邊坡生態(tài)恢復(fù)方案的研究與選擇

　　邊坡生態(tài)恢復(fù)工程是隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和基礎(chǔ)建設(shè),特別是交通基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展而興起的一門技術(shù),是指利用植物進(jìn)行坡面保護(hù)和侵蝕控制的途徑與手段[ 1 ] ,或可定義為“單獨(dú)用植物或植物與土木工程和非生命植物材料相結(jié)合,以減輕坡面的不穩(wěn)定性和侵蝕”[ 2 ]的固坡技術(shù)措施。
　　近幾年,隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與公路等基礎(chǔ)建設(shè)的突飛猛進(jìn),有關(guān)邊坡生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)得到相應(yīng)的重視和發(fā)展。目前國內(nèi)的研究較多地集中于各種技術(shù)在具體工程中的應(yīng)用,尚未有對各類不同邊坡的適用技術(shù)進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究闡述?，F(xiàn)有研究主要針對某種技術(shù)在某類邊坡上的應(yīng)用,而邊坡的類型、特點(diǎn)各有不同,因此這一類研究對工程實(shí)踐的指導(dǎo)意義有所欠缺,所以有必要對國內(nèi)現(xiàn)有主要技術(shù)與邊坡類型進(jìn)行研究分類,滿足快速發(fā)展的工程建設(shè)需要。
1邊坡的分類方法
　　目前邊坡的分類方法較多,但國內(nèi)還沒有被業(yè)界廣泛認(rèn)同的一套分類系統(tǒng)。近幾年,一些學(xué)者做過這方面的嘗試,他們所作的努力提供了一些較為科學(xué)、全面的分類,但對于工程實(shí)踐來說仍較為復(fù)雜繁瑣,難以給邊坡生態(tài)恢復(fù)工程提供明確、有效的指導(dǎo)[ 3 ] 。
　　現(xiàn)在常用的邊坡分類主要有按照邊坡地質(zhì)特征(巖土類別、高度、坡度、巖石產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)節(jié)理、風(fēng)化情況等) 、土壤性質(zhì)(土層厚度、土壤類別、土壤養(yǎng)分情況、土壤侵蝕特征) 、巖石和土的力學(xué)性質(zhì)、邊坡可能位移、變形和破壞情況、邊坡水文狀況、邊坡朝向等分類方法[ 3 ] ,對邊坡生態(tài)恢復(fù)技術(shù)選用影響比較大的有坡面物質(zhì)、坡度、坡高、朝向、水文情況等。其中朝向?qū)χ参镞x擇組合影響較大,對基質(zhì)營造技術(shù)影響甚微;按水文情況可分為干燥、潮濕、滴水、泉涌邊坡等4類,多屬局部情況,對整體工程措施選用影響不大;按坡高可以分為低坡( 〈 8 m) 、中坡(8～15 m) 、高坡(15～30 m) 、超高坡( 〉 30 m) [ 3 ] ,坡高較高將會使植物的生存條件更為惡劣,對植物的選用組合要求更高;趙志明等的研究表明,對于有根系邊坡,坡度對其變形的影響較小,坡高對其變形的影響較大,在工程邊坡設(shè)計(jì)中可以適當(dāng)減小每級邊坡的高度,可以有效增加防護(hù)層的穩(wěn)定性[ 7 ] 。坡高對基質(zhì)營造技術(shù)選用的實(shí)際影響并不大,主要是三維網(wǎng)噴播技術(shù)中需要考慮高坡對其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響,可能需要另外選用其他技術(shù),而別的一些技術(shù)基本不存在或可以通過簡單的技術(shù)方法解決這個問題,因此實(shí)際工程技術(shù)選用需要重點(diǎn)考慮的是坡度和坡面物質(zhì)這2大因素。
　　按坡度的分類目前較為統(tǒng)一, 分為緩坡( 〈30°) 、斜坡( 30 ～45°) 、陡坡( 45 ～90°) 、反坡( 〉90°) [ 3, 4 ] 。反坡是無法進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)的,也多為局部出現(xiàn),在工程建設(shè)時基本都要進(jìn)行削坡處理。坡面物質(zhì)構(gòu)成相對較為復(fù)雜,巖土類別、結(jié)構(gòu)節(jié)理、巖石完整程度、風(fēng)化程度等對工程技術(shù)選用都有一定的影響,其中巖土類別和風(fēng)化程度對工程技術(shù)選用影響比較大,是按坡面物質(zhì)分類的主要考慮因素。首先按坡面物質(zhì)可分為巖石邊坡和土質(zhì)邊坡,而風(fēng)化程度按國標(biāo)可分為未風(fēng)化、微風(fēng)化、弱風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化等5級,但對于工程技術(shù)選用來說,一般地質(zhì)報(bào)告中弱風(fēng)化、中風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化的三級分類更加簡單、更具可操作性。據(jù)此,邊坡按坡面物質(zhì)分類可根據(jù)國標(biāo)進(jìn)一步細(xì)分,詳見圖1。

 
　　邊坡分類的重要意義在于對工程實(shí)踐的指導(dǎo)作用,以上的分類已經(jīng)考慮了影響工程技術(shù)選擇的主要因素,而在實(shí)際工程中,由于部分邊坡形式很少存在,而有的工程技術(shù)適用于不同的邊坡類型,因此邊坡的分類就可以根據(jù)邊坡生態(tài)恢復(fù)的原則和主要邊坡類型進(jìn)一步簡化,方便實(shí)際工程施工需要。
2邊坡生態(tài)恢復(fù)方案選擇的原則
2.1 生態(tài)性與景觀性原則
　　根據(jù)概述可以看出,邊坡生態(tài)恢復(fù)其實(shí)是人工干預(yù)下的一種特殊生境的生態(tài)恢復(fù),通過工程手段的干預(yù)來促進(jìn)被破壞的邊坡生態(tài)環(huán)境快速恢復(fù),最終目的是穩(wěn)定的植物群落,形成自養(yǎng)型生態(tài)系統(tǒng),因此生態(tài)性是邊坡生態(tài)恢復(fù)工程的第一原則。其次,目前邊坡主要位于道路兩側(cè),在融入周邊生態(tài)的同時也要兼顧一定的景觀性,以達(dá)到美化道路環(huán)境的目的。這兩點(diǎn)原則主要通過植物的選擇組合技術(shù)來實(shí)現(xiàn):植物多樣性是生態(tài)性的主要體現(xiàn),也是形成較好的植物景觀的保證,再通過選擇一些觀賞性較高的植物來實(shí)現(xiàn)邊坡的景觀性。
2.2 安全性與經(jīng)濟(jì)性原則
　　基質(zhì)是植物生長的前提,也是邊坡生態(tài)能否快速而成功恢復(fù)的關(guān)鍵。邊坡的特點(diǎn)是坡度的存在導(dǎo)致缺少基質(zhì)或基質(zhì)不穩(wěn)定,雖然后期植物的生長能加強(qiáng)基質(zhì)的抗侵蝕和穩(wěn)定性,但早期能否營造穩(wěn)定的基質(zhì)條件仍是難點(diǎn)和關(guān)鍵,這不僅關(guān)系到植物能否生長,也關(guān)系到道路行車安全,因此安全性是邊坡生態(tài)恢復(fù)需要考慮的主要原則之一。另外,經(jīng)濟(jì)性也是一個重要的原則,根據(jù)不同邊坡的特點(diǎn)選用造價合理的方案是防止資源浪費(fèi)的必要手段。這兩點(diǎn)原則主要與穩(wěn)定基質(zhì)的營造技術(shù)相關(guān):不同坡度對采取何種基質(zhì)加固或鋪設(shè)措施起著決定性影響,而基質(zhì)加固或鋪設(shè)措施是工程造價的主體。
　　一個成功的邊坡生態(tài)恢復(fù)工程應(yīng)該是生態(tài)性、景觀性、安全性、經(jīng)濟(jì)性平衡的結(jié)果,根據(jù)邊坡的不同情況合理選擇技術(shù)方案是成功的關(guān)鍵。植物的選擇組合首先要根據(jù)所在地的氣候條件進(jìn)行初選,然后再依據(jù)邊坡的具體地質(zhì)條件和周邊情況最終確定,由于基本采用播種的方式,對整體造價影響不大。而邊坡穩(wěn)定基質(zhì)的營造技術(shù)與邊坡條件關(guān)系密切,不同的坡度、坡高、坡面物質(zhì)等條件直接影響采用何種工程措施,這也是工程造價的主體,也是工程技術(shù)選擇時主要考慮的因素。
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3 國內(nèi)主要邊坡生態(tài)恢復(fù)技術(shù)
　　由于邊坡坡面多不具備植物生長所需基質(zhì)或基質(zhì)不穩(wěn)定,這就要求人工為植物生長營造一種良好的環(huán)境,這種環(huán)境應(yīng)具備以下功能: (1)應(yīng)具有一定的穩(wěn)定性,抗雨水侵蝕性; (2)具有適宜植物生長的土壤結(jié)構(gòu); (3)應(yīng)具有相對較強(qiáng)的保水性,在較長的干旱季節(jié)也能為植物提供水分; ( 4)能夠?yàn)橹参锷L提供足夠的養(yǎng)分,保證養(yǎng)分的長期有效性[ 5 ] 。根據(jù)以上原則,并針對不同邊坡類型產(chǎn)生了各種技術(shù)。日本和香港由于是多山地地區(qū),道路建設(shè)發(fā)展較早,對邊坡生態(tài)恢復(fù)工作非常重視,取得了很好的效果,也積累了一定的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)[ 5, 6 ] 。20世紀(jì)90年代國內(nèi)開始對他們的技術(shù)進(jìn)行了研究和引進(jìn),現(xiàn)在雖然名稱繁多,但基本原理大致上是類似的,目前國內(nèi)常見的有以下技術(shù):人工植草或平鋪草坪、濕法(液壓) 噴播[ 7 ] 、砼(塊石) 框格綠化[ 8 ] 、三維網(wǎng)噴播[ 8, 9 ] 、噴混植生(植被混凝土噴播) [ 4, 8, 10 ] 、TBS技術(shù)(厚層基材植被噴播) [ 10 - 12 ] 、柔性生態(tài)邊坡(客土袋噴播)等。各種主要技術(shù)的適用范圍對比見表1。

 
　　人工植草或平鋪草坪、濕法(液壓)噴播綠化只能適用于坡面較緩、原基質(zhì)較好的土質(zhì)緩坡,由于人工植草或平鋪草坪較為費(fèi)工,此類邊坡應(yīng)推廣濕法噴播技術(shù)。
　　砼(塊石)框格綠化由于采用砼(塊石)框格,可以增加邊坡的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,雖然面層硬質(zhì)材料裸露影響景觀效果,但在結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的斜坡、陡坡上還是有其應(yīng)用的地方,如果采用框格法時能結(jié)合其他技術(shù)的植物生長基質(zhì)、保水劑、肥料的配方,并采用灌草混合種子噴播的方法將更有利植物生長,大幅提高綠化和景觀效果。
　　三維網(wǎng)噴播、噴混植生(植被混凝土噴播) 、TBS技術(shù)(厚層基材植被噴播)三種技術(shù)的原理是一樣的,區(qū)別在于結(jié)構(gòu)材料或黏結(jié)材料的不同:三維網(wǎng)是一種熱性樹脂為原料制成的三維結(jié)構(gòu)網(wǎng),三維網(wǎng)噴播采用的黏結(jié)材料既有用水泥也有用高分子結(jié)合劑的;而噴混植生和TBS技術(shù)一般都采用鐵絲網(wǎng)作為結(jié)構(gòu)材料,不同在于黏結(jié)材料是用水泥還是高分子結(jié)合劑。其他的材料基本都可以通用,應(yīng)根據(jù)地區(qū)材料的方便程度及價格進(jìn)行選擇,只是需要注意纖維早期能起到加筋穩(wěn)固作用,要選用合適的材料、規(guī)格。三維網(wǎng)噴播技術(shù)由于三維網(wǎng)強(qiáng)度的限制,不能應(yīng)用于高陡巖石邊坡,而噴混植生、TBS技術(shù)采用鐵絲網(wǎng)作為結(jié)構(gòu)材料,穩(wěn)定性較好,在高陡巖石邊坡的應(yīng)用中較為穩(wěn)定,也取得了較好的效果。
　　客土袋噴播采用復(fù)合材料制作的透水不透土的生態(tài)袋裝土后利用排水聯(lián)結(jié)扣壘砌聯(lián)結(jié)的方法營造的土質(zhì)擋墻,可以通過增加錨桿和加筋格柵的方法進(jìn)一步提升安全性,可以部分替代漿砌塊石擋土墻作為坡高較低、穩(wěn)定性尚可的邊坡護(hù)坡用,但由于工程量相對較大、成本較高,目前可以作為重點(diǎn)部位、景觀要求較高的地方應(yīng)用,不適于大面積推廣。但如果道路和其他會產(chǎn)生裸露邊坡的工程在設(shè)計(jì)時就能綜合考慮用作漿砌塊石擋土墻的替代,將極大地促進(jìn)邊坡生態(tài)恢復(fù)工作。
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4　邊坡生態(tài)恢復(fù)方案的選用
　　邊坡基質(zhì)的營造是生態(tài)恢復(fù)的基礎(chǔ),也是一個難點(diǎn),合理選擇技術(shù)較為重要,根據(jù)不同邊坡情況應(yīng)該選取不同技術(shù)方案,在達(dá)到較好效果的同時還要保證經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)生態(tài)、景觀、安全及經(jīng)濟(jì)性的原則,可以針對各種邊坡類型分別選用不同的技術(shù),各類型邊坡宜選用的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)見表2。

 5 結(jié)語
　　邊坡生態(tài)恢復(fù)工程應(yīng)及早考慮,如果在道路設(shè)計(jì)、建設(shè)時就能考慮生態(tài)恢復(fù)的需要,盡量減小邊坡坡度、坡高,將能較大地提高邊坡生態(tài)恢復(fù)的效果,也能減少邊坡風(fēng)化導(dǎo)致的水土流失、落石等安全隱患,減少公路養(yǎng)護(hù),保證行車安全。在實(shí)際進(jìn)行邊坡生態(tài)恢復(fù)時,若能針對不同的邊坡立地條件,本著生態(tài)、景觀、安全及經(jīng)濟(jì)性的原則,合理地選擇邊坡綠化的方法是獲得最優(yōu)效果的保證。目前國內(nèi)邊坡基質(zhì)營造技術(shù)研究相對較多,基本能滿足各種類型邊坡的生態(tài)恢復(fù),而另外一個重點(diǎn)邊坡植物的選擇由于量化研究較難、時間跨度較長、地域差別較大等因素,目前成果較少,是今后需要深入研究的一個重要方面。

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