植被防护在高速公路中的应用

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摘要:随着我国高速公路建设快速发展以及环境保护意识的不断增强，植被防护在高速公路建设中被广泛应用。目前我国高速公路边坡植被防护的方法主要有撒草籽、铺草皮护坡、液压喷播植草护坡、三维植被网植草护坡、土工格室植草护坡、植生带护坡、喷混植生护坡等，而对于不同方法以及不同地区条件植被的植物选择也不同。植被护坡技术与工程措施相结合可以有效发挥稳定边坡和美化环境功能．实现高速公路边坡的稳定性和景观效果的可持续性。

关键词：高速公路；边坡；植被；应用

中图分类号：U412文献标识码： A

1概述

世界上第一条建成通车的高速公路是德国在1928年建成的科隆至波恩高速公路，至此后高速公路在近现代高速发展。但是由于多方面的原因，我国的高速公路建设在20世纪80年代才起步，但是高速公路在我国发展迅速，截至2011年底我国高速公路总里程达8.5万公里，居世界首位。然而，高速公路建设发展会破坏生态环境。在高速公路的修建过程中，开挖路堑、填筑路堤，都导致原生植被破坏、动物栖息地破坏、水土侵蚀等一系列生态环境问题。所以人们在高速公路建设时利用植被来保护边坡和恢复生态平衡。

2植被防护技术应用的目的和意义

2.1植被防护的目的

高速公路路堑边坡防护方法通常分植被防护和工程防护两大类。工程防护施工因其取材方便、技术较成熟、处理深层失稳坡安全性高等因素，成为公路部门一长久以来一直采用的防护方法，但该法造价较高，易破坏公路沿线自然景观及生态平衡。在越来越重视环境保护和人类自身生存质量的今天，植被防护己成了公路边坡防护的一种趋势，代表着边坡防护的发展方向。植被护坡是指“用活的植物，单独用植物或者植物与土木工程或非生命植物材料相结合，以减轻坡面的不稳定性和侵蚀。”

2.2 植被防护的意义

植被防护是利用植物体蓄水保土的一种新型的稳定边坡美化环境的技术，它涉及土壤学、工程学、植物学等多学科。在高速公路建设中开挖的边坡对原有的生态系统造成破坏，再加上不稳定的边坡容易发生泥石流等自然灾害，在这种情况下必须找出一种行之有效的方法来恢复被破坏的边坡，防止灾害的发生。植被护坡技术的出现有效地稳定了边坡，它不仅恢复了破坏的植被，而且改善了生态环境，有效地解决了边坡工程建设与生态环境破坏之间的矛盾。在高速公路飞速发展的同时，与其相配套的高速公路绿化等行业也逐渐发展起来，高速公路边坡植被防护作为高速公路绿化的一个重要组成部分，对于防止水土流失、减轻污染、稳固路基、保障行车安全等方面有着极为重要的作用。

3草种选择的原则

草种的选择是植草护坡工程中一个关键的环节。由于公路边坡坡面浇水难度大，持水性差，且土壤一般比较贫瘠，在草种选择中，不仅应考虑适合当地立地条件，还要求抗旱能力强，根系发达，生长迅速，易繁殖，宜粗放管理等。从生物学角度而言，草种可以分为冷季型和暖季型两大类。

（1）冷季型如高羊茅，耐热性强，耐阴性中等，适应较广泛的土壤类型，适宜的pH值为4.7～8.5；草地早熟禾，耐寒性强，耐旱性较差，喜光耐阴，适于在树下生长，适宜pH值6～7的土壤。

（2）暖季型如狗牙根，耐热和抗旱性强，耐低温能力差，要求湿度大，适宜pH值为5.5～7.5；结缕草喜光，不耐阴，耐热性和抗旱能力很强，喜微酸到中性土壤，并具有一定的抗碱性；假俭草耐寒性差，耐旱、耐热性强，适宜土壤pH值4.5～5.5。

另外需要说明的是，在草种的选择中，当地生的草优于进口的草坪草；本地的适于绿化的野生草优于栽培草；深根系的豆草优于浅根系的禾草。总之，在工程实际中应结合公路本身的特点，通过对比试验来选择草种或草种组合。一般而言，根据各种草的生物学特性及需要进行合理组配，发挥其各自的优势，可弥补单一草种某方面的不足，从而达到护坡和绿化的最佳效果。

4植被防护的植物选择

植被防护主要是靠植物根茎与土壤间的附着力以及根茎间的互相缠绕来达到加固边坡、提高坡表抗冲刷的能力,因此植被防护的植物选择是至关重要的。我国植物资源丰富，在植被护坡的过程中优先选择当地野生植物资源，它是在本地气候条件和环境条件下长期进化的结果，最适合当地的气候条件

4.1 公路边坡可用的植物种类

主要有草本植物、灌木、藤本植物，以及乔木等。目前中国的公路边坡一般坡度较大，坡比一般为1：1，即45°，有的甚至达到60°以上，栽植乔木会提高坡面负载，增加土体下滑力和正滑力，在有风的情况下，树木把风力转变为地面的推力，造成坡面的不稳定和坡面的破坏，现在某些发达国家已开始重视灌木的护坡作用，并作了大量研究。

（1）灌木作为护坡植物主要的缺点是成本较高；早期生长慢，植被覆盖度低，对早期的土壤侵蚀防止效果不佳。但是可以通过与草本植物混播，草本植物早期迅速覆盖地面防止土壤侵蚀，后期由灌木发挥作用的方式解决。

（2）藤本植物主要应用于坚硬岩石边坡或土石混合边坡的垂直绿化，垂直绿化是公路边坡生态防护的特殊形式。用藤本植物进行垂直绿化的好处是投资少，用地少，美化效果好，缺点是由于边坡一般较长，藤本植物完全覆盖坡面的时间长。

4.2 草本植物的选择

根据公路边坡的特点和边坡种植的目的，边坡生态防护的植物一般应满足以下要求 ：

(1)适应当地气候，抗旱性强；

(2)根系发达、扩展性强；

(3)耐瘠薄、耐粗放管理；

(4)种子丰富，发芽力强，容易更新；

(5)绿期长，多年生；

(6)育苗容易并能大量繁殖；

(7)播种栽植的时期较长。

相应植被防护方式的选择应结合路基边坡的类型、潜在病害种类、当地气候环境条件、植被种类予以综合考虑确定。

5植草工艺

在公路环保方面，我国植草护坡技术经过多年的发展与研究，产生了许多成功的施工技术，在此重点介绍以下几种。

5.1 液压喷播技术

液压喷播是由美国、日本等一些国家研制出的一种新型的植被护坡技术。

5.1.1液压喷播技术的施工方法

液压喷播技术又称水力播种法，采用专门的喷播设备施工。施工时将种子、土壤稳定剂、肥料、覆盖料、添加剂和水等材料按一定的配比加入到喷播机内，充分搅拌混合，然后用喷枪将混合物均匀喷射到土壤表面。通常，喷播2 h后，混合物在土壤表面形成一层膜状结构。为能更有效地防止雨水冲刷，还需加铺一层无纺布。

5.1.2液压喷播技术的优点

（1）由于采用了覆盖料、土壤稳定剂和专用肥料等，它能在没有表土的地段即底土上直接建立植被，不必覆盖或更换表土。因此适用范围广，不仅能够在土质较好的地段如路堤建立很好的植被，而且能够在路堑、碎石斜坡等贫瘠地带应用。

（2）对土壤平整度没有要求。

（3）覆盖料和土壤稳定剂的共同作用能够有效防止雨水冲刷，避免种子流失，因此所建立的植被均匀整齐。

（4）施工效率高，每天每台可喷播上万m2。

（5）可以在人工种植方法难以实现的既高又陡的路堑上种植。

（6）在水分充足的条件下，一般 1周左右即可出苗，2个月植被可以完全覆盖坡面。

由于喷出的含有草种的黏性浑浊液，具有很强的附着力，喷射时不遗漏、不重复，可以均匀地将草种喷播到坡面上。在良好的保湿条件下，草种能迅速萌芽，快速发育成为新的草坪。因此在高速公路坡面绿化过程中使用较多。

5.2 三维植被网

三维植被网植草护坡是近年来新开发的一项集坡面加固和植物防护于一体的复合型边坡植物防护措施。该技术所用网材料是一种边坡防护新材料，是通过特殊工艺生产的三维立体网，三维植被网是以热塑性树脂为原料，采用科学配方，经挤出、拉伸焊接、收缩等一系列工艺制成的两层或多层表面呈凸凹不平网袋状结构孔网。底层为一个高模量基础层，采用双向拉伸技术，具有一定的弹性和强度，可防止植被网变形，不仅具有加固边坡的功能，在播种初期还起到防止冲刷、保持土壤以利草籽发芽、生长的作用，随着植物生长、成熟，坡面逐渐被植物覆盖，这样植物与三维网就共同对边坡起到了长期防护、绿化作用,并能有效防止水土流失,。表层为一个起泡层，蓬松的网袋内有较大的容土空间，植草覆盖率较高。

5.2.1 三维植被网施工要点

（1）对边坡进行修整，使之尽可能平整；

（2）坡顶开挖宽、深各1 m的暗沟；贴地由上至下展开网材，其顶端固定于暗沟内，相邻材料搭接不小于10cm，并用U形钉固定；播洒草籽12g/m2；

（3）人工回填细砂质营养土，厚度不超过网高一半，再洒草种回填土满网轻压实整平；

(4)如气候干燥，采用草袋或无纺布覆盖并浇水养护，在植被发育期，每天浇水两次，养护期约为10d，植被生长成型，即可撤去草袋。

5.3 撒草籽、铺草皮

撒草籽、铺草皮护坡是一种传统边坡植物防护措施，适用于需要迅速得到防护的土质边坡，也用于风化极严重的岩石边坡。多用于草皮来源容易，边坡坡度不高，且坡度较缓的土质路堑和路堤边坡。其施工简单、造价低，草皮的铺装，可根据坡面冲刷情况、边坡坡度、坡面水流速度等具体条件，分别采用平铺 (平行于铺面铺装 )、水平叠铺 (平行于水平地面 )、垂直叠铺 (垂直于坡面 )、斜交叠铺 (与坡面垂直成一个小于 90°的角 )等形式。铺草皮具有即铺即绿的优点，但由于在草皮移植过程中，根系损伤较大，在新的环境中重新扎根之前，必须渡过一个休克期。在此期间要求始终保持湿润状态，若水分供给不足，会导致草皮死亡。由于草籽播撒不均匀，种草成活率低，草籽、草皮易被雨水冲走等原因，往往达不到满意的边坡防护效果，而造成坡面冲沟，表土流失等边坡病害，导致大量的边坡整治、修复工程，同时大量的移植草皮易造成新的环境破坏和水土流失，使得该技术近年应用较少。

5.4 喷混植草技术

喷混植生护坡，全称“阶梯式植生带绿化工法”， 是一种将含草种、有机质、混凝土喷在岩石坡面上的边坡绿化方法。 该方法适宜于开挖后的岩石坡面的植被恢复，尤其对不宜进行植被恢复的恶劣的地质环境，如破碎岩、软岩及较硬的岩石，有比较好的效果。其核心是在岩质坡面上营造一个既能让植物生长发育而种植基质又不被冲刷的多孔稳定结构。由于喷混层敷设成网格状，植生带直接提供植物所需的水分和养分，所以经过一定时间的养护后，从有机质混凝土中长出的草就将覆盖整个坡面，很快达到植生绿化的目的。除上述方法外，还有一些其他工艺，如人工撒播、植生带、直接栽种苗草等。总之，在人们环保意识日益增强的今天，边坡绿化工程中，除坡面必需的工程防护外，在边坡较为稳定的基础上采用生物防护，必要时结合工程防护，不仅可以保证边坡的稳定、安全，同时又能最大程度的对周边环境进行恢复与保护。

5.5 土工格室植草护坡

土工格室植草护坡是指在展开并固定在坡面上的土工格室内填充改良的土，然后在格室挂三维植被网进行喷播施工的一种护坡技术。利用土工格室为草坪植物生长提供稳定、良好的生存环境。采用土工格室植草，可以使不毛之地的边坡充分绿化，带孔的格室还可以增加坡面的排水性能。

5.6 植生带护坡

植生带护坡是采用专用的机械设备，依据特定的生产工艺，把草种、肥料、保水剂等按一定的密度定植在可以自然降解的无纺布或其他材料上，并经过机器的滚压和针刺的复合定位工序，形成一定规格的产品。植生带建植草坪，是草坪建设中的一项新技术，目前，植生带已广泛应用于各类边坡绿化中。

结论：植被防护是在路基边坡工程中的一种新型技术，可实现工程建设与环境保护相协调的目的。植被防护技术已在高速公路中广泛应用，但是植被护坡在开始的作用较小，随着植物生长、强度的增加，对坡面的稳定性、生态防护作用越来越明显，但植被根系的延伸使土体产生裂隙，增加了土体的渗透率；而单纯的工程措施虽然能在早期对坡面的不稳定性和侵蚀性有较好的效果，但随着时间的推移，效果越来越差。因此，工程措施与植被护坡技术相结合可以有效地发挥稳定边坡和美化环境功能，实现高速公路坡面的稳定性和景观效果的可持续性。工程防护是植被防护的基础，两类防护形式是相互支持相互渗透的，只有将两者有机结合，才能起到永久防护美观耐用的目的。

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