山区高速公路边坡生态防护方案及评价指标研究

刘霁+邹品增+姜安民

摘 要：山区高速公路深挖高填，对公路沿线生态环境保护造成严重的威胁，工程建设和生态环境保护之间的矛盾亟需加以解决。本文详细归纳了目前广泛应用的六种边坡生态防护技术的优缺点，对比总结其适用范围，根据影响边坡生态防护技术方案选择的5个因素将边坡分为：可直接绿化边坡、可绿化边坡、有选择的可绿化边坡、不宜绿化边坡4类，并给出推荐的边坡生态防护方案。参考国内外边坡生态防护研究成果，从固土护坡、生态环保、景观功能三个方面出发，提出了边坡生态防护效果评价的技术指标体系，以作为公路生态防护研究的参考。

关键词：山区高速公路；边坡；生态防护；评价指标

Research on mountain highway slope ecological protection scheme and evaluation indexes

Liu Ji， Zou Pinzeng，Jiang Anmin

（Hunan Urban Construstion College）

Abstract： The deep digging and high filling work in mountain highway projects poses a serious threat to ecological environment protection along the road. The contradiction between the ecological environment protection and project construction desperately needs to be addressed. This paper summarized in detail the advantages and disadvantages and the application scope of the current widely used six kinds of ecological slope protection technology. According to the five factors that influence plan selection of slope ecological protection technology， the slope was divided into four classes， respectively directly-greening slope， favorable-greening slope， selective-greening slope， unfavorable-greening slope. The recommended slope ecological protection scheme was also given. By referencing to the research results at home and abroad about slop ecological protection the ecological slope protection effect evaluation index system of technology was put forward from the aspects of solid soil slope protection， ecological and environmental protection， landscape function， which aims to provide reference for doing research in highway ecological protection.

Keyword： mountain highway； slope； ecological protection； evaluation indexes

引 言：

隨着我国社会和经济的发展，以及人们对环境和生态保护的重视，对高速公路的要求越来越高，高速公路不但需承担快速交通通道的功能，同时还要求生态环保、环境优美。山区高速公路是以破坏生态环境为代价的一项现代化建设工程。在修建过程中形成大的挖填方，引起岩土体移动、变形和破坏，容易诱发各种地质灾害。山区地形、地貌复杂，山区高速公路建设中开挖路堑、镇筑路堤，会导致原生植被和动物栖息地破坏，水土流失，以及局部环境恶化等系列生态环境问题。以往由于对边坡防护方案的认识不足，边坡防护方案设计不合理，致使山区高速公路边坡在施工后出现失稳破坏、与周围景观不协调、严重破坏生态环境。因此如何因地制宜地选取路堑边坡防护方案，使其即能满足公路工程技术标准，又能保护生态环境、丰富高速公路景观，就显得尤为重要。

我国在高速公路边坡生态防护方面的研究起步较晚，但近年来生态环境保护越来越受到人们的重视，大量的高速公路边坡开始采用生态防护技术，相关的科研成果也不断涌现。李志清等[1]提出了要将工程护坡和植被护坡相结合的思想。吕大伟[2]研究了客土喷播技术在山区高速公路边坡防护绿化中的应用。冯玉涛等[3]提出了一种植生袋联合土工格栅的柔性生态护坡新技术。胡勇[4]对藤蔓植物在恢复公路工程石质边坡生态景观中的应用开展了相关试验研究，王云[5]对高挖边坡稳定性与生态防护技术开展了相关研究。不同的生态防护技术特点各异，适用性也大不相同，本文在归纳总结国内常用的生态防护方案特点的基础上，结合作者多年的高速公路边坡生态防护设计工程经验，对常见的生态防护技术方案进行了探讨。同时，迄今为止，生态边坡防护效果评价方面仍然没有形成统一的规范和标准，缺乏统一的评价体系，不利于边坡生态防护技术的发展。本文根据调查咨询，提出生态防护评价指标体系，以期为科学合理进行生态防护评价提供技术支持。

1.生态护坡技术特点和适用性分析：

与传统的圬工防护及单纯的植物防护相比，综合防护型边坡，将工程防护和生物防护很好地结合起来，既可以美化路容，又能起到环境保护和稳定边坡的作用，是目前应用最为广泛的边坡防护型式。其主要具有固土护坡、生态环保、丰富景观三方面的功能。

归纳总结目前工程上应用广泛的生态护坡技术主要有以下六种：直接喷播植草护坡、椰纤维网植草护坡、客土喷播绿化护坡、植生袋绿化护坡、土袋绿化护坡及藤蔓植物绿化护坡等。

1.1 直接喷播植草护坡

直接喷播植草绿化护坡技术是采用液态播种的原理，将粘结剂、保水剂、土壤改良剂、粘着剂、肥料、植物种子等按照一定的比例均匀搅拌，然后通过液压喷播机械设备将混合物加压喷射到防护坡面，从而完成植草护坡的一种简单的生态护坡技术。

1.1.1 直接喷播植草护坡优缺点

直接喷播植草护坡技术特点简单，优缺点均较为明显：施工速度快，施工工艺简单；工程造价低，经济效益好；基材分布均匀，种子发芽快，植被覆盖时间短。但是，直接喷播植草绿化基材直接曝露在空气中，抗雨水冲刷能力较弱。而且，直接喷播植草绿化由于没有客土的存在，基材中缺乏植物生长需要的营养。因此，直接喷播植草绿化护坡技术对边坡土质要求较高，限制了它的推广使用。

1.1.2 适用条件

通常适用于填土边坡以及坡高不超过4米、坡比较小（坡比≤1：1.0）的全风化岩石（泥岩、风化页岩）边坡或稳定土质边坡。

1.2 椰纤维网植草护坡

椰纤维植物护坡技术是利用椰纤维网（CF网）特殊的纤维层状结构（具有固土保水的功能）与喷播技术相结合，形成一定厚度的有利于植物生长的土层，在边坡坡面建立一个具有一定自身生长能力的生态固土护坡系统，以达到永久护坡的目的。

1.2.1 椰纤维网植草护坡优缺点

椰纤维网在边坡上的应用，增加了坡面的粗糙程度，降低了水流速度，呈现网格状的椰纤维网可以将坡面径流缓变为坡面漫流，能够有效减弱雨水对护坡面的冲刷；而且椰子纤维可以截留和吸收一部分水分，增强坡面保水的能力，为植物健康生长提供足够的水分；椰纤维网能够降解，分解之后的有机质能够为植物提供生长所需的养分。但是椰纤维网的铺设对边坡坡面的平整性有较高要求；提供植物生长环境的基材一般厚度在4cm左右，不适宜在岩石及土夹石边坡上应用。

1.2.2 适用条件

适用于坡比≤1：0.75且高度不超过8米的土质路堑边坡。

1.3 客土喷播绿化护坡

客土喷播绿化护坡是将复合肥、植物种子、种植土、水、粘结剂和保水剂等按照一定比例混合并搅拌均匀的有机基材，通过专门的喷播机械喷播在挂有铁丝网的坡面上，形成有利于植物生长的一定厚度的有机基材层。植物生长到后期，发达的植物根系能够穿透基材深入到边坡岩体的节理及裂隙之中，从而达到永久护坡和美化路域环境的双重目的。

1.3.1 客土喷播绿化护坡优缺点

客土喷播绿化护坡喷播的基材厚度较大，非常有利于草灌植物的生长，可以形成较好的边坡生态环境；能够用于风化岩石边坡的生态防护，并且能够与框架类、骨架类圬工防护相结合，适用范围相当广泛；保肥、保水效果好，具有良好的抗雨水冲刷能力。客土喷播绿化施工技术相对复杂，工程造价较高，并且客土喷播绿化不适用于坡比过于陡峭及完全岩质边坡。

3.2 适用条件

客土喷播绿化护坡适用于坡比≤1：0.5的弱风化、软质岩质边坡面，或者坡比≤1：0.5的菱形网格、拱型骨架、框架梁边坡、人字型骨架边坡。客土喷播绿化护坡施工分为湿法喷播和干法喷播两种，湿法喷播施工速度较快，但是湿法喷播在边坡面形成植被护坡之前，耐雨水冲刷能力比较弱，与湿法喷播相比干法喷播较耐冲刷。在应用客土喷播绿化技术进行边坡生态防护时，应当根据降雨条件、边坡情况以及当地气候条件合理地选择相应施工方案。

1.4 土袋绿化护坡

通过在编制袋或麻袋中，装填种植土，然后堆砌在框架、骨架类工程防护坡面，然后在其表面整体喷射具有一定厚度的有机基材，从而达到绿化整个路堑边坡的目的。

1.4.1 土袋绿化护坡优缺点

土袋绿化护坡与植生袋绿化的特点相似，主要的区别是施工技术的不同。土袋绿化护坡施工技术简单、绿化效果较好。但是土袋绿化施工费工费时，成本相对较高。

1.4.2 适用条件

土袋绿化护坡适用于低矮的弱风化岩质边坡，或者与框架梁、骨架类工程防护技术相结合进行综合防护，边坡等级不超过三级，边坡坡比一般≤1：0.5。

1.5 植生袋植草护坡

植生袋植草护坡是在植生袋中装填专门配置的有机基材，然后码砌在框架梁坡面上，利用在植生袋夹层中的植物种子发芽生长，从而覆盖整个坡面的绿化防护技术，与该法相似的还有生态袋护坡技术。在植生袋内填装按照一定比例配制的有机肥、种植土、保水剂等混合而成的有机基材，之后用植生袋在边坡面外侧直接堆砌形成植生袋面层，通过该植生袋内长出的植物对边坡进行绿化，并利用岩石风化层、植生袋绿化基材以及植生袋固定设施（一般采用F 、U型鋼筋锚固）等共同构建坡面生态防护系统，以便达到永久固坡的目的。

1.5.1 植生袋植草护坡特点

植生袋内填装的土层较厚，有利于植物的生长；植生袋对减少水分蒸发有利，保水和保温效果良好，同时能有效防止基材被雨水冲刷而流失，边坡养护成本较低；植生袋绿化护坡植物的绿化效果好，植物成活率高。植生袋绿化护坡一般与骨架类、框架梁类工程防护措施结合使用。但是，在没有适宜的圬工防护的边坡面上，植生袋不易锚固与码砌，容易垮塌；当边坡较高、较陡时，由于植生袋自重较大，容易造成框架梁或骨架类工程防护受损破坏，从而导致植生袋防护的失效。植生袋植草护坡施工过程中需要大量的人力、财力、物力，施工进度慢，工期较长，造价较高。 1.5.2 适用条件

适宜于低矮的弱风化岩质边坡，或者与框架梁、骨架类工程防护相结合进行综合防护，边坡坡比一般≤1：0.5。

1.6 藤蔓植物护坡

藤蔓植物护坡是利用攀缘类植物或者垂吊类植物，对护面墙、挡土墙、锚钉板墙、岩石边坡等难以满足植物生长的公路边坡进行绿化遮挡的一种绿化护坡方式。利用碎落台或坡脚，提供植物生长所必须的生长条件，必要时换填种植土。在边坡上架设绿色罩面网或铁丝网，作为藤蔓植物向上攀爬的载体，覆盖遮挡坡面或圬工防护坡面，美化公路景观。植物选择一般选取生长速度快、抗逆性强、适合粗放式管理、且具有一定观赏性的藤蔓植物，多用油麻腾、迎春、爬山虎、常青藤等。

1.6.1 藤蔓植物护坡优缺点

藤蔓植物护坡施工技术简单，工程成本低。但是藤蔓植物绿化周期长，前期绿化效果很差，并且藤蔓植物爬坡高度有限，对于较高边坡的绿化效果不好。

1.6.2 适用条件

坡比≤1：0.3，微风化或完全岩石边坡，以及挡土墙、护面墙、锚钉板墙、挂网喷砼、抗滑桩、浆砌片石等完全圬工防护边坡。

2.边坡防护方案选择的影响因素分析及边坡分类

总结六种常用的生态护坡技术，影响边坡生态防护技术方案选择的主要因素有边坡坡高、坡比、坡面平整度、岩土性质及风化程度、边坡圬工防护技术等。

根据对影响边坡生态防护技术选择因素的分析，结合山区高速公路边坡特点，本文将边坡分为可直接绿化边坡、可绿化边坡、有选择的可绿化边坡、不宜绿化边坡4类，各类边坡特点及推荐的生态防护技术如表1。

3.边坡生态防护效果评价指标体系

边坡生态防护效果评价指标体系是边坡生态防护进行评价的基础，指标体系设计是否科学、合理，直接关系到评价结果。因此，为了使所建立的评价指标体系能够客观地评价山区高速公路边坡生态防护真实效果，建立一套系统的、科学的、综合的指标体系尤为重要。

本文在大量参考国内外有关边坡生态防护技术研究成果及评价方法的基础上，从边坡生态防护方案及防护效果评价的内容出发，通过调查问卷及走访的形式对生态、公路、景观等方面的相关技术专家及行业工作者进行调查咨询，通过综合对比筛选，从固土护坡、生态环保、景观功能三个方面，选取了植被覆盖率、根系发育情况、乡土植物种数、植物多样性指数、水土保持、固碳释氧、净化空气、植物空间层次、协调性、绿期等10个评价指标，构建了适用于基于层次分析法的模糊综合评价3级指标体系，如下图1所示。

4.结论

山区高速公路边坡生态防护是一个涉及多学科、综合性、系统性的复杂问题，在边坡生态防护工程建设中，应树立“尊重自然、恢复自然”的理念，根据场地实际情况，机械化施工程度、适用性、经济性和质量效果对比选择适宜的防护方案。将乔、灌、草有机结合、合理配置，恢復其生态平衡，实现人工强制绿化向自然植被的自我繁衍。本文归纳总结了常用的六种生态护坡技术的优缺点，对其进行了适用性分析，结合影响方案选择的主要因素对生态边坡进行了分类，并给出其推荐使用范围。本文提出的常用边坡生态防护技术和边坡生态防护效果评价指标，有利于边坡生态防护规范化发展，可为山区高速公路边坡生态防护建设提供参考与指导。

参考文献

[1]李志清，胡瑞林，吴礼舟，等.生态防护在高速公路护坡中的应用研究[J].工程地质学报，2005，13（2）：280-284.

[2]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.

[3]冯玉涛，徐生明，姚连军.山区高速公路新型生态边坡支防技术及应用[C]//中国公路科技创新高层论坛.2013.

[4]胡勇，谢银水.藤蔓植物在恢复公路工程石质边坡生态景观中的试验研究[J].南昌工程学院学报，2013（s1）：1-4.

[5]王云.高挖边坡稳定性与生态防护技术研究[D].长安大学， 2012.