砂礫土公路邊坡生態(tài)景觀恢復(fù)技術(shù)探討

作者簡(jiǎn)介：李挺（1971—），男，廣西臨桂人,碩士,工程師,主要從事園林景觀設(shè)計(jì)與施工工作。中圖分類號(hào)：TU986文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944(2014)05002704

1引言

雒洛高速公路位于廣西柳州市柳北區(qū),是國(guó)家規(guī)劃的“五縱七橫”國(guó)道主干線和西南出海大通道的重要組成部分,對(duì)廣西乃至西南省區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。據(jù)調(diào)查,雒洛高速公路運(yùn)行7年來,S1-S2路段的砂礫土護(hù)坡安全穩(wěn)固,無一滑坡現(xiàn)象發(fā)生,且草木蔥蘢,景觀優(yōu)美。取得這樣的成效與當(dāng)年所采取的科學(xué)合理的工程技術(shù)措施息息相關(guān)。

S1-S2路段23.1km(雒洛高速全長(zhǎng)46.8km)。受中亞熱帶季風(fēng)氣候影響,路段區(qū)域四季雨多霧濃,春季尤烈;年平均氣溫為19.8℃,冬天最底氣溫-3~4℃(12月份到次年2月份),最高氣溫39.4℃(7月份)。全年霜期約10~30d,有短期霜凍,年均降水量在1023~1220mm之間,屬中等雨量區(qū)。該處巖石種類有礫巖、石灰?guī)r、砂巖、粘土巖頁(yè)巖、炭質(zhì)泥巖等,其中以礫巖、砂巖為主,約占84.2%。

2砂礫土的成因及特點(diǎn)

該路段砂礫土由經(jīng)完全風(fēng)化和半風(fēng)化的砂巖、礫巖、粘土巖組成,且半風(fēng)化砂礫含量高達(dá)90%。從外表來看,砂礫表面光滑,無破損裂紋,基本上呈橢球型,也有部分呈長(zhǎng)扁型,直徑在2~5cm之間,表觀密度較大,孔隙率及含水量較小,具有較高的抗壓性。又由于表面呈弧形,砂礫石間接觸面小,相互的支撐力弱,所構(gòu)成的坡體易向下滑［1］。因持水率低、土層薄,造成土壤肥力較低。

3路段區(qū)域植被狀況

3.1邊坡施工前的植被狀況

路段區(qū)域海拔在180~330m之間,全年光照充足,雨量偏少,氣溫適中,巖石風(fēng)化度低。加上砂礫層厚且近垂直地形較多,造成水土流失較大,土層只有5~10cm,土壤有機(jī)質(zhì)積累少,植被類型及品種單一且生長(zhǎng)頹弱。主要喬木有潺槁樹(Litseaglutinosa(Lour.)C.B.Rob)、香樟(Cinnamomumcamphora(L.)Presl)、馬尾松(PinusmassonianaLamb)、天竺桂(Cinnamomum pedunculatum)、楊梅(Myrica rubra (Lour.)Zucc.)、楓香(Liquidambar formosana Hance)、構(gòu)樹(Broussonetia papyrifera (Linn.) L'Hér.ex Vent.)、菜豆樹(Radermachera Sinica)等,而灌木以桃金娘(Rhodomyrtus tomentosa)、枸骨(Ilex cornuta Lindl.et Paxt.)、野牡丹(Melastomataceae)、三叉苦(Evodia lepta (Spreng.) Merr.)、毛杜鵑(Rhododendron pulchrum)、火棘(Pyracantha fortuneana (Maxim.) Li)、臭牡丹(Clerodendrum bungei Sterd.)為主等,地被類主要有芒萁(Adiantumcapillus-veneris)、腎蕨(Nephrolepiscordifolia(L.)Presl)、薜荔(FicuspumilaLinn)山冷水花(Pileacadierei)、麥冬(O.japonicus(L.f.)Ker-Gawl)等,隸屬 15個(gè)科、22個(gè)屬、50多個(gè)種。

3.2邊坡施工后及植被狀況

由于路基的開挖和邊坡的修建,路段土壤變得更加復(fù)雜,以砂礫為主導(dǎo)的路基及邊坡結(jié)構(gòu)成為路段土壤的典型特征,又由于大多坡體高陡,造成坡面沖蝕、表土缺失,養(yǎng)分稀少等現(xiàn)狀。據(jù)統(tǒng)計(jì),高20m以上的不穩(wěn)定道路邊坡就有9處,原生植被嚴(yán)重破壞達(dá)14處。而邊坡上的植被因受施工造成的無土、缺水、缺肥等影響,總體呈現(xiàn)松動(dòng)、枯黃、死株等現(xiàn)象,而生命力較強(qiáng)的狗牙根(Cynodondactylon(Linn.)Pers.)、鐵線草(Adiantaceae)、白茅草(Imperata cylindrica (Linn.) Beauv.)等地被也長(zhǎng)勢(shì)欠佳。

4邊坡生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)

由于路段經(jīng)過的丘陵大多體量高大,土石方開挖和堆積使得道路出現(xiàn)大面積的裸露邊坡,對(duì)原有生態(tài)系統(tǒng)造成極大的破壞,也造成了生態(tài)系統(tǒng)的不平衡性和不連續(xù)性以及不可逆轉(zhuǎn)性［2］。生態(tài)恢復(fù)的目的就是在貧瘠的砂礫土上盡快恢復(fù)植被景觀及其生態(tài)系統(tǒng)功能。在保留和養(yǎng)護(hù)好受損植被的前提下,根據(jù)路段處于中亞熱帶的氣候特點(diǎn)和土壤性質(zhì),結(jié)合參照?qǐng)@林自然式布局以及多重層次和結(jié)構(gòu)的配置手法,運(yùn)用喬、灌、草混合種植,使其形成“自我恢復(fù),自我維護(hù)、自我更新”的生態(tài)景觀格局。在綠化建設(shè)中還應(yīng)注意體現(xiàn)植物的地域性和多樣性及其結(jié)構(gòu)的原生性,體現(xiàn)桂中地區(qū)的自然獨(dú)特風(fēng)貌。在提高植被覆蓋率的同時(shí),力爭(zhēng)對(duì)防止表層水土流失起到主導(dǎo)作用［3］。

5工程技術(shù)措施

5.1改造坡度

路段邊坡平均高度在10~15m,屬于一級(jí)高邊坡工程,而砂礫土構(gòu)成的邊坡很難形成安息角,因此必須采取防護(hù)措施才能防止砂礫滑坡和水土流失,保證山體穩(wěn)定。通過與公路施工管理部門溝通,指導(dǎo)施工機(jī)械先將坡體按1∶1.5~1∶1.8的坡度比將邊坡進(jìn)行修整,使之形成坡長(zhǎng)土緩的穩(wěn)固坡體(圖1)。

圖1鉆孔錨固斷面圖

5.2砌筑坡基

邊坡地基是形成永久性穩(wěn)固坡體的“基石”。結(jié)合坡底砌筑高50cm、內(nèi)寬為60cm的排水溝,以20~30cm毛石漿砌寬為45cm的橫向攔墻,并使之適當(dāng)高出坡面40cm,增強(qiáng)抗力,從而形成阻止砂礫滑坡的有“攔壩”(圖1、圖2)。

圖2支擋平面圖

5.3構(gòu)筑支擋

在坡面上,通過測(cè)設(shè)放樣,挖出深30cm、寬為20cm斜向溝槽,把整個(gè)坡面分劃為6m×6m的棱形槽網(wǎng);在槽內(nèi)安裝￠12圓鋼和模板,澆筑C15細(xì)石混凝土,形成相互支撐的支擋框架結(jié)構(gòu),旨在分解砂礫土的下沖合力,為整個(gè)坡體的穩(wěn)定創(chuàng)造有利條件(圖2)。

5.4鉆孔錨固

由于砂礫含量大,且在一些坡體內(nèi)層還隱藏有未經(jīng)風(fēng)化但又容易松動(dòng)的礫巖石,因此,分別在棱形支擋四角進(jìn)行風(fēng)鉆鉆孔,孔口直徑30~40mm,孔深100cm,用￠16、長(zhǎng)度110cm的螺紋鋼筋作錨桿,插入錨孔內(nèi),并使鋼筋露出孔口10cm,然后用C10砼灌注穴孔,固牢錨桿,以達(dá)到穩(wěn)固坡體內(nèi)層巖石的目的。同時(shí)對(duì)凹進(jìn)或凸出的坡面和碎石、片石、淤泥雜物進(jìn)行清理平整,以備掛設(shè)鐵絲網(wǎng)之用(圖1)。

5.5鋪設(shè)三維網(wǎng)

采用高分子材料聚乙烯并由多層塑料凹凸網(wǎng)和高強(qiáng)度平面網(wǎng)粘結(jié)而成的立體結(jié)構(gòu)三維網(wǎng)［4］。通過為植物種子創(chuàng)造安全環(huán)境,促使其發(fā)芽生葉,根系深入基層,起到加固邊坡、防止坍塌的作用。根據(jù)路段砂礫含量多、泥土少、易松動(dòng)的特點(diǎn),在坡面上加入粘性細(xì)黃土,并用夯實(shí)機(jī)進(jìn)行整體鎮(zhèn)壓,增加石土的密實(shí)度和粘結(jié)度,增強(qiáng)了與底層土壤毛細(xì)管的連接,對(duì)保持水分起到明顯的效果。采用的EM4型三維網(wǎng)由基礎(chǔ)層和網(wǎng)包層組成,拉斷力≥2.0kN/m,厚度≥14mm,單位面積質(zhì)量≥350g/m2,以增加與坡面的貼伏性［5］。先根據(jù)砼支擋6m×6m的規(guī)格,將三維網(wǎng)作適當(dāng)改裝,沿坡面順勢(shì)鋪下,嵌入支擋范圍內(nèi),做到緊貼坡面且保持整平,防止“空鼓”出現(xiàn),然后用U形釘以50cm間距將網(wǎng)體固定下來(圖3)。

圖3三維網(wǎng)鋪設(shè)平面圖

5.6增施底肥

由于砂礫土層薄肥低,保水性差,不利于植物發(fā)芽和生長(zhǎng),因此,改變常規(guī)的一次性覆土做法,先在三維網(wǎng)內(nèi)施放10cm厚的底肥,以保證后期植物正常生長(zhǎng)需要。底肥主要由菜園土、碎塘泥、3~5cm稻草組成,并混合加入比例為15∶8∶7的氮、磷、鉀三種肥料,施肥量按100g/m2左右施用。

5.7噴射覆土

底肥施足后,進(jìn)行第二次噴射覆土。覆土主要由粘性黃壤、有機(jī)營(yíng)養(yǎng)土、保水劑、粘合劑及木纖維等組成,俗稱基質(zhì)材料［6］。基質(zhì)材料先用攪拌機(jī)混合,并加入一定水分,稠度控制在20%左右,然后通過高壓機(jī)噴射到坡面三維網(wǎng)上,厚度保持在3~4cm,然后以三維網(wǎng)深度的70%進(jìn)行覆蓋。

5.8安裝鐵絲網(wǎng)

為防止自然風(fēng)雨和人為及畜禽破壞,保證植物有一個(gè)較長(zhǎng)的生長(zhǎng)期并形成固土效果,同時(shí)也為噴射的覆土創(chuàng)造一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的條件,采用8號(hào)鐵絲編扎成10cm×10cm方格鐵絲網(wǎng)進(jìn)行覆蓋維護(hù)。先將鐵絲網(wǎng)沿坡面順勢(shì)鋪下,整平,后將網(wǎng)眼掛入錨桿,并通過使用焊接機(jī)將其焊接在錨桿上。

5.9噴播植物種子

基質(zhì)材料沉降穩(wěn)定后,根據(jù)邊坡植物種植設(shè)計(jì)圖,結(jié)合植物的生態(tài)特點(diǎn),選擇不同的植物種子進(jìn)行高壓噴播。先將營(yíng)養(yǎng)土打細(xì),然后將粘合劑、肥料、保水劑、木纖維、種籽等均勻混合,通過噴播機(jī)均勻地噴播在三維網(wǎng)基質(zhì)上。選擇的植物品種主要從耐瘠性、耐酸性、耐旱性和固土性等方面考慮,如百慕達(dá)(Cynodon dactylon)、白喜草(Paspalum natatu)、畫眉草(Eragrostis curvula (Schrad.) Nees)、柱花草(StylosanthesguianensiasSW.)、高羊茅(Festuca elata Keng ex E.Alexeev)草類等,胡枝子(Lespedeza bicolor Turcz)、黃梔子(Gardenia jasminoides Ellis)、火棘、馬甲子(Paliurus ramosissimus (Lour.) Poir)、桃金娘、紅繼木(Lorpetalum chinense var.rubrum)、夾竹桃(NeriumindicumMill)灌木類等。在總體上還要使冷、暖季型草結(jié)合,常綠與色葉樹種配置,并分區(qū)噴播,形成層林盡染、生機(jī)盎然的效果。

5.10覆蓋無紡布

噴播完植物種子后,加蓋一層可降解成肥的無紡布,以利保溫、保濕,促進(jìn)種子的發(fā)芽生長(zhǎng)。無紡布覆蓋時(shí)用U形騎馬釘固定,不留接縫,待種籽長(zhǎng)出真葉后適當(dāng)用小剪破布,利于小苗突破蓋布接受陽(yáng)光雨露正常生長(zhǎng)(圖4)。

圖4三維網(wǎng)生態(tài)護(hù)坡斷面圖

2014年5月綠色科技第5期5.11工程養(yǎng)護(hù)

護(hù)坡工程養(yǎng)護(hù)分兩方面工作,一是維護(hù)坡基礎(chǔ)、坡面三維網(wǎng)及坡頂,特別在大風(fēng)和雨季,著力檢查坡面排水和三維網(wǎng)保土保種情況以及坡基、坡頂?shù)姆€(wěn)固性,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取相應(yīng)的技術(shù)處理。如處理雨水沖刷后的斷裂坡基,首先以斷裂線為中心,左右各打破20cm至基部,然后植入長(zhǎng)50cm的PVC排水管,再以漿石恢復(fù)基墻,增加排水量,從而減少下滑沖力。二是在噴播完成后,前期1~2個(gè)月內(nèi)以噴灌水分為主,保持土壤濕潤(rùn),避免高壓射流水沖擊坡面形成徑流。中期靠自然雨水養(yǎng)護(hù),晴天每月噴水2~3次;為滿足植物氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)需求,維持植物正常生長(zhǎng),在苗高8~10cm時(shí)實(shí)施追肥,追肥分春肥(3~4月)和冬肥(10~11月)兩次。另外,還要是實(shí)施葉面施肥,用0.1%的磷酸二氫鉀或0.3%尿素液噴施,加快葉色轉(zhuǎn)綠;出苗后隨時(shí)觀察病蟲為害情況,用59%多菌靈可濕性粉劑1000倍液、基托布津800~1000倍液、敵百蟲800倍液等高效低毒農(nóng)藥進(jìn)行防治。同時(shí)還要及時(shí)清除雜草,播種前使用草甘膦和卡可基酸處理土壤,并用地散靈、惡靈草、環(huán)已隆等抑制雜草種子發(fā)芽;采用人工的辦法拔出生長(zhǎng)較高的雜草。

6護(hù)坡工程實(shí)施的效果

6.1有效防止滑坡

S1-S2路段邊坡與其他邊坡工程相比具有較大的滑動(dòng)性,由于坡基采用了附帶排孔的漿砌攔墻,坡面澆筑了分散下沖合力的網(wǎng)狀支擋,并在網(wǎng)內(nèi)使用機(jī)械強(qiáng)力夯壓,使整個(gè)坡體構(gòu)成了一個(gè)完整的抗滑構(gòu)件,消除了對(duì)公路安全的威脅。植物生長(zhǎng)過程中,禾草植物和小灌木在地下深處有明顯的土壤加固作用,而淺根性草類和灌木類的根系在土中盤根錯(cuò)節(jié),邊坡土體成為土與草根的復(fù)合材料,使土體強(qiáng)度提高,同時(shí),植物通過吸收和蒸騰坡體內(nèi)的水分,降低土體的孔隙水壓力,提高土體的抗剪能力,維護(hù)邊坡體的穩(wěn)定。

6.2有效恢復(fù)生態(tài)

護(hù)坡工程打破傳統(tǒng)單一的技術(shù)方法,使砂礫邊坡更加牢固,植被景觀恢復(fù)效果更加顯著。一是采用了抗拉性、伏貼性、保護(hù)性較高的三維網(wǎng)作為植物種的“搖籃”,對(duì)植物種具有良好的固定作用,且減少雨水沖蝕,增加了邊坡表層的抗沖能力;二是增施底肥和基質(zhì)材料,為植物的后續(xù)生長(zhǎng)提供充足的營(yíng)養(yǎng)保證并通過液壓噴播植物種子,使種子和肥料等充分?jǐn)嚢柙谝黄?種子和幼苗能充分和有效地吸收養(yǎng)分和水分。因此,種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)迅速,成坪速度快,郁閉度高,使受破壞的路段植被得以較快恢復(fù)。

6.3有效改善環(huán)境

由于采取了綜合的生態(tài)防護(hù)措施,廣栽喬灌、花草,加強(qiáng)水土流失防治以及植被恢復(fù)再造,因此,路段區(qū)域內(nèi)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)破壞大為減小。邊坡植物的生長(zhǎng)為各種小動(dòng)物、微生物的生存、繁殖提供了有利的環(huán)境,也為恢復(fù)原有的完整生物鏈創(chuàng)造了條件。據(jù)調(diào)查,S1-S2路段邊坡生態(tài)防護(hù)工程不僅能吸收刺耳的車流聲,降低了噪音,而且還多方位地反射太陽(yáng)光線及車輛光線,減輕和消除駕駛者的疲勞,保證了行車安全。

7結(jié)語(yǔ)

從雒洛高速公路S1-S2邊坡生態(tài)景觀恢復(fù)建設(shè)實(shí)踐以及建設(shè)效果中得出以下結(jié)論。

(1)施工前要開展詳細(xì)調(diào)查,綜合研究邊坡的不穩(wěn)定因素,制定有效的穩(wěn)坡治理方案。

(2)傳統(tǒng)的工程加固措施和單純的三維網(wǎng)鋪設(shè)在早期能減輕坡面的下滑力和侵蝕力,植物長(zhǎng)勢(shì)也呈現(xiàn)良好,但隨著時(shí)間推移,效果會(huì)越來越差。因此,采取多項(xiàng)加固措施方可取得顯著的效果。

(3)注意分析邊坡土壤的成因及其母巖成分,根據(jù)不同的土壤類型,采取相應(yīng)的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)手段。在植物品種選擇方面,要重視植物的適應(yīng)性和固土效果。

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