砂砾土公路边坡生态景观恢复技术探讨

1引言 

　　雒洛高速公路位于广西柳州市柳北区,是国家规划的“五纵七横”国道主干线和西南出海大通道的重要组成部分,对广西乃至西南省区经济发展具有重要意义。据调查,雒洛高速公路运行7年来,S1-S2路段的砂砾土护坡安全稳固,无一滑坡现象发生,且草木葱茏,景观优美。取得这样的成效与当年所采取的科学合理的工程技术措施息息相关。 

　　S1-S2路段23.1km(雒洛高速全长46.8km)。受中亚热带季风气候影响,路段区域四季雨多雾浓,春季尤烈;年平均气温为19.8℃,冬天最底气温-3~4℃(12月份到次年2月份),最高气温39.4℃(7月份)。全年霜期约10~30d,有短期霜冻,年均降水量在1023~1220mm之间,属中等雨量区。该处岩石种类有砾岩、石灰岩、砂岩、粘土岩页岩、炭质泥岩等,其中以砾岩、砂岩为主,约占84.2%。 

　　2砂砾土的成因及特点 

　　该路段砂砾土由经完全风化和半风化的砂岩、砾岩、粘土岩组成,且半风化砂砾含量高达90%。从外表来看,砂砾表面光滑,无破损裂纹,基本上呈椭球型,也有部分呈长扁型,直径在2~5cm之间,表观密度较大,孔隙率及含水量较小,具有较高的抗压性。又由于表面呈弧形,砂砾石间接触面小,相互的支撑力弱,所构成的坡体易向下滑［1］。因持水率低、土层薄,造成土壤肥力较低。 

　　3路段区域植被状况 

　　3.1边坡施工前的植被状况 

　　路段区域海拔在180~330m之间,全年光照充足,雨量偏少,气温适中,岩石风化度低。加上砂砾层厚且近垂直地形较多,造成水土流失较大,土层只有5~10cm,土壤有机质积累少,植被类型及品种单一且生长颓弱。主要乔木有潺槁树(Litseaglutinosa(Lour.)C.B.Rob)、香樟(Cinnamomumcamphora(L.)Presl)、马尾松(PinusmassonianaLamb)、天竺桂(Cinnamomum pedunculatum)、杨梅(Myrica rubra (Lour.)Zucc.)、枫香(Liquidambar formosana Hance)、构树(Broussonetia papyrifera (Linn.) L'Hér.ex Vent.)、菜豆树(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.)、毛杜鹃(Rhododendron pulchrum)、火棘(Pyracantha fortuneana (Maxim.) Li)、臭牡丹(Clerodendrum bungei Sterd.)为主等,地被类主要有芒萁(Adiantumcapillus-veneris)、肾蕨(Nephrolepiscordifolia(L.)Presl)、薜荔(FicuspumilaLinn)山冷水花(Pileacadierei)、麦冬(O.japonicus(L.f.)Ker-Gawl)等,隶属 15个科、22个属、50多个种。 

　　3.2边坡施工后及植被状况 

　　由于路基的开挖和边坡的修建,路段土壤变得更加复杂,以砂砾为主导的路基及边坡结构成为路段土壤的典型特征,又由于大多坡体高陡,造成坡面冲蚀、表土缺失,养分稀少等现状。据统计,高20m以上的不稳定道路边坡就有9处,原生植被严重破坏达14处。而边坡上的植被因受施工造成的无土、缺水、缺肥等影响,总体呈现松动、枯黄、死株等现象,而生命力较强的狗牙根(Cynodondactylon(Linn.)Pers.)、铁线草(Adiantaceae)、白茅草(Imperata cylindrica (Linn.) Beauv.)等地被也长势欠佳。 

　　4边坡生态恢复的目标 

　　由于路段经过的丘陵大多体量高大,土石方开挖和堆积使得道路出现大面积的裸露边坡,对原有生态系统造成极大的破坏,也造成了生态系统的不平衡性和不连续性以及不可逆转性［2］。生态恢复的目的就是在贫瘠的砂砾土上尽快恢复植被景观及其生态系统功能。在保留和养护好受损植被的前提下,根据路段处于中亚热带的气候特点和土壤性质,结合参照园林自然式布局以及多重层次和结构的配置手法,运用乔、灌、草混合种植,使其形成“自我恢复,自我维护、自我更新”的生态景观格局。在绿化建设中还应注意体现植物的地域性和多样性及其结构的原生性,体现桂中地区的自然独特风貌。在提高植被覆盖率的同时,力争对防止表层水土流失起到主导作用［3］。 

　　5工程技术措施 

　　5.1改造坡度 

　　路段边坡平均高度在10~15m,属于一级高边坡工程,而砂砾土构成的边坡很难形成安息角,因此必须采取防护措施才能防止砂砾滑坡和水土流失,保证山体稳定。通过与公路施工管理部门沟通,指导施工机械先将坡体按1∶1.5~1∶1.8的坡度比将边坡进行修整,使之形成坡长土缓的稳固坡体(图1)。 

　　图1钻孔锚固断面图 

　　5.2砌筑坡基 

　　边坡地基是形成永久性稳固坡体的“基石”。结合坡底砌筑高50cm、内宽为60cm的排水沟,以20~30cm毛石浆砌宽为45cm的横向拦墙,并使之适当高出坡面40cm,增强抗力,从而形成阻止砂砾滑坡的有“拦坝”(图1、图2)。 

　　图2支挡平面图 

　　5.3构筑支挡 

　　在坡面上,通过测设放样,挖出深30cm、宽为20cm斜向沟槽,把整个坡面分划为6m×6m的棱形槽网;在槽内安装￠12圆钢和模板,浇筑C15细石混凝土,形成相互支撑的支挡框架结构,旨在分解砂砾土的下冲合力,为整个坡体的稳定创造有利条件(图2)。 

　　5.4钻孔锚固 

　　由于砂砾含量大,且在一些坡体内层还隐藏有未经风化但又容易松动的砾岩石,因此,分别在棱形支挡四角进行风钻钻孔,孔口直径30~40mm,孔深100cm,用￠16、长度110cm的螺纹钢筋作锚杆,插入锚孔内,并使钢筋露出孔口10cm,然后用C10砼灌注穴孔,固牢锚杆,以达到稳固坡体内层岩石的目的。同时对凹进或凸出的坡面和碎石、片石、淤泥杂物进行清理平整,以备挂设铁丝网之用(图1)。 

　　5.5铺设三维网 

　　采用高分子材料聚乙烯并由多层塑料凹凸网和高强度平面网粘结而成的立体结构三维网［4］。通过为植物种子创造安全环境,促使其发芽生叶,根系深入基层,起到加固边坡、防止坍塌的作用。根据路段砂砾含量多、泥土少、易松动的特点,在坡面上加入粘性细黄土,并用夯实机进行整体镇压,增加石土的密实度和粘结度,增强了与底层土壤毛细管的连接,对保持水分起到明显的效果。采用的EM4型三维网由基础层和网包层组成,拉断力≥2.0kN/m,厚度≥14mm,单位面积质量≥350g/m2,以增加与坡面的贴伏性［5］。先根据砼支挡6m×6m的规格,将三维网作适当改装,沿坡面顺势铺下,嵌入支挡范围内,做到紧贴坡面且保持整平,防止“空鼓”出现,然后用U形钉以50cm间距将网体固定下来(图3)。 

　　图3三维网铺设平面图