高速公路岩石边坡的快速生态恢复技术

高速公路岩石边坡的快速生态恢复技术 来源：考试大【爱学习，爱考试大】2010年2月14日
德国早在1919年就修建了高速公路的雏形；而美国的高速公路最多，到1983年已建成83956km的高速公路。我国在1988年实现了高速公路零的突破，截止到2002年底，全国高速公路里程达到了2.52万km[1]，仅次于美国居世界第二位。但是，高速公路是以破坏生态环境为代价的一项现代化建设工程，每年形成的边坡面积达2-3亿m2，其中，石质边坡的面积约为1000-1500万m2；这些石质边坡大多分布在我国南方各省，仅广东省每年就有100万m2以上的石质边坡急待治理。裸露石质边坡缺土、缺水、缺肥等植物的生存条件，因此，石质边坡的生态恢复已成为当前的一大技术难点。
1.1喷混植生技术及其特点
喷混植生技术的主要特点大致有：
喷混植生技术采用镀锌铁丝网和钢杆锚固，抗拉力强度大，可有效地防止崩塌和碎石掉落，确保山体和道路长治久安。该方法适用于恶劣环境的岩石边坡，如砾石层、软岩、破碎层及较硬的基岩石等。
粘结剂的胶结作用是喷混基质与岩面粘结，并使喷混基质硬化，从而避免雨水等对种植基质造成冲刷侵蚀。不仅喷混基材有很强的抗侵蚀性能，在灌草植被与基材的共同作用下，基材的抗侵蚀性又得到进一步的增强。
以客土为主的喷混基层的厚度为10cm，能确保植物安全生长的极限需求。石质边坡上喷混植生后，60天能全面覆盖，1年灌草立体生态成型。护坡植物的生态稳定性方面的作用有：能拦截的雨水冲击，减少滴溅能量；通过吸收和蒸腾作用降低土体孔隙水压力；根系深扎交错能增加土体内聚力，提高建植层土体的凝聚强度。
公路边坡生态护坡技术的应用在发达国家已有很长的历史，如美国于1936年在南加利福尼亚州的AngelesCrest公路边坡治理中就应用生态护坡技术。日本的边坡绿化起步较早，他们的生态护坡几乎与公路建设同步发展，迄今已有半个多世纪的历史。近年来，绿化网护坡、厚层基料喷射、植被型混凝土等已成为日本最为广泛的生态护坡技术。厚层基料喷射护坡技术是日本于1976年首先开发出来的，主要用于软弱岩石边坡的生态防护。日本客土喷播厚度为2-3cm，只适合日本国土气候带，不适合我国热带、亚热带地区植物的水热需求，草坪往往因伏秋干热而枯死。日本在植被型混凝土方面做了大量的研究，但其成本过高，不适合我国国情。
岩石边坡绿化是一门新兴边缘学科，它涉及到岩石工程力学、地质学、生物学、土壤学、肥料学、园艺学、草业学、林学、环境生态学等。岩石边坡的生态治理研究刚起步，尚处于理论研究与应用技术的摸索阶段。
基于岩石边坡生态治理的市场前景及日本业已成熟应用的石质边坡防护技术，近年来，我国也开始了类似于客土喷播技术的研究和应用，并取得了一定的进展。在2000年，已有岩石坡面喷混快速绿化新技术的报道[4，5].在此之后，岩石边坡生态治理的技术研究及应用又有某些报道，尽管这些技术的原理和方法相近，但采用的名称有所不同，如喷混植生技术、有机基材喷植、水泥生态种植基、植被混凝土护坡绿化技术等。
深圳市万信达环境绿化建设有限公司自1997年成立以来，一直致力于南方高速公路边坡生态防护技术研发、工程设计和工程施工。近年来，先后在四川、云南、重庆、福建、广东、海南、浙江、湖南、湖北等十一个省市承建了高速公路及园林绿化工程65项，总公路绿化里程达800km，累计绿化面积750万m2，其中，90%工程为创优工程，深得业主的好评。2001年，公司在福建省漳龙三期和福宁路、云南昆石等高速公路做出了大面积的喷混植生技术示范，灌草植被长势良好，植被覆盖率达90-95%以上。到目前为止，承接喷混植生工程量30多万m2，总工程产值达3000多万元。经过南方各地强暴雨的多次冲刷，10个项目的喷混基底无跨塌现象，各项性能指标稳定。
近年来，深圳市万信达环境绿化建设有限公司的混植生技术研发大致包括粘结剂选型及与有机物料的最佳配比、施工工艺改造技术的研究、灌草种配置及混播技术、建植层生态材料基本性质的研究、基料的强度指标及防雨水冲刷等几个方面。
目前，在岩石边坡生态防护中常用的粘结剂是425#硅酸盐水泥，但是，水泥呈碱性，一般来说对灌草种子的生根和发芽是有害的。喷混基质pH值可直接或间接影响植物的生长发育，其影响主要表现在土壤养分的有效性、土壤微生物活性、植物根系生长和抗性大小以及植物群落的构成等几个方面。
另一方面，水泥用量的多少既影响建植层结构的稳固性，又影响到建植层的土壤理化性质、肥力、微生物环境等，从而影响到植物生长。所以，应当根据岩石边坡的坡度和基岩状况，将喷混基料中水泥的含量调节到既有一定粘结强度、又适宜植物生长的范围内。
公路边坡的生态恢复以往采用多草种混播，由于草种属浅根性植物，其根系一般只能分布于喷混建植层的表层，对边坡恶劣环境的抗逆性弱，生物群落稳定性差，往往在3-5年植被就出现退化。在草本群落中加入灌木，形成灌草结合的稳定立体复合生态体系，能解决单一草本植物群落易退化的问题。灌木根系发达，灌草生态建植层的根系交织成稳定结构，能最大限度地防止水土流失和坡面跨塌。克服草被退化的重要措施是构建乔灌草立体生态系统，包括以灌木为主的灌草生态和以草为主的草灌生态。灌草种配置的具体措施有：1）以地带性植被、乡土植物为基调，适当引进适于本地生长条件的野生植物和外地植物；2）考虑浅根植物和深根植物的结合、豆科植物和非豆科植物的结合；3）尽可能配置抗逆性强的植物和水肥光热利用率高的植物。只有这样，才能建设一个具有生物多样性的、稳定的立体生态群落。
2.3喷混基料基本性质及主要强度指标的研究
2.4施工工艺改造技术的研究 来源：考试大
喷混植生是工程与生物紧密结合的施工技术，工艺过程复杂并影响着工程质量。该技术主要研究不同母岩、不同坡度岩石坡面的最佳施工工艺，锚杆与挂网工艺的改进、建植层喷混工艺的优化等。研究的必要性在于既能降低生产成本，又能达到快速生态治理、长期护坡的目的。
高陡边坡一般在70°以上，植被不能自然恢复，人工绿化也很困难。但是，我公司业已完成喷混植生的示范坡面达85°，部分坡面为90°-110°。对于高陡边坡（坡比在0.3-0.5之间、坡高30-40m以上）的3级坡或4级以上坡面，能否利用喷混植生技术进行稳定安全的治理呢？该问题需要持续地进行研究和示范。
2.6深圳万信达公司喷混植生技术的应用实例
例一、漳龙三期高速公路岩石边坡喷混植生
例二、深圳市松子坑2#采石场的综合生态治理
3、岩石边坡喷混植技术生存在的问题及建议
1喷混基料的优化体系
2岩石边坡植被生态的水肥综合调控体系
由于使用了大量的有机物料作为长效肥，在坡面形成稳定健康的植物群落之前不会出现养分耗尽的现象。但是，建植层厚度有限，水肥循环的空间非常有限，再加上水土流失的影响，很容易引起因水分和养分供应不足的生态失调现象。
人工种植草被在低养护或无养护情况下，极易退化、死亡，其原因在于：①人工种植草种生长力较弱，品种单一；②高速公路边坡的水分和养分等供应较差。广东开（平）佛（山）高速公路、云南玉（溪）元（江）高速公路边坡植草都呈现不同程度的草坡退化，这已成为一个十分突出的问题。
护坡植物的选择应考虑以下因素[11]：适应栽培区的气候，能抵抗不良环境；根系发达，生长迅速，短期内能覆盖；有多年生的习性，与土壤固结能力强；分蘖多，茎叶繁茂。较重要的研究有：1）与草坪退化相关的有土著植物的调研和分析，从而找到不同气候带石质边坡灌草种的最佳组合；2）进行护坡植被的分子遗传育种研究，在以土著植被群落为主体的情况下，引进抗逆性强的植物基因，从而推动护坡植被的多样化。 来源:考试大-公路监理师

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