邊坡生態恢復方案的研究與選擇

　　邊坡生態恢復工程是隨著經濟發展和基礎建設,特別是交通基礎建設發展而興起的一門技術,是指利用植物進行坡面保護和侵蝕控制的途徑與手段[ 1 ] ,或可定義為“單獨用植物或植物與土木工程和非生命植物材料相結合,以減輕坡面的不穩定性和侵蝕”[ 2 ]的固坡技術措施。
　　近幾年,隨著經濟的快速發展與公路等基礎建設的突飛猛進,有關邊坡生態恢復的技術得到相應的重視和發展。目前國內的研究較多地集中于各種技術在具體工程中的應用,尚未有對各類不同邊坡的適用技術進行全面系統的研究闡述。現有研究主要針對某種技術在某類邊坡上的應用,而邊坡的類型、特點各有不同,因此這一類研究對工程實踐的指導意義有所欠缺,所以有必要對國內現有主要技術與邊坡類型進行研究分類,滿足快速發展的工程建設需要。
1邊坡的分類方法
　　目前邊坡的分類方法較多,但國內還沒有被業界廣泛認同的一套分類系統。近幾年,一些學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、全面的分類,但對于工程實踐來說仍較為復雜繁瑣,難以給邊坡生態恢復工程提供明確、有效的指導[ 3 ] 。
　　現在常用的邊坡分類主要有按照邊坡地質特征(巖土類別、高度、坡度、巖石產狀、結構節理、風化情況等) 、土壤性質(土層厚度、土壤類別、土壤養分情況、土壤侵蝕特征) 、巖石和土的力學性質、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 ] ,對邊坡生態恢復技術選用影響比較大的有坡面物質、坡度、坡高、朝向、水文情況等。其中朝向對植物選擇組合影響較大,對基質營造技術影響甚微;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,在工程邊坡設計中可以適當減小每級邊坡的高度,可以有效增加防護層的穩定性[ 7 ] 。坡高對基質營造技術選用的實際影響并不大,主要是三維網噴播技術中需要考慮高坡對其結構穩定性的影響,可能需要另外選用其他技術,而別的一些技術基本不存在或可以通過簡單的技術方法解決這個問題,因此實際工程技術選用需要重點考慮的是坡度和坡面物質這2大因素。
　　按坡度的分類目前較為統一, 分為緩坡( 〈30°) 、斜坡( 30 ～45°) 、陡坡( 45 ～90°) 、反坡( 〉90°) [ 3, 4 ] 。反坡是無法進行生態恢復的,也多為局部出現,在工程建設時基本都要進行削坡處理。坡面物質構成相對較為復雜,巖土類別、結構節理、巖石完整程度、風化程度等對工程技術選用都有一定的影響,其中巖土類別和風化程度對工程技術選用影響比較大,是按坡面物質分類的主要考慮因素。首先按坡面物質可分為巖石邊坡和土質邊坡,而風化程度按國標可分為未風化、微風化、弱風化、強風化和全風化等5級,但對于工程技術選用來說,一般地質報告中弱風化、中風化、強風化的三級分類更加簡單、更具可操作性。據此,邊坡按坡面物質分類可根據國標進一步細分,詳見圖1。

 
　　邊坡分類的重要意義在于對工程實踐的指導作用,以上的分類已經考慮了影響工程技術選擇的主要因素,而在實際工程中,由于部分邊坡形式很少存在,而有的工程技術適用于不同的邊坡類型,因此邊坡的分類就可以根據邊坡生態恢復的原則和主要邊坡類型進一步簡化,方便實際工程施工需要。
2邊坡生態恢復方案選擇的原則
2.1 生態性與景觀性原則
　　根據概述可以看出,邊坡生態恢復其實是人工干預下的一種特殊生境的生態恢復,通過工程手段的干預來促進被破壞的邊坡生態環境快速恢復,最終目的是穩定的植物群落,形成自養型生態系統,因此生態性是邊坡生態恢復工程的第一原則。其次,目前邊坡主要位于道路兩側,在融入周邊生態的同時也要兼顧一定的景觀性,以達到美化道路環境的目的。這兩點原則主要通過植物的選擇組合技術來實現:植物多樣性是生態性的主要體現,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現邊坡的景觀性。
2.2 安全性與經濟性原則
　　基質是植物生長的前提,也是邊坡生態能否快速而成功恢復的關鍵。邊坡的特點是坡度的存在導致缺少基質或基質不穩定,雖然后期植物的生長能加強基質的抗侵蝕和穩定性,但早期能否營造穩定的基質條件仍是難點和關鍵,這不僅關系到植物能否生長,也關系到道路行車安全,因此安全性是邊坡生態恢復需要考慮的主要原則之一。另外,經濟性也是一個重要的原則,根據不同邊坡的特點選用造價合理的方案是防止資源浪費的必要手段。這兩點原則主要與穩定基質的營造技術相關:不同坡度對采取何種基質加固或鋪設措施起著決定性影響,而基質加固或鋪設措施是工程造價的主體。
　　一個成功的邊坡生態恢復工程應該是生態性、景觀性、安全性、經濟性平衡的結果,根據邊坡的不同情況合理選擇技術方案是成功的關鍵。植物的選擇組合首先要根據所在地的氣候條件進行初選,然后再依據邊坡的具體地質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。而邊坡穩定基質的營造技術與邊坡條件關系密切,不同的坡度、坡高、坡面物質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,也是工程技術選擇時主要考慮的因素。
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3 國內主要邊坡生態恢復技術
　　由于邊坡坡面多不具備植物生長所需基質或基質不穩定,這就要求人工為植物生長營造一種良好的環境,這種環境應具備以下功能: (1)應具有一定的穩定性,抗雨水侵蝕性; (2)具有適宜植物生長的土壤結構; (3)應具有相對較強的保水性,在較長的干旱季節也能為植物提供水分; ( 4)能夠為植物生長提供足夠的養分,保證養分的長期有效性[ 5 ] 。根據以上原則,并針對不同邊坡類型產生了各種技術。日本和香港由于是多山地地區,道路建設發展較早,對邊坡生態恢復工作非常重視,取得了很好的效果,也積累了一定的經驗和技術[ 5, 6 ] 。20世紀90年代國內開始對他們的技術進行了研究和引進,現在雖然名稱繁多,但基本原理大致上是類似的,目前國內常見的有以下技術:人工植草或平鋪草坪、濕法(液壓) 噴播[ 7 ] 、砼(塊石) 框格綠化[ 8 ] 、三維網噴播[ 8, 9 ] 、噴混植生(植被混凝土噴播) [ 4, 8, 10 ] 、TBS技術(厚層基材植被噴播) [ 10 - 12 ] 、柔性生態邊坡(客土袋噴播)等。各種主要技術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、原基質較好的土質緩坡,由于人工植草或平鋪草坪較為費工,此類邊坡應推廣濕法噴播技術。
　　砼(塊石)框格綠化由于采用砼(塊石)框格,可以增加邊坡的結構穩定性,雖然面層硬質材料裸露影響景觀效果,但在結構不穩定的斜坡、陡坡上還是有其應用的地方,如果采用框格法時能結合其他技術的植物生長基質、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。
　　三維網噴播、噴混植生(植被混凝土噴播) 、TBS技術(厚層基材植被噴播)三種技術的原理是一樣的,區別在于結構材料或黏結材料的不同:三維網是一種熱性樹脂為原料制成的三維結構網,三維網噴播采用的黏結材料既有用水泥也有用高分子結合劑的;而噴混植生和TBS技術一般都采用鐵絲網作為結構材料,不同在于黏結材料是用水泥還是高分子結合劑。其他的材料基本都可以通用,應根據地區材料的方便程度及價格進行選擇,只是需要注意纖維早期能起到加筋穩固作用,要選用合適的材料、規格。三維網噴播技術由于三維網強度的限制,不能應用于高陡巖石邊坡,而噴混植生、TBS技術采用鐵絲網作為結構材料,穩定性較好,在高陡巖石邊坡的應用中較為穩定,也取得了較好的效果。
　　客土袋噴播采用復合材料制作的透水不透土的生態袋裝土后利用排水聯結扣壘砌聯結的方法營造的土質擋墻,可以通過增加錨桿和加筋格柵的方法進一步提升安全性,可以部分替代漿砌塊石擋土墻作為坡高較低、穩定性尚可的邊坡護坡用,但由于工程量相對較大、成本較高,目前可以作為重點部位、景觀要求較高的地方應用,不適于大面積推廣。但如果道路和其他會產生裸露邊坡的工程在設計時就能綜合考慮用作漿砌塊石擋土墻的替代,將極大地促進邊坡生態恢復工作。
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4　邊坡生態恢復方案的選用
　　邊坡基質的營造是生態恢復的基礎,也是一個難點,合理選擇技術較為重要,根據不同邊坡情況應該選取不同技術方案,在達到較好效果的同時還要保證經濟性。根據生態、景觀、安全及經濟性的原則,可以針對各種邊坡類型分別選用不同的技術,各類型邊坡宜選用的生態恢復技術見表2。

 5 結語
　　邊坡生態恢復工程應及早考慮,如果在道路設計、建設時就能考慮生態恢復的需要,盡量減小邊坡坡度、坡高,將能較大地提高邊坡生態恢復的效果,也能減少邊坡風化導致的水土流失、落石等安全隱患,減少公路養護,保證行車安全。在實際進行邊坡生態恢復時,若能針對不同的邊坡立地條件,本著生態、景觀、安全及經濟性的原則,合理地選擇邊坡綠化的方法是獲得最優效果的保證。目前國內邊坡基質營造技術研究相對較多,基本能滿足各種類型邊坡的生態恢復,而另外一個重點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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