現(xiàn)代高速公路坡面生態(tài)防護(hù)的現(xiàn)狀與展望

現(xiàn)代高速公路坡面生態(tài)防護(hù)的現(xiàn)狀與展望

現(xiàn)代道路建設(shè)極大地方便了人們的生活，顯著促進(jìn)了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。同時(shí)，它對(duì)環(huán)境，尤其是植被產(chǎn)生了一定的影響和損害。而傳統(tǒng)上用的鋪砌和封閉防護(hù)措施不僅施工繁瑣、造價(jià)高,而且不利于高速公路的環(huán)境和景觀。隨著人們對(duì)環(huán)保及綠化美化和對(duì)植被坡面保護(hù)作用認(rèn)識(shí)的不斷加強(qiáng),生態(tài)防護(hù)在高速公路建設(shè)中成為一種嶄新和必不可少的工程防護(hù)措施。1邊坡立地條件為避免占用農(nóng)田、耕地,高速公路線路一般都需重新開挖、深填,從而造成大量的填切方,使地表植物遭到破壞,原有表土與植被之間的平衡關(guān)系失調(diào),表土的抗蝕能力減弱。在雨水和風(fēng)蝕等作用下極易造成嚴(yán)重的水土流失,同時(shí)由于公路施工過(guò)程中挖方及重力作用破壞了坡面原有的良好結(jié)構(gòu)平衡,雨水的浸泡又增加了坡面的負(fù)擔(dān),加劇滑坡和崩塌的發(fā)展,嚴(yán)重時(shí)造成滑坡、泥石流、山洪等危害。高速公路邊坡小氣候復(fù)雜,限制因素多。據(jù)HurshC.R(1949)的研究,裸露的公路邊坡風(fēng)速比林地大15倍,比草地大8倍。風(fēng)速大,風(fēng)蝕嚴(yán)重,不利于水土保持。另外,由于坡度大,土壤滲透性差等原因,邊坡土壤對(duì)降水截流較小。這樣一方面容易水土流失,另一方面由于水土流失導(dǎo)致坡面土壤貧瘠,立地條件差,不利于植物生長(zhǎng)。在高速公路的陽(yáng)坡或半陽(yáng)坡面侵蝕更為嚴(yán)重,這是因?yàn)?陽(yáng)坡接受的熱能輻射量較大,土壤晝夜溫差變化大,干濕交替較劇烈而頻繁,物理風(fēng)化強(qiáng)烈,水份蒸發(fā)快,濕度低,不利于林草生長(zhǎng),植被覆蓋度低,土壤中植物根系和有機(jī)質(zhì)含量少。團(tuán)粒結(jié)構(gòu)差,土壤干燥疏松,抗沖蝕性能差,抵抗雨滴濺蝕能力弱,故極易造成土壤侵蝕。其次,陽(yáng)坡為迎風(fēng)坡,降雨幾乎垂直作用于坡面,擊濺力大,同時(shí)風(fēng)又加速了雨滴的重力加速度,加速了土壤的侵蝕。目前我國(guó)公路邊坡坡比一般為1∶1,有的甚至達(dá)到60°以上,在歐美許多國(guó)家公路為了減少水土流失,恢復(fù)自然植被,一般采用很緩的邊坡。但邊坡越緩,占地越多,土方量越大,造價(jià)也就大大增加,這在我國(guó)不太現(xiàn)實(shí)。而在陡峭的邊坡上進(jìn)行植物種植無(wú)疑存在很大的困難。2邊坡的生態(tài)防護(hù)我國(guó)公路坡面防護(hù)傳統(tǒng)上一般采用水泥塊石鋪砌進(jìn)行防護(hù),它的作用主要是防止山體或路基崩塌。有的邊坡根本就沒有進(jìn)行防護(hù),年長(zhǎng)月久,有的邊坡自然再生形成植被,有的地方卻始終是黃土頑石。隨著人們對(duì)水土流失危害和綠化環(huán)保認(rèn)識(shí)的加深及科技的發(fā)展,生態(tài)防護(hù)在高速公路邊坡防護(hù)中起著越來(lái)越重要的作用。目前主要有以下幾種生態(tài)防護(hù)措施。2.1進(jìn)行生態(tài)防護(hù)高速公路填方邊坡由于土層較厚,表面較疏松,進(jìn)行生態(tài)防護(hù)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易,在較高或較陡的邊坡,先進(jìn)行水泥砂漿骨架固坡,然后再進(jìn)行生物防止水土流失并進(jìn)行綠化美化。(1)采用草種樹的方法防護(hù)坡面效果為了盡可能減少水土流失和塌方,目前工程中普遍采用先行種草或植草皮,如京珠高速公路湖南段的湘潭至耒陽(yáng)高速公路填方邊坡均采用機(jī)械噴播草種。試驗(yàn)和實(shí)踐表明,草種一般在1周內(nèi)即可發(fā)芽生長(zhǎng),播后20d左右即可起到防護(hù)效果,1個(gè)月后,基本達(dá)到預(yù)期效果。采用這種方法進(jìn)行坡面防護(hù),水土保持效果非常明顯,坡面無(wú)明顯的沖刷痕,無(wú)塌方現(xiàn)象,表土的有效保護(hù)達(dá)到95%以上。另外,在京珠高速公路湖南段的耒陽(yáng)至郴州及正在修建的湘潭至邵陽(yáng)高速公路填方邊坡均采用植草皮的方法進(jìn)行坡面防護(hù),這種防護(hù)措施比播種的工程費(fèi)用低,但它的防護(hù)效果在第1年不是很明顯,有效防護(hù)要到第2年甚至第3年。(2)植物樹種的設(shè)置這種防護(hù)措施主要是針對(duì)填方邊坡較高或坡面較陡的邊坡,一般采用3m×3m的棱形骨架防止坡面滑塌,同時(shí)它還起到排水等作用,減少雨水的直接沖刷。然后在骨架內(nèi)進(jìn)行種草或植草皮。而種草的效果明顯優(yōu)于植草皮,對(duì)種草與植草皮的調(diào)查結(jié)果顯示,第1年到第3年防止水土流效果分別為10/1、4/1、1.2/1。(3)喬木層生物圈在填方邊坡距路面護(hù)欄1m處栽植高1m、冠幅0.5～1m的灌木球,距護(hù)欄3m處及下平臺(tái)一般各栽植一排喬木樹種。主要起到穩(wěn)固路基防止塌方,并恢復(fù)填方邊坡植被的作用。2.2道路自身的破壞高速公路的切方邊坡一般都較高,有的還比較陡,如果防護(hù)不好,會(huì)給建成通車后的道路帶來(lái)較大的破壞和損失。如圣拉西亞島西海岸公路及國(guó)內(nèi)一些公路,由于防護(hù)不當(dāng),公路頻繁阻斷,公路設(shè)施遭到破壞。但生態(tài)防護(hù)不僅能有效的防止水土流失和崩塌方,而且通過(guò)草(花)、藤本及灌木的適當(dāng)搭配種植可形成一道亮麗的風(fēng)景線。(1)為等網(wǎng)格、花花種的草綠化噴播草(花)種是目前使用最多的一種防止水土流失,恢復(fù)自然植被的形式,一般大于45°的切方邊坡還需采用棱形網(wǎng)格水泥骨架固坡,然后再在網(wǎng)格內(nèi)播種草(花)種,對(duì)于小于45°的切方邊坡,一般只需播種草(花)種,有的根據(jù)視覺需要設(shè)計(jì)成各種模紋圖案,草綠花開之時(shí),就會(huì)形成一幅幅美麗的圖景。(2)掛網(wǎng)、客土、噴播植物群落隨著工程實(shí)踐和人們對(duì)生態(tài)防護(hù)作用認(rèn)識(shí)的深入,對(duì)于那些本身土質(zhì)較差,如剛風(fēng)化的紅砂巖坡面、紫色土、煤炭土、石灰土等植被難以恢復(fù)的切方邊坡,和那些土質(zhì)較少而以石質(zhì)為主又需綠化以防巖石風(fēng)化和水土進(jìn)一步流失的坡面,多采用掛網(wǎng)客土噴播以快速恢復(fù)植被,從而達(dá)到治理目的。掛網(wǎng)一般采用的是鐵絲網(wǎng)和塑料網(wǎng),多用2m×10m或3m×10m型,依坡面展開平鋪,然后用鋼筋作為錨桿加以固定。根據(jù)坡面情況錨桿截成20～30cm長(zhǎng),深入石(土)層至少需10～15cm?？屯翆?shí)際上是一種以土壤為主,外加一定比例的草(紙)筋、谷殼、肥料、保水劑等形成的混合物,以便坡面植被的快速恢復(fù)和良好生長(zhǎng),從而達(dá)到快速固坡、防止水土流失和綠化美化的目的。所用土最好是砂性的肥沃土壤,取土?xí)r清除雜草、植物根系、石頭等雜質(zhì),以防阻塞及破壞噴漿機(jī)械?？紤]到切方邊坡一般都較高和噴漿機(jī)械的揚(yáng)程,客土盡量避免使用粘性較重的黃土。客土厚度一般以5～10cm為好,太薄不能保證植被的正常生長(zhǎng),太厚則工程造價(jià)過(guò)高。在客土達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,再根據(jù)噴播設(shè)計(jì)進(jìn)行機(jī)械噴播草(花)種,然后蓋上無(wú)紡布或塑料薄膜,以保溫保濕,并可防止雨水沖刷。播后一般在20～30d內(nèi)可形成草毯。3生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用及展望隨著社會(huì)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國(guó)高速公路正以數(shù)百上千公里的速度增長(zhǎng),加上鐵路和普通公路及其它工程建設(shè),預(yù)示著坡面生態(tài)防護(hù)措施將有著廣泛的應(yīng)用前景。生態(tài)防護(hù)將伴隨著每一個(gè)工程建設(shè),它不僅能有效的防止水土流失和崩塌方,同時(shí)還能通過(guò)綠化美化營(yíng)造出一道道美麗的景觀,從而優(yōu)化人們的生活環(huán)境。高速公路坡面生態(tài)防護(hù)是一門多學(xué)科、多工種的綜合性技術(shù)。主要涉及:①水土保持技術(shù),通過(guò)對(duì)坡面的有效覆蓋和及時(shí)保護(hù)表土,使其免受表面侵蝕、土壤退化和水土流失,主要技術(shù)包括混播草(花)種、喬灌栽種、草皮移植、抗蝕網(wǎng)絡(luò)等;②地表加固技術(shù),通過(guò)對(duì)植物根系固持土壤,降低土壤空隙水壓來(lái)加固和提高抗滑力,主要技術(shù)包括水泥棱形網(wǎng)格(窗格)、掛網(wǎng)、活枝扦插、溝壑式栽種、壓條和枝條籬墻等,因此,它的發(fā)展能有效促進(jìn)相關(guān)學(xué)科和技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和革新。高速公路坡面生態(tài)防護(hù)的進(jìn)一步發(fā)展將推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。其中最直接的是我國(guó)的草坪(卷)、草(花)種業(yè)的發(fā)展。目前我國(guó)草坪(卷)生產(chǎn)還停留在較原始的階段。而草(花)種業(yè)也剛剛起步。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì),國(guó)內(nèi)90%以上的草(花)種依賴進(jìn)口。而西方一些發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、丹麥、澳大利亞等草(花)種業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有非常重要的地位,如草業(yè)是美國(guó)的十大支柱產(chǎn)業(yè)之一。其次是施工機(jī)械的發(fā)展和革新。目前使用較先進(jìn)的噴播機(jī)主要是國(guó)外進(jìn)口的,如BOWIE、VICTOR、HYDROSEEDER等,主要形式有車載式和拖車式兩種,由于國(guó)外產(chǎn)品及相應(yīng)配播材料進(jìn)口價(jià)格太高,影響該技術(shù)的廣泛應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)有廠家生產(chǎn),但性能不如國(guó)外進(jìn)口設(shè)備。因此噴播機(jī)械將有廣闊的開發(fā)前景。4山坡保護(hù)存在幾個(gè)問(wèn)題我國(guó)坡面生態(tài)防護(hù)近幾年發(fā)展較快,取得了一定的成果和效益,但仍然存在一些不足,急需研究解決。(1)部分植被恢復(fù)的可能性不大,缺乏喪失資金近幾年來(lái),特別是1998年的洪水使人們逐漸意識(shí)到植被破壞的嚴(yán)重后果。但有的部門及一部分人還存在僥幸心理,沒有真正從恢復(fù)植被與人類生存關(guān)系的高度去認(rèn)識(shí)。同時(shí),資金投入嚴(yán)重不足。根據(jù)對(duì)南方幾個(gè)省市近五年高速公路用于恢復(fù)植被的綠化費(fèi)用調(diào)查發(fā)現(xiàn),綠化費(fèi)用在整個(gè)工程費(fèi)用中所占比例很低,專門用于坡面生態(tài)防護(hù)的研究費(fèi)用相當(dāng)緊缺。(2)施工機(jī)械的性能與效率低、素質(zhì)低我國(guó)坡面生態(tài)防護(hù)尚處于初級(jí)階段,相關(guān)產(chǎn)業(yè)也不夠發(fā)達(dá),造成了目前這一領(lǐng)域科技含量不高。種子資源90%以上靠進(jìn)口,幾乎沒有我們自己品牌的種子。施工機(jī)械由于進(jìn)口太貴,大多數(shù)施工單位都是通過(guò)仿制或自行設(shè)計(jì)制造的,其性能大打折扣,從而造成工作效率低、簡(jiǎn)單粗放。另外,施工人員素質(zhì)低是一個(gè)不容忽視的現(xiàn)實(shí)。由于種種原因,目前施工隊(duì)伍參差不齊,施工單位缺乏專業(yè)人員,而有一定技術(shù)力量和研究實(shí)力的單位又很難進(jìn)入該工程施工,從而造成研究與開發(fā)施工均難深入發(fā)展。(3)生物自然條件由于有的建設(shè)單位過(guò)于強(qiáng)調(diào)建成通車時(shí)的效果,因此造成施工單位進(jìn)行一些不符甚至違背自然規(guī)律的設(shè)計(jì)