公路边坡绿色防护技术探究

齐宏　车轮　武艳勤　王军威

摘   要：随着我国交通事业的发展，生态环境被不断改变，传统边坡工程主要采用加固措施，砌石挡墙及喷混泥土等，护坡结构是最常见的边坡治理方式，治标不治本公路。边坡绿色防护作为生态型防护措施，它在一定程度上可以固土防冲，美化环境，提高边坡稳定性，目前已在工程边坡防护中广泛应用。本文分析了公路边坡的破坏与防护特点，以及边坡绿化与修复技术，通过工程实例总结发现边坡修复的施工技术要点及后期养护处理方式，为公路边坡绿色防护提供了思路。

关键词：公路边坡  绿化  生态防护  喷播技术

中图分类号：U418.9                                文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）07（a）-0024-04

Abstract：With the development of China's transportation industry， the ecological environment has been constantly changed. The traditional slope engineering mainly adopts reinforcement measures， such as stone retaining wall and shotcrete concrete， etc. Slope protection structure is the most common way of slope treatment， which is not to treat the underlying highway. As an ecological protection measure， green slope protection can， to some extent， consolidate soil and prevent erosion， beautify the environment and improve slope stability. It has been widely used in engineering slope protection.This paper analyzes the characteristics of the destruction and protection of the highway slope， as well as the greening and repair technology of the slope， and summarizes the key points of the construction technology and the later maintenance and treatment methods of the slope repair through engineering examples， providing ideas for the green protection of the highway slope.

Key Words： Highway slope; Greening; Ecological protection; Spray seeding technique

人们在追求交通便利的同时，要充分考虑到人与自然地和谐，要建成环境友好型工程，公路的边坡防护可以极大改变生态环境，增加公路的使用寿命，建设施工单位要根据实际情况，因地制宜，制定出合理的边坡防护方案。有效保护公路周边的环境不仅能提高边坡的稳定性，还能达到绿化和美化环境的目的。生态护坡技术在边坡的绿色防护中被广为应用，其施工过程简单，成本低，它的适用面很广，护坡效果较好，对于一些恶劣的地质环境也能适用。目前应用边坡绿色防护中应用较广的绿化喷播技术有液压喷播植草护坡、三维植被网护坡喷播和客土喷播。本文分析了公路边坡的破坏与防护特点，以及边坡绿化与修复技术，通过工程实例总结发现边坡修复的施工技术要点及后期养护处理方式，可以为公路边坡的治理和防护提供参考。

1  公路边坡绿化国内外研究现状

生态环境保护在发达国家在公路建设中非常重视，20世纪30年代美国就认识到生态平衡和环境治理的重要性，率先开始在公路边坡和机场空地进行植物恢复技术研究[1]，并于1965年制定了《公路美化规定》等相应的国家和地区法律，要求新建公路必须进行生态恢复，将交通对环境的负面影响降到最低[2]。随后，英国、法国和德国等欧洲国家也纷纷开展植物护坡工程技术研究与应用，并将加筋土技术与植物防护技术相结合，修建了包裹式加筋植草墙面挡土墙[3]，此后研发的液压喷播技术和三维网植草护坡方法[4]，也获得全世界的广泛应用。日本公路建设在当今生态恢复技术研究水平上处于领先地位，他们秉承“环境优先、自然再生”的生态原则[5]，1951年采用外来草种的植生盘技术用于道路坡面植被绿化，取得了显著效果[6]。其后于1987年开发出纤维绿化土工法、连续纤维加筋土工法等，均获得发明专利[7]。目前正在研究特殊空间绿化、植被恢复、公路边坡绿化和景观仿真方法等高新技术，用以恢复现代公路网络的生态环境。

我国生态护坡技术起步较晚，早期的公路建设对绿化投入较少，多采用撤草种、穴播、沟播和铺草皮等工程护坡方法，但并未取得良好的效果，眾多被公路破坏的自然环境只能任其退化[8]。20世纪90年代以后，客土喷播技术才被广泛应用于公路护坡绿化中。近年来随着公路建设快速发展，国外各种先进的生态护坡工方法，如植被混凝土护坡绿化技术、等离子喷播植生防护技术、三维植被网技术、液压喷播植草护坡、厚层基材技术、挂网客土喷播技术和植生袋技术等在公路边坡中获得广泛应用，取得了明显的生态恢复成效[9]。对于劣质土坡及高陡岩石边坡的植被防护，目前国内研究还很少，在公路边坡植物防护系统工程技术方面，特别是坡面硬度大而陡的场地或公路坡地地段，护坡技术效果表现明显不足[10]。同时，国内边坡绿化技术研究主要集中在道路的防护和固土上，对护坡植物物种研究也都只限于草坪和草本植物，对灌木和乔木植物种类研究较少[11]。

2  公路边坡破坏形式

（1）边坡开挖打破生态平衡。

公路修建过程中，往往需要开挖边坡，其原有的生态坏境就会被破坏，土壤微生物、植被与土壤之间的平衡关系被打破。岩层表面只有一层薄土，土中有机质含量极低，微生物无法生存，难以栽植植被，遭遇降雨时，极容易造成水土流失。大量雨水进入岩层形成裂隙水，容易发生岩石的滑移等地质灾害。高速公路通常贯穿南北，在寒冷的北方，冬天为防车辆打滑，要在道路上撒盐除雪，这样间接的导致边坡中的土壤盐分含量升高，进一步的破坏了土壤的肥力，使植被难以存活，甚至使栽植的植物出现死亡[12]。

（2）车辆尾气抑制植物生长。

公路上每天行驶的汽车很多，虽然，目前国内外正在推行新能源汽车，但仍有大部分汽车会产生大量的噪音污染和废气污染。汽车排放的废气主要包括二氧化硫、一氧化碳等，对生态造成严重的污染。若在阳光充足、无风等条件下，废气中的碳氢化合物和氮氧化合物还能相互反应，产生光化学烟雾，进而对植被造成二次污染。高速公路通常对路基要求较高，从地势、地形、空气流通等方面考虑，在这一条件下植被更难生长，冬季气温极低，春季升温缓慢，夏季温度极高，对植物的正常生长造成了巨大的阻碍[12]。

3  边坡绿色防护作用

（1）边坡加固。

边坡绿化过程中一般选择具有发达根系的植物，根土复合体类似于工程中的钢筋混凝土，根在土体中有加筋作用，较长和较粗的根还具有锚杆的锚固作用。在一定程度上可明显增强坡体部分土壤的固着能力，有效抗击冲击和腐蚀作用的能力，还能在雨水较大的时候进行阻挡，减少地表范围内的径流量[13]。

（2）截流防冲。

部分降雨在到达坡面之前就直接被植被茎叶截留并且暂时贮存在其中，降低了到达坡面的有效雨量，从而减弱了雨水对坡面土体的侵蚀[14]。草本植物分枝多，丛状生长，不仅能够有效地分散、减弱地表径流，而且还能够阻截径流改变径流的形态，使径流由直流变为绕流，既加大了流程，减小了水力坡度，又减慢了流速，延长了地表径流时间，同时增加了雨水的入渗量，减少了表面流量，冲刷能量降低，从而致使土体冲蚀程度减弱[15]。

（3）视线引导。

绿色植物可以缓解长时间驾驶的驾驶人员眼部疲劳，在视线上对驾驶员进行引导，还可用于防止眩光，能够有效减少交通事故的发生。长时间乘车的乘客也会处于疲劳状态，边坡绿化后会成为铁路、公路两边优美的风景，也可缓解乘客的眼部疲劳。

（4）美化环境。

十九大报告将生态文明建设作为国家发展的千年大计，环境保护目前更是我国的一项基本国策。铁路、公路建成后应对受损环境进行边坡绿化和修复，通过合理规划，选择适合本地区生长植被进行护坡，该方法可以在原有自然基础上美化自然环境。同时，采用层次分明、色彩不同的植物，还可遮蔽路边一些不雅建筑。

4  边坡绿化与修复技术

边坡治理采用生态修复的方法，根据环境的不同，结合不同的工程手段，选择适合该地区生长的植被，使边坡的工程环境重新达到生态平衡。边坡绿化与生态修复方法的使用，将直接关系到整个边坡生态修复的成功与否。根据生态环境构筑方式的不同，可将现有的边坡生态修复技术归为四大类： 喷混类、加固填土类、槽穴构筑类、铺挂类[16]。

（1）喷混类边坡生态修复技术。

喷混类边坡生态修复技术是目前我国运用最广泛的护坡技术，尤其在坡度较陡或稳定性较差的岩质边坡上最为常见，它主要的施工工艺是先铺锚杆、铁丝网，然后把基质材料和种子等按一定的比例拌和均匀，最后通过喷薄机喷射到边坡上。其中，客土喷播是最简单的喷混类技术，可分为湿法和干法两类，据NAM-CHOON等[17]研究发现，湿法喷播比干法喷播对贫瘠边坡上植物的生长更有益。除此之外，植被混凝土生态防护技术、厚层基材喷播技术、防冲刷基材生态护坡技术和液压喷播护坡技术也在工程中被普遍应用。

（2）铺挂类边坡生态修复技术。

铺挂类边坡生态修复技术是在边坡上直接铺建植生网络，构建合理的生态系统，给边坡上的植物提供一个较好的生长环境，从而可以保证植物健康快速生长，以达到生态修复的目的。該技术适用于坡度平缓的土质边坡以及风化较为严重梦的岩质边坡。目前使用最广泛的有铺草皮绿化技术、生态毯护坡技术、植藤本植物绿化方法、覆土植生技术和植生带生态防护技术等。许多专家学者对这几类护坡技术都有研究，例如：张朝阳[18]等研究发现藤本植物的栽植只需要在坡面的部分地段建立种植穴，生长后期可依靠缠绕或附着向四周伸展，紧密交织覆盖在坡面的枝叶对雨水的冲刷有很好的缓冲作用。胡玉植[19]等的研究发现，加筋材料对天然草皮的抗侵蚀性作用明显，但仍弱于三维土工网垫。胡林[20]等通过对不同铺草皮格局条件下公路边坡产流产沙特征的野外试验，认为草皮位于边坡中部的效果优于草皮位于边坡上部。陈文学[21]等研发了一种新的KLD草毯，该草毯具有很好的渗透性，能有效降低地表径流和暴雨对土壤的侵蚀。

（3）加固填土类边坡生态修复技术。

加固填土类边坡生态修复技术首先要在边坡上修筑一些格构结构，对开挖后处于不稳定状态的边坡进行植被生态修复，需借助一些传统的边坡加固技术使边坡先处于稳定状态[22]。该方法较为复杂，但护坡效果较好，在此基础上种植的植被生长状况较好，根系发达，其固坡及抗侵蚀方面的作用会越来越好。

（4）槽穴构筑类边坡生态修复技术。

槽穴构筑类边坡生态修复技术主要是在边坡上构建槽穴或安装边坡穴植装置，利用槽穴为边坡植物提供生长初期所需的营养物质来营造稳定的植物群落，达到边坡生态修复。该方法研究的热点主要集中在构筑方法和低成本环保材料的应用上。罗敏敏等[23]提出了一种新型的“生态袋 + SNS柔性防护网”结构，以SNS主动柔性防护网进一步稳固生态袋，并通过浅层锚杆起到表层加固作用。

5  边坡修复施工技术要点

边坡在进行生态修复时，首先要对破坏的边坡进行整治，最后需要对边坡进行监测与养护。通过具体工程实例发现，无论采用何种修复方式，前期边坡整治技术要点及养护方式都大致相同。具体施工工艺如下。

（1）土质边坡和土石边坡清理。

①边坡平整均匀，上下坡度基本一致。②坡顶过渡圆滑无棱角，坡底与台面界限清晰，呈几何角度过渡。③边坡和台面上虚土和浮渣清理干净。

（2）邊坡不得出现以下现象。

①凸起：边坡挖方不到位而留下鼓起的包或棱。②凹陷：边坡挖方过度而出现的下洼部位。③立面：边坡开挖过度时形成的近于直立的局部边坡部分。④沟槽：由于雨水冲刷所形成的沟槽。

（3）坚硬岩质边坡清理。

①边坡基本平整均匀，坡顶和坡脚无明显的过渡痕迹。②将边坡和台面上虚土和浮渣清理干净。③边坡出现局部立面、凹坑须用耕作土填充后加固。

（4）防水处理。

①坡头简易防水处理在边坡验收后立即进行。②挡水处理（适用于坡头后面山体较平整，无明显汇水形成处），以土沿喷附边缘叠挡水墙，墙高10cm。③引水处理（适用于山体下坡处，喷附面略高于坡头背面处），以土背向喷附面叠引水墙10cm，其间隔为10m。④挖排水渠（适用于山体下坡处，喷附面略低于坡头背面处），渠离喷附边缘1m为宜。⑤隔水处理（适用于坡头后面山体高于喷附面，并设有截水沟），除坡头做挡水墙外，在截水沟与喷附面之间相隔1m处以土做隔水墙，墙高10cm。⑥在挡水墙、引水墙、隔水墙上应撒播草籽，并在其上覆土1cm。

（5）初期浇水养护。

①喷附后第一次浇水宜在12h内完成。最长不宜超过24h。②初次浇水须浇足，但不得在边坡上形成冲蚀。③浇水时，以浇水人员为中心，在水柱所及的范围内左右轮换浇灌，浇足后浇水人员再移动位置进行浇灌，确保每处均浇灌两次。④以每幅遮阳网为单元进行浇灌，逐渐推进。⑤浇水时水管喷头不得离坡面过近。⑥如边坡较长，养护队长应及时检查水柱远端，是否有漏浇或浇水不足情况，及时提醒浇水人员进行补浇，要求边坡受水均匀，利于边坡发芽整齐。⑦浇水原则：边坡上部浇水量宜大于边坡下部，上部浇水时间应适当加长。在无自然降水补给时，在喷附后至植物发全苗前必须确保边坡水分供给。

6  结语

公路边坡绿色防护是当今工程建设边坡防护的重点，随着工程技术的发展，人们对环境的要求也越来越高，边坡绿色治理的工艺也在不断发展，在公路、铁路设计与建设中，应将生态功能与工程功能及安全功能同等考虑，并根据具体情况相应提出具体措施，实现生态环境与人类的可持续发展。本文分析了公路边坡的破坏与防护特点，以及边坡绿化与修复技术，通过工程实例总结发现边坡修复的施工技术要点及后期养护处理方式，为公路边坡绿色防护提供了思路。

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