基于生態(tài)保護修復理論的廣西巖溶地區(qū)公路設計應用

摘要：為推動生態(tài)保護修復高質量發(fā)展，文章根據廣西巖溶地區(qū)的生態(tài)特點制定合適的公路設計方法，從公路設計中著重選取路線選線及路基邊坡處理這兩個指標，通過路線選線有效繞避巖溶地區(qū)，以及路基邊坡處理對工程創(chuàng)面進行生態(tài)修復。同時，以憑祥中越跨境經濟合作區(qū)互聯互通一期工程為例，在該工程設計階段，通過勘察測量設計相結合、走訪調查溝通等方式，全面排查項目沿線巖溶溶洞，選擇最優(yōu)路線方案，完成對公路路線的“把脈”，并結合巖溶地區(qū)公路邊坡特性，設計適宜的生態(tài)防護方式。該設計方法具有良好普適性，可為巖溶地區(qū)的公路設計提供參考。

關鍵詞：生態(tài)保護修復理論；巖溶地區(qū)；路線選線；邊坡生態(tài)修復

U412.3A200634

0 引言

廣西巖溶地區(qū)的生態(tài)環(huán)境較為脆弱、工程地質條件較差且雜、巖溶病害多。公路工程常常面臨受巖溶地質地貌影響從而容易形成公路路基不均勻沉陷、邊坡滑塌等問題，這些問題限制巖溶地區(qū)公路工程建設及運營。同時，公路建設中常見的巖土邊坡工程創(chuàng)面會對當地生態(tài)環(huán)境保護造成負面影響，因此邊坡的生態(tài)防護尤為重要。為推動生態(tài)保護修復高質量發(fā)展，建設美麗廣西，提出基于生態(tài)保護恢復理論，針對廣西巖溶地區(qū)的生態(tài)特點制定合適的公路設計方法，為公路建設提供技術支持，是十分必要的。這樣既可以保證公路工程的推進，又能踐行“兩山”理念。

本文旨在通過公路工程設計和巖溶地區(qū)生態(tài)保護修復研究，選取憑祥中越跨境經濟合作區(qū)互聯互通一期工程進行研究，將巖溶地區(qū)公路沿線因素加以調查和分析，在理論上為巖溶地區(qū)生態(tài)保護修復公路設計方法提供依據，為今后公路工程中的設計工作提供參考。

1 項目概況

1.1 項目概況

憑祥中越跨境經濟合作區(qū)互聯互通一期工程位于憑祥市東南面，路線起點K0+000位于憑祥市布沙村附近的浦寨大道上，起點往東距離省道S325線約700 m。路線從起點沿縣道X466往弄懷方向延伸，終點位于弄懷檢查站前，終點樁號為K2+668，全長2.668 km，實際建設里程為2.668 km。主要控制點為起點和終點。公路等級為二級公路，路基寬16 m，雙向四車道。

1.2 地形地貌

項目位于廣西西南部，以喀斯特地貌為主體，特點是山地多，平地少。本項目位于憑祥市境內，路線總體走向為南—北向，路線范圍地形總體起伏較大，地勢陡峭，沿線主要地貌類型屬溶蝕山地地貌。路線起點高程約為310 m，終點高程約為435 m，相對高差為130 m。所經區(qū)域地形陡峭，穿過山谷、山腰等，自然坡角為25°～40°，局部為陡崖，山體最大高程gt;500 m。沿線大部分地段為白云質灰?guī)r出露，局部溝槽為第四系殘積土覆蓋，地表為山地，植被發(fā)育，多灌木等。

1.3 地質條件

1.3.1 地層巖性

沿線出露地層為石炭系和第四系。巖性為厚層塊狀白云質灰?guī)r及白云巖夾灰?guī)r，表層巖體節(jié)理、裂隙發(fā)育，下部巖體完整，巖石堅硬。

（1）第四系人工堆積層（Qml）填土：K2+400路段，填土呈黃褐色，主要由碎石、粉質黏土組成，結構松散，成分不均勻，厚度變化較大，厚度為3～16 m，為附近場地平整堆填形成的填土，堆填年限為2～4年；K2+100～K2+160路段部分為老路基填土，部分為雜填土，主要由灰?guī)r塊石、黏性土組成，厚度為2～4 m，堆填年限為20～30年，結構較松散，穩(wěn)定性較差；K2+160～K2+400路段為場地平整時的人工棄土，主要由灰?guī)r塊石、黏性土組成，厚度為3～16 m，K2+320一帶較厚，厚度約16 m，堆填年限2～4年，尚未完成回結，結構較松散，穩(wěn)定性差。

（2）第四系溶蝕殘余堆積層（Qcl）：為碳酸鹽巖風化產物，主要為黏土，褐黃色，呈硬塑狀，土質不一，韌性及干強度中等，局部混灰?guī)r碎石、塊石，主要分布于沿線巖溶溝槽、盆地一帶，厚度一般為1～3 m。

1.3.2 不良地質地帶

路線內的不良地質主要為巖溶溶洞、淺層滑塌，沿線查明的特殊性巖土以人工填土為主。據現場地質調查，路線沿線巖溶較發(fā)育，多以裸露型巖溶為主，巖溶形態(tài)表現為地下溶洞、溶溝、地下暗河等，地表僅局部路段揭露溶洞、石芽、巖溶漏斗等。規(guī)模最大為K0+560右側溶洞，洞口寬約15 m，高約5 m，洞深gt;100 m。

各種不良地質及特殊性巖土分布情況如下：

1.3.2.1 巖溶

據現場地質調查，路線沿線巖溶較發(fā)育，多以裸露型巖溶為主。巖溶形態(tài)表現為地下溶洞、溶溝、地下暗河等，地表路段表現為溶洞、石芽、巖溶漏斗等，規(guī)模一般較小。沿線巖溶發(fā)育路段主要為K0+500～K1+100段。K0+500處落水洞受巖體中的裂隙水流溶蝕而成，呈井狀，寬約2 m，高約3 m，大量的地表雨水、生活排水從此處排向地下暗河。K0+560處溶洞洞口寬約15 m，高約5 m，洞身延伸長gt;100 m，洞底部少量的碎石、塊石、黏性土充填。K0+670溶洞位于懸崖底部，洞口寬約4 m，高約6 m，洞身延伸長gt;40 m。K0+560、K0+670地段的溶洞對路線的影響較大，其余地段的溶洞規(guī)模短小，對路線影響較小。溶洞分布表見表1。

1.3.2.2 路塹邊坡

根據現場勘察，邊坡類型以巖質邊坡為主，覆蓋層厚度較薄，基巖多為白云質灰?guī)r或夾灰?guī)r。巖石較堅硬，一般表層巖體較破碎，節(jié)理、裂隙發(fā)育，下部巖體完整。基巖節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體完整性較差，邊坡的穩(wěn)定性主要受巖體的產狀、節(jié)理裂隙等因素控制。邊坡的工程地質問題主要為巖體的小型崩塌與掉塊，做好工程邊坡防護設計是下一步的主要工程問題。

1.4 公路巖溶病害

公路巖溶病害可分為三大類：巖溶路基病害、巖溶橋涵病害、巖溶隧道病害。巖溶路基病害主要表現為：地表巖溶形態(tài)起伏和巖土不均勻組合造成的路基不均勻沉降、變形、甚至整體滑動；路基下潛伏溶洞頂板失穩(wěn)引發(fā)路基塌陷；路基遭受巖溶水作用引發(fā)的滑動、塌陷變形、淹沒破壞；路基下土洞塌陷引發(fā)路基下沉開裂、陷落等破壞；巖土不均勻組合邊坡的泥流變形；邊坡整體失穩(wěn)；邊坡落石、崩塌、掉塊等。巖溶區(qū)橋涵病害主要表現為：作用于巖洞上的支承樁（墩）因洞體頂板破損而變形；深基涌水：基坑水位降低，出現周邊地表塌陷、地面建筑受損等。巖溶隧道病害主要表現為：隧道基礎懸空；隧道圍巖失穩(wěn)；隧道的突水突泥等。

巖溶地區(qū)工程地質復雜，公路工程經常面臨巖溶病害等問題。這些問題限制巖溶地區(qū)公路工程建設及運營，因此本項目主要針對巖溶地區(qū)巖溶路基病害特點，提出公路設計方法，為公路建設提供技術支持。

2 生態(tài)保護修復

“山水林田湖生命共同體理念”來源于“新時代推進生態(tài)文明建設的六大原則之一”，其基本方案就是在生態(tài)建設和修復中以自然修復為主，與人工修復相結合。修復措施與原則包括：劃定生態(tài)紅線；功能區(qū)劃合理；協調三生空間；保護優(yōu)先，尊重自然規(guī)律；自然恢復與人工修復相結合。

為落實減少公路建設對廣西巖溶地區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響，采用生態(tài)保護修復理論。生態(tài)保護修復理論是指在開發(fā)利用自然資源的同時，采取一系列的生態(tài)保護和修復措施，以保護和恢復生態(tài)系統的功能和完整性。其主要目的是通過最小化人類干預和促進自然恢復過程來達到生態(tài)系統的可持續(xù)性目標。

生態(tài)保護修復理論下的公路建設基本思路是生態(tài)優(yōu)化公路選線，依法依規(guī)避繞各類生態(tài)保護區(qū)域、環(huán)境敏感點，并注重保護生物多樣性、濕地聯通、生態(tài)修復工程創(chuàng)面和動物廊道建設。針對創(chuàng)面生態(tài)修復運用屬地規(guī)律、草灌交替規(guī)律及生態(tài)學原理等篩選適宜的坡面植物，依照喬木灌木植草相結合的原則進行植物系統種群的構建，實施生物植被土壤同步恢復，使生態(tài)系統逐步恢復。

3 公路設計方法

生態(tài)保護修復是守護自然生態(tài)安全紅線、促進生態(tài)系統功能改善的重要保障。巖溶地區(qū)公路設計應堅持生態(tài)優(yōu)先、預防為主的原則，遵循自然規(guī)律，優(yōu)先保護現有生態(tài)資源，提升生態(tài)系統質量和穩(wěn)定性；應盡量繞開巖溶強烈發(fā)育地段，當線路條件受限只能通過巖溶地段時，應在充分查明巖溶地質的基礎上，避重就輕，最大程度降低巖溶造成的危害，并提出適宜的處治工程措施［1］。

3.1 路線選線

在憑祥中越跨境經濟合作區(qū)互聯互通一期工程項目可研階段，針對項目的特點，對城鎮(zhèn)國土空間規(guī)劃銜接、公路路線起終點、路線走向、控制要素點、自然條件、建設條件、公路現狀等進行了廣泛、深入和全面調查研究。對路線進行了現場踏勘，結合現代巖溶地區(qū)勘察技術，采用“天地空航拍三維實景+無人機激光雷達測設”技術、傾斜影像技術等，來實現更便捷、更精確、范圍更廣的探測，對項目巖溶情況進行充分勘察。在充分調查的基礎上，對本項目可能的路線、路基、路面方案、項目建設的可行性、經濟財務分析、技術及實施可行性進行深度的分析論證。從而成功完全避繞巖溶溶洞，為工程建設落實前期工作關鍵的一步。路線布線見圖1。

3.2 邊坡生態(tài)修復

在憑祥中越跨境經濟合作區(qū)互聯互通一期工程項目設計階段，進一步優(yōu)化可研方案，深化細化落實路線路基路面每一個方案，確定出推薦方案后，剩下突出的問題就是對不可避免的工程創(chuàng)面邊坡進行生態(tài)修復設計。邊坡攀爬植物防護如圖2所示。

針對本項目石質邊坡各自的具體情況，本邊坡生態(tài)設計共采取了6種生態(tài)修復措施，具體如下：

（1）坡腳平臺種植爬藤類植物：主要針對高度不高的裸露上邊坡，本設計中在只有一級邊坡且其平均坡高為2.0～5.0 m時采用。

（2）坡面燕槽+爬藤類植物：主要用于高度較高的裸露上邊坡，適用于無主動防護網等防護結構，且上邊坡高度達到一級頂部或二、三級甚至四級時。

（3）坡面板槽+爬藤類植物：主要用于高度較高的裸露上邊坡，適用于已有主動防護網等防護結構，且上邊坡高度達到一級頂部或二、三級甚至四級時。

（4）坡面噴播草籽復綠：主要用于土質邊坡，是較為常見的生態(tài)修復措施。本設計中邊坡大部分均為石質邊坡，土質邊坡較少，僅在下邊坡為土質邊坡時采用此法。該生態(tài)修復措施易于施工，易于檢查和護理。

（5）坡面植被土石縫回填+種子肥料等：主要用于碼砌邊坡、干砌邊坡等情況。本設計中存在多段已施工完畢的碼砌下邊坡，可采用此生態(tài)修復措施對碼砌邊坡面層進行綠植恢復。

（6）設置花壇，種植攀緣性藤蔓植物：主要用于一級挖方邊坡平臺，該生態(tài)修復措施易于施工，易于檢查和護理。

4 結果與分析

4.1 路線選線

在巖溶地區(qū)選線時，應緊密聯合勘察與設計，做到勘察設計為一體。在前期工作階段，越早重視巖溶地區(qū)公路路線的勘察設計，越有利于項目的推進實施；再按不同設計階段任務，適當深化選線程序及局部路線研究方案。路線選線方案應在工可階段和初設階段中充分論證分析，得出推薦方案。

4.1.1 可行性研究階段［2］

路線需與規(guī)劃銜接（國土空間規(guī)劃、城鎮(zhèn)總體規(guī)劃、交通規(guī)劃等），解決路線起終點，路線要素控制點的論證，路線走向方案擬定，并從經濟、技術、生態(tài)保護等綜合評價比選。勘察需進行外業(yè)考察，查明巖溶地貌特征、巖溶地下水規(guī)律、地層巖性、沿線筑路材料的分布等，對路線方案的工程地質做出初步評價，為路線選線提供技術支撐。

4.1.2 初步設計階段

路線方案應著重考慮勘察報告查明的巖溶發(fā)育區(qū)、溶洞落水洞等分布、地下水分布等巖溶地質現象。路線方案需靈活設計采取跨越、繞避等措施，并以生態(tài)優(yōu)先為主導，從工程地質、經濟、安全、環(huán)境、運營等方面，對路線方案反復甄選評價，確定推薦方案。

4.2 邊坡生態(tài)修復

4.2.1 巖溶地區(qū)邊坡特點

巖溶地區(qū)邊坡由于巖溶裂隙及雨水侵蝕，會導致路基邊坡落石、崩塌、掉塊，甚至沿裂隙面、層理面滑塌失穩(wěn)。因此防治處理公路邊坡巖溶病害成為公路生態(tài)修復過程中的一項重要關鍵點。

4.2.2 邊坡生態(tài)防護設計

邊坡生態(tài)防護設計應遵循鄉(xiāng)土化和地帶性原則、林灌草系統化原則。為了恢復生態(tài)環(huán)境的需要，應優(yōu)先采用植物防護措施。目前已有的比較成熟的邊坡綠化防護設計方法有：（1）客土噴播技術，這是當前比較先進的巖石邊坡綠化方法，可使種植困難的巖石邊坡得以綠化，達到恢復自然、調整景觀、保護環(huán)境的功效；（2）三維植被網，三維網的主要功能是幫助草根在自然水流沖刷的情況下更好地固定在邊坡上，讓植草順利生長，從而保障邊坡綠化的效果；（3）植被混凝土護坡綠化，結合目標邊坡特點、當地土壤條件、氣候水文、周邊生物植物生態(tài)結構，以草灌藤搭配的原則選擇混合植綠物種，試驗配置比例調配植被混凝土，覆蓋綠化邊坡。

5 結語

工程實踐證明，從設計源頭上保障項目建設合法合規(guī)是必要的，主要通過前期收集資料，深入現場勘探調研，積極溝通相關部門等方式，全面排查項目沿線巖溶情況，并在生態(tài)保護修復的理論上，選擇對巖溶地區(qū)生態(tài)影響最小的路線方案，完成對公路路線的“把脈”，同時對項目提出生態(tài)保護設計要求，為公路的后續(xù)設計、施工建設、運營養(yǎng)護打通生態(tài)命脈。

針對巖溶地區(qū)公路邊坡的生態(tài)修復，采用坡面燕槽+爬藤類植物的方法，制造適宜植被生長的環(huán)境，種植以常青藤、爬山虎等爬藤類植物為主的植被，恢復邊坡原有樣貌及當地生態(tài)系統的穩(wěn)定性，使植被能夠長期穩(wěn)定生長。

本文主要以憑祥中越跨境經濟合作區(qū)互聯互通一期工程為例，在生態(tài)保護修復理念下，對巖溶地區(qū)的公路設計進行研究，從路線、邊坡、生態(tài)保護修復等方面探討了公路與生態(tài)保護修復問題，提出了巖溶地區(qū)公路設計方法：設計階段中從可研開始始終貫徹生態(tài)保護理念，著重地質勘察，摸清巖溶發(fā)育情況，避繞巖溶溶洞等不良地帶，考慮工程創(chuàng)面生態(tài)修復，結合邊坡特點，在當地植被生態(tài)系統的基礎上，選取邊坡生態(tài)防護形式，進行生態(tài)修復。

參考文獻：

［1］DB4201/T 632-2020，巖溶地區(qū)勘察設計與施工技術規(guī)程［S］.

［2］DB52/T 1336-2018，貴州巖溶場地巖土工程勘察技術規(guī)程［S］.