3.2.2平铺草皮

平铺草皮是在坡面上直接铺设天然草皮或草毯的一种传统边坡生态防护措施。该方法成坪时间短，护坡功效快，施工简单，造价低廉，但新铺草皮易受各种自然灾害影响，前期养护管理困难。

3.2.3木本植物防护

单独的木本植物防护效果较差，工程中常使用“乔木+灌木+草本植物”或“灌木+草本植物”的混播组合方式进行护坡。采用该方法护坡可增加群落结构层次，促进生物多样性，且各植物间形成优势互补，起到持久防护的作用。

3.2.4三维植被网护坡

三维植被网护坡是以三维网作为固土与防止冲刷的筋材，为植物的生长提供空间，并结合液压喷播技术进行喷植绿化。该方法工艺简单，固土性能优越，且三维网可做成块状草皮进行移植，能够满足一些快速边坡防护工程的需要。

3.2.5植生带护坡

植生带护坡是将带有草种、肥料、保水剂等的植生带固定于坡面并进行养护的施工技术。其特点是造价低廉，后期养护成本低；播种均匀，可有效防止种籽流失，出苗率高；绿化迅速，成坪美观。

3.2.6液压喷播植草护坡

液压喷播植草护坡是将草籽、肥料、粘着剂、纸浆、土壤改良剂、色素等按一定比例拌和搅匀，通过机械加压喷射到边坡坡面而完成植草施工[5]。该方法机械化程度高，施工速度快，草籽喷播均匀，植被易成活，建植速度快，绿化效果显著。其缺点是营养土拌和复杂，要求品质高。

3.2.7喷混植生植物护坡

喷混植生植物护坡是将拌和均匀的种植基材喷射到坡面上，植物依靠“基材”生长发育，形成植物护坡的施工技术[5]。其特点是机械化程度高，建坪速度快；草坪生长均匀、致密，防护效果好；适应性强，应用范围广；造价低，并节省后期养护成本。

3.2.8草包技术

草包技术是将植物种子播撒在2层无纺布中间，并采用行缝、针刺及胶粘等工艺制成草包并填充土壤，将其垒积于坡面，形成植被[6]。该技术工艺简单，施工便捷，造价低廉。但草包易受土壤和雨水的侵蚀作用，不仅不能满足植物生长所需的养分，而且还增加了后期养护成本，植被覆盖率低，景观效果不明显。

3.2.9TBS植被技术

TBS植被技术是使用经改进的混凝土喷射机将拌和均匀的厚层基材混合物喷射到岩石坡面上，达到护坡和改善生态环境的目的[7]。该方法应用范围广，可有效抑制水土流失，护坡效果好。与传统的护坡技术相比，其可节省投资20%左右，经济效益显著。

3.2.10客土喷播技术

客土喷播技术是将客土、纤维、保水剂、长效缓释性肥料和种子等按一定比例配合并加入专用设备中充分混合搅拌后，通过机械喷射到坡面上形成所需要的生育基础[8]。该方法适用于普通条件下绿化效果较差，甚至不具备植物生长条件的特殊边坡。其特点是植物成活率高，可快速覆盖坡面，防护效果好；经济美观，具有较高的经济效益和生态效益。

3.2.11蜂巢式网格植草护坡

蜂巢式网格植草护坡是将预制的混凝土框砖拼铺于坡面，形成蜂巢式网格，然后在网格内覆盖种植土，于其中栽植植物或种草的边坡防护技术。混凝土框砖能有效减小雨滴的击打作用，减小坡面水流速率，避免冲刷，保护植草生长。其缺点是造价较高，固土效果相对较差。

3.2.12OH液植草方法

OH液植草方法是将OH液与水按一定比例稀释后同草籽一起喷洒于坡面，将边坡表土固结成弹性固体薄膜，进行植草护坡[9]。该方法施工简便，无需后期养护，绿化效果好。但OH液工程造价较高，限制了其推广应用。

3.2.13打桩编栅植生法

打桩编栅植生法是将具有萌芽力的木椿打入土中，并将竹片、PE、铁丝网等材料编制成栅，再以喷植法或植生带法予以植生覆盖，稳定坡面[10]。木桩本身可萌芽、生长，具有固土及绿化的作用。打桩编栅植生法已在台湾地区得到应用，并取得了良好的工程效果，但目前国内应用较少。

3.2.14藤本植物方法

藤本植物方法是通过开挖栽种穴，栽植藤本植物，以遮掩生硬的圬工砌体，达到护坡和美化环境的目的。该方法施工便捷，成本低，护坡速度快，但形成的群落不稳定，生态效益低。

3.2.15生态石笼方法

在传统石笼防护的基础上，向石块之间的缝隙中充填泥土并播种草籽，为植物生长提供培土空间，从而形成一个绿色柔性护面。其特点是无需重型机械和熟练的施工人员，易于施工；石笼本身十分透水，无需另设排水设施；网笼结构可提供植物生长的条件，维护自然生态环境，因而与周围景观更加融洽[11]。

3.2.16生态植被毯方法

生态植被毯方法是将生态纤维毡层置于无纺布层之上，2层无纺布之间夹有草籽、保水剂和肥料等，施工时需将夹层内的混合物固定。其特点是工艺简单，施工便捷；抗冲刷、抗蚀能力强；植被毯的原材料主要为废弃秸秆，可变废为宝，经济环保。

3.2.17土工格室植草护坡

土工格室由强化的HDPE片材料组成，将其铺设于坡面，往格室内填充种植土，并按设计配合比撒播草种。其特点是土工格室联接方便，施工速度快；受格室片材制约，一定程度上可减小坡面径流的影响和水流冲刷作用，有利于保持水土。

3.2.18轮胎护坡

轮胎护坡是将废弃轮胎置于坡面，将其固定，覆盖客土，并在轮胎中央位置播种或栽植。其特点是“变废为宝”，具有良好的经济效益；一定程度上可减少“黑色污染”，利于环保；固土量大，保水性能好[12-13]。

3.2.19草棒技术

草棒技术是把草棒按一定间距固定在坡面上，覆盖客土，并播种或栽植。其特点是工艺简单，施工方便，但植物的生长与分布不均匀，且草棒抗土壤和雨水侵蚀差，后期养护成本高。

3.3比较结果

对上述19种常见生态防护技术的工艺原理、技术特点、适用范围及景观效果进行了比较和总结，见表1。

4公路边坡生态防护的植物选择

4.1植物选择的原则及要求

根据“因地制宜，适地种树”的原则，植物的选择和配置应与当地自然环境相适应，并注意种间关系的协调性和互补性。边坡防护的植物应满足以下要求。

1) 适应当地气候，生存能力强，成活率高。

2) 根系发达，固土效果好。

3) 繁殖容易，易获得植物种子或幼苗。

4) 抗病害能力强，易修剪，便于管理。

4.2适合作为边坡绿化的植物

4.2.1草本类

草本植物是目前我国公路边坡生态防护中采用较多的一种植物类型。该类植物一般具有生长快、根系发达、护坡效果明显、种植方便、费用低廉等优点，适用于一般坡地及岩质边坡。由于其根系相对较浅，因此不适宜在年降雨量大的高陡变坡地区种植。我国公路边坡生态防护中使用较多的草本植物[14]有白三叶、地毯草、羊茅、节水草、狗牙根、二月兰、小冠花、黑麦草等。

4.2.2灌木类

由于灌木植物生长期长，植被难以迅速覆盖地表，种植初期往往不能起到很好的护坡效果，因此，工程上常采用草本与灌木植物混合种植的方式进行护坡。初期以草本植物防护为主，后期以灌木植物防护为主，从而形成优势互补，达到迅速持久护坡、恢复自然、改善景观的目的。我国常使用的护坡灌木植物[15]主要有沙棘、锦带花、迎春、胡枝子、紫穗槐、坡柳等。“草灌组合”的护坡形式主要适用于高陡、易受侵蚀和风化的土质边坡。

表1　19种公路边坡生态防护形式与比较

4.2.3乔木类

乔木类植物具有涵养水源、防风固沙、保持水土、净化空气、储备资源的作用，适合于坡度较缓的土质边坡、强风化的软岩边坡，或周围为山地、丘陵、森林的环境[16]。可用于边坡生态防护的乔木类植物主要有山合欢、漆树、刺槐、油松等。

4.2.4藤本类

藤本植物对岩质边坡、土石混合边坡和高陡边坡具有极强的适应性，常用于边坡的垂直绿化。边坡防护常用的藤本植物[17]有爬山虎、常春藤、扶芳藤、葛藤等。

5结束语

虽然生态防护理念和技术已经逐渐深入，但在生态功能设计、生态护坡技术模式及边坡景观美化等方面的研究尚有诸多不足之处。生态防护不仅仅是边坡绿化，而是更应强调生态系统的修复与重建、景观的美化与提升。本文对生态防护技术在边坡景观提升方面的探析可供今后公路边坡生态防护及景观改善参考。

参 考 文 献

[1]郝岩松，王国兵，万福绪.我国高速公路生态边坡的建设及生态评价[J].水土保持研究，2007，14(4)：257-262.

[2]王卫东.基于GIS的区域公路地质灾害管理与空间决策支持系统研究[D].长沙：中南大学，2009.

[3]周帅.中医药用动物资源物种灭绝生态风险的防范与法制完善—以黑熊活体取胆为例[C]//2011年中国法学会环境资源法学研究会(年会)论文集(第二册).重庆：重庆大学，2011.

[4]覃天巨，卢海华，王振军.浅析高速公路上边坡生态防护[J].湖南交通科技，2011(4)：73-78.

[5]谭远发.铁路路基边坡绿色防护技术的发展和应用[J].铁道工程学报，2001(1)：35-40.

[6]赵警卫，芦建国，王荣华.七种生态护坡在高速公路边坡的应用效果[J].公路，2006(1)：201-204.

[7]王元.岩石边坡TBS植被护坡设计与施工[J].公路交通技术，2004(5)：127-129.

[8]吕大伟，杨永红.客土喷播技术在山区高速公路边坡防护绿化中的应用[J].公路交通技术，2006(3)：141-145.

[9]吉文丽，李卫忠，郝红科，等.喷射绿化技术及其在水土保持中的应用[J].水土保持研究，2006，12(6)：150-152，158.

[10]黄琼彪.符合生态工法之林道植生工程技术[J].水土保持研究，2003，10(4)：225-230.

[11]张俊斌.台湾生态工程材料之应用与评估[J].中国水土保持科学，2007，5(1)：97-104.

[12]芦建国，于冬梅.高速公路边坡生态防护研究综述[J].中外公路，2008(5)：29-32.

[13]姚宇，檀心福.生态防护技术在宁杭高速公路边坡防护中的运用[J].公路，2005(3)：89-92.

[14]王荣华，赵警卫.我国高速公路边坡生态防护研究进展及发展趋势[J].公路，2007(11)：199-202.

[15]李建伟.河北省山区公路边坡生态防护系统研究[D].上海：同济大学，2007.

[16]曹兴松，刘世雄，章梦涛，等.西南红层软岩公路边坡生态防护中的植物选择和配置研究[J].公路，2013(3)：191-195.

[17]潘颖，黄龙显.重庆地区的路基边坡防护初探[J].路基工程，2007(6)：148-150.

Analysis of Techniques for Improvement of Highway Slope Landscapes Based on Ecological Protection

ZHAI Wenguang1, 3, LUO Aidao2, YAN Zongling3

Abstract:Based on the discussion of intension of ecological protection of side slopes, this paper proposes influences of highway construction on ecological environment and ideas for landscaping improvement. The paper analyzes and compares technological principles, technical features, applicable scopes and landscape effects of 19 ecological protection techniques and presents the methods to select and match plants in ecological protection, which play a role of guidance for highway slope protection, restoration for ecological environment in highway area and landscape improvement.

Keywords:highway; side slope; ecological protection; landscape improvement

文章编号：1009-6477(2016)01-0134-06

中图分类号：U416.1+4

文献标识码：B

作者简介：翟文光(1990-)，男，河南省商丘市人，硕士研究生。

收稿日期：2015-08-17

基金项目：国家科技支撑计划项目(2015BAK09B01)

DOI:10.13607/j.cnki.gljt.2016.01.030