公路生态护坡工程技术中的植物选择与配置研究

2019年第16期（6月 上）

公路生态护坡工程技术中的植物选择与

配置研究

龚玉龙，高金平

（常德市公路管理局，湖南 常德 415000）

摘要：公路生态护坡具有良好的经济、环境和社会效益，目前在公路建设工程中备受关注。植物在生态护坡中的作用十分重要。植物的选择与配置对公路生态护坡的工程效果影响很大。从前期调查，边坡植物的特点、选择与配置以及监测等方面，综述了生态护坡工程中植物的应用，为护坡工程提供参考和依据。关键词：公路生态护坡；植物；绿色交通中图分类号：U417.2

文献标识码：B

0 引言

我国公路建设的高速发展不可避免地产成大量边坡，导致次生裸地的出现并带来水土流失、地质失稳等问题。公路边坡、尤其是石质边坡一旦形成，其自身生态恢复的能力较弱，不利于公路交通安全和路域的生态环境[12]。传统上以纯工程进行公路边坡防护，基于当前人们对生态文明的需求，生态护坡已成为研究与应用的热点。

生态护坡技术是指利用植物与土木工程和非生命的植物材料相结合，减轻坡面的不稳定性和侵蚀，在坡面恢复或形成与周围景观相协调的生态系统。由于经济效益、环境效益和社会效益良好，生态护坡对于公路建设工程的可持续发展具有重要的现实意义[13]。

我国对生态护坡工程中植物选择与配置的研究起步较晚，相关研究积累不足。目前尚缺乏相关的技术标准和施工规范。护坡工程设计存在随意性，易导致初期绿化效果好、中后期植被衰退，甚至出现边坡垮塌等问题

[13][9][5]

[7]

2 植物的选择

公路生态护坡工程设计和施工之前，先进行调查研究，根据各种植物的特点和边坡的具体情况，选择适宜的植物物种、并进行合理的配置，在工程实施过程中重视养护管理和效果监测，以保障生态护坡的效果。2.1 前期调查研究

在植物选择配置的设计之前，先进行野外调查和资料收集，为护坡工程技术提供重要的直接参考依据。

第一，野外调查当地路域的植被特征、群落结构和植物分布，尤其是乡土植物，结合拍照、标本采集记录其生境，并结合植物志等资料鉴定物种，获得该区域的植物名录[6]。第二，调查当地或附近公路边坡常用护坡植物的特点，包括其长势和护坡的效果。综合相关资料，兼顾植物的繁殖特点及种子苗木的市场情况，比较分析不同植物的特点、用于生态护坡的优缺点以及适用的边坡类型，筛选出适合本段公路生态护坡的植物、并确定植物配置方案[6]。

史云飞等（2013）经过对广乐高速公路清远段沿线植物的细致调查，发现植物共247种，隶属于68个科152个属，筛选出32种植物可用于护坡工程。张娅玲等（2014）通过植物的现场调查、资料收集和比较分析，针对陕西省黄土高原区、关中平原区和秦巴山区高速公路三个区域，分别提出初步的生态护坡植物配置的最优设计方案。2.2 植物的选择原则

用于高速公路生态护坡的植物物种较多，各种植物的特点、适用范围存在差异。在生态护坡工程中选择适宜的物种非常重要，对于工程的效果影响很大。

在调查分析的基础上，结合边坡的立地情况，适宜搭配的植物习性，合理科学地选择、配置。生态护坡工程的植物选择和配置一般应遵循以下原则[1][13][9]：

（1）对当地的气候、土壤地形条件具有较强的适应能

。因此，基于现有的研究成果与工程建设经验，本

文综述了公路生态护坡工程中植物选择与配置的原则和方法，为公路边坡工程设计中的植物选择与配置提供参考和依据。

1 植物在生态护坡工程技术中的作用

植物在生态护坡技术中的作用十分重要，植物的地下部分根系与地上部分茎叶产生的力学效应，以及植被对公路边坡的水文效应是植物护坡的主要机理[13]。目前用于公路生态护坡的植物种类较多。各种植物的特点、适用范围不同，各种公路边坡的情况也存在很大差异。因此，在护坡工程中，因地制宜地选择植物物种、并进行合理配置，是公路生态护坡工程技术的重要环节，对保证工程效益具有重要的意义。

收稿日期：2019-02-27

作者简介：龚玉龙（1976—），男，湖南石门人，工程师，主要研究方向为公路工程。

158力。根据当地平均气温，选择能安全越冬越夏、顺利成活的植物，以保证存活率。南方地区可选用暖季型植物，如狗牙根、假俭草等。北方地区可选用冷季型植物，如白三叶、野牛草等。在冷热过渡地带可选用冷季型的高羊茅等

[2]

。充分考虑地形条件。较缓坡面的护坡目的往往在于防

止表层土被雨水带走、形成冲沟，宜选择根系短而多、覆盖面积大的植物；较陡的土石坡护坡的首要任务是稳定坡体，宜选择根系延伸较长的植物[2]。

（2）抗逆性强，包括耐寒、耐热、耐旱、耐贫瘠、抗病虫害以及抗污染等。

（3）生长能力强、速生性能好。种子发芽能力强；根系发达，生长迅速、扩展性强，可满足固土、护坡的需求；成活率高，绿化效果快，绿期长。

（4）常年生或多年生植物。不宜衰退，具有长期的生态效果。

（5）种子或苗木易得。充分考虑其繁殖特点及种子苗木的市场情况。

（6）养护简单。由于边坡立地条件通常较差，应选用成活率高、适于粗放型管理的植物。

（7）在满足生态恢复和道路安全设计的前提下，兼顾植物的经济价值和景观价值

[6][7]

。

（8）以当地乡土植物为主，外来引进的优良植物为辅。乡土植物存活率高，一般不需太多的养护，成本相对低；能较快融入当地自然环境，并促进边坡生态系统的生物多样性和结构的长期稳定性

[3][2]

。外来引进的先锋类草种

生长速度快，能在短时间内覆盖边坡坡面。乡土植物种类可以培育驯化，以满足生态护坡的需要。为确定外来引进的先锋植物是否能适应本地环境，需要先进行引种试验[3]。

（9）充分考虑投资的适宜性。例如，为追求植被覆盖度和护坡效果，在环境恶劣、干旱缺水的公路边坡高密度植草，但大面积、长期的水分补给必然增加工程成本，这也是工程设计时不可忽视的因素[3][4]。

3 各类植物在公路生态护坡工程中具备的特点

草本植物、藤本植物、灌木和乔木均可应用于公路生态护坡工程。它们各具优缺点，适于不同的护坡工程。3.1 草本植物

草本植物由于具有以下优点，目前在公路生态护坡工程中应用广泛：①种植方式简便，费用低；②早期生长快，植被覆盖能力强，能在较短时间内达到绿化的效果，植株生物量与土壤表层根量均较高，促进初期表土层的形成，初期减缓坡面径流、防止土壤侵蚀的效果以及景观效果较好[9][12]。

草本植物的缺点：①植株的根系通常较浅，与土壤的黏结摩擦力相对较小，抗拉强度较小，护坡效果较差。在连绵雨季和坡度较大的边坡，其对边坡的稳定能力受限，草皮易成块被冲掉、造成秃斑，出现水土流失；②易退化，植被发生衰退后，二次植被较困难，造成公路边坡与路域自然景观

交通世界TRANSPOWORLD的不和谐；③具有明显的季节性生长，管理不当易衰退，通常需要连续性的管理，养护作业量大[7][9]。

应用较多的草本植物为禾本科植物和豆科植物。禾本科植物的优点在于生长速度通常较快，根系体量大，具有较好的护坡效果，但对肥料养分的需求量较大。豆科植物因其生物固氮作用能改善土壤氮素营养状况，故较耐贫瘠、耐粗放管理；主根较深，具有固持深层土壤、增加土层稳定性的作用；地上部分枝叶繁茂，花色鲜艳，具有较好的景观效果[4]。不同的草本植物具有各自的特点。比如，狗牙根护坡效果好，但绿期短；高羊茅绿期长、护坡效果好，但耐热性较差。白三叶的护坡能力较差，但覆盖能力较好，有助于美化环境[2]。3.2 藤本植物

藤本植物的优点在于比草本植物的根系发达，生物量大，具有很强的攀附性和适用性，固土护坡和景观效果好；对水肥的需求较草本植物少，成本较低，适应性好；用地少[8][9]。

藤本植物的缺点是生长速度慢，完全覆盖大面积的边坡所需时间长。此外，藤本植物具有较强的侵占性，对于其他乔木、灌木和草本植物的生长存在不利影响。

藤本植物适用于比较高陡的坚硬岩石边坡或土石混合边坡的垂直绿化[7]。很少单独使用。常与草本、灌木组合使用[9]。3.3 灌木

灌木植物具有比较发达的地下根系，和较强的适应性和抗逆性。后期长势较好，不易衰退，后期护坡作用明显[9]。

缺点在于早期生长慢，难以在短期内实现绿化效果，前期植被覆盖度低，早期防治土壤侵蚀的性能较低，成本较高[7][9]。

灌木植物常用于土石边坡和强风化岩边坡的护坡工程。3.4 乔木

乔本植物根系发达。但早期生长慢。乔木生物量大，易增加坡面负载，更会把风力转变为地面的推力，造成坡面的稳定型造成不良影响。大型乔木易遮挡公路两侧景观，影响司乘人员的视野[9][1]。因其树体较为高大，适用于土石边坡[7]。公路边坡，尤其是坡度较大的边坡，一般不宜栽植大型乔木。

4 植物的配置

由于各类植物的特点存在差异。一种植物难以达到设计目标，且单一植被易导致退化、抗性弱等问题。因此结合不同种植物的特点，科学地进行植物的配置，增加生态系统的多样性和稳定性，能有效提高生态护坡工程的效果。

植物配置的目标在于保证植物的健康生长，建立健康稳定的植物群落，实现预期的生态护坡效果[1][5]。

由于受损严重，多数公路边坡生态系统很难在短时间内自然恢复。因此，在人为参与的条件下，遵循相应的生态学基本原理和群落的演替规律，通过人为干扰使受损的公路边坡生态系统加速恢复，得以重建。要达到预期的

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生态护坡效果，植物的配置必须遵循相应的群落演替、生物多样性的原理和规律。根据边坡地形、坡体位置，考虑阴面与阳面，风口与背风口，坡顶与坡脚等因素。从生态位的角度，合理搭配植物，减少竞争、促进互利共存，如冷季型植物与暖季型植物搭配，固氮植物、非固氮植物组合，匍匐、直立搭配，喜阳与耐阴搭配，高矮搭配等等[6]。

公路边坡植物配置常用的群落类型有草本型、草灌型、乔灌草型等。

草本植物群落在生态护坡初期，对防止土壤侵蚀具有较好的效果。因此适宜作为护坡工程的先锋物种[7]。豆科-禾本科植物混播草地在产量和质量上表现优越，已成为生态恢复工程中最为常见而有效的物种组合，豆科植物的比例控制在30%左右较为适宜

[4][10]

。由于根系分布深度有

限，且固持风化土壤作用较差，因此公路边坡若以草本为主，则容易发生脱落。植被群落容易发生退化，可持续性能较低[1]。

草本植物与灌木混播，形成的草灌型植物群落集合了草本植物和灌木在护坡工程中的优点、弥补了双方的不足。草本和地被植物能防治坡面侵蚀，灌木类植物能防治更深层的土壤侵蚀。灌木植物前期建植速度慢的缺点，可由草本植物弥补。工程前期可利用草本植物的特点控制土壤侵蚀，工程后期则可以由灌木和草本配合作用以保持边坡的稳定，从而达到长期的防护[9]。较为理想的建植模式是合理配置草本植物与灌木的种和数量比例，实现草灌共存的混合群落[1]

。西安-禹门口高速公路护坡工程理想的植物群落为草灌型，植物组合为高羊茅、多年生黑麦草、垂穗批碱草、紫花苜蓿、柠条，草本植物种子占90%、灌木种子占10%，其中草本植物中禾本科和豆科植物的比例为2∶1[4]

。

乔灌草多重植物配置，可提高植物群落的稳定性[5]。草地加上木本植物后，其边坡稳定性比草本植物群落更强。草本植物生长速度快，覆盖度很快达到最佳状态，初期效果好；乔木生长缓慢，后期枝叶生长快，后期覆盖度大于草本植物[11]。乔灌类木本植物，纵向根系发达，与草本植物比较，其地下根系固定深层土壤的能力强[1]。例如，北京地区喷混植生生态护坡的公路岩质边坡，从基层的稳定性、抗侵蚀性出发，较为理想的配置是以灌木、藤本、草本植物为主、乔木为辅的立体生态植被群落[3]。宝天高速公路牛背至天水段边坡工程植被恢复最成功的植物配置模式为：刺槐、紫穗槐、柠条、胡枝子、红豆草、紫花苜蓿、黑麦草、冰草。不仅在当年就表现出护坡效果，且在第三年也保持了较好的植被恢复效果，实现了初期人工建植群落向适应本地环境的植物群落的演替[11]。

因此，考虑公路边坡的生态恢复效果和景观性，较为理想的植物群落设计为草+灌群落，或者草+灌+乔群落。先锋植物宜选用草本植物，为藤本、灌木、乔木提供一个较好的生态小环境。物种配置应禾豆搭配，宜选用抗旱、耐贫瘠的乡土物种[7][4]。

1605 养护管理与效果监测

养护管理是公路边坡生态系统植被恢复、尤其是初期的重要环节。应注意随时观察、监测养护期间草坪的水肥状况。充足的水分供应是植物成活的关键，也是边坡生态护坡工程成功的必要保障条件，对于缺水区域的公路边坡植被尤为重要[3]。基质的养分也十分重要。基材可中添加有机菌肥，利用微生物改善土壤生态，促进植物的生长和植被的恢复[6]。

由于边坡植被恢复和群落演替所需时间长，因此，对于生态恢复过程的监测应是一个动态、长期的过程，对于植被恢复效果的评价也应是动态的、长期的过程[4]。

针对工程目标，监测内容主要包括两方面：第一，植物的生长情况，以此反映植被的恢复状况。定期观测记录植被生长动态，包括植被生育期、生长量、覆盖度、越冬率[12]。植被恢复情况的主要指标为物种数量、优势物种和群落多样性指数等。第二，护坡的能力和效果。定期观测降雨后边坡表层出现的冲刷沟，测定坡面径流量和土壤流失量等水土保持指标[12]。

6 结语

随着边坡治理的逐渐发展和生态文明建设的需求，生态恢复与景观结合的要求也逐渐提高。目前公路生态护坡尚存在资金紧缺、设计施工注重短期效果、总体缺乏适宜的植被和技术性工人等问题。建议在制定施工规范、验收评价标准时，应加强生态护坡工程的预算比例、侧重评价护坡工程的长期效果；加大对护坡植物的研究，并加强相关技术的交流和推广，例如翠云草等苔藓植物也是边坡植被的重要材料，但相关研究还很缺乏。此外，公路边坡景观治理应是今后在生态恢复基础上的更高层次的目标。我国地区在边坡景观设计方面经验丰富，值得借鉴。

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（编辑：姬瓅瓅）

（上接第65页）

题，对如何加强工程质量和试验监测工作提出以下建议：

（1）从源头控制在建工程原材料（特别是粗细集料）质量。各种原材料必须由建设、监理、施工单位三方共同见证取样，先检后用。对不符合规范要求的原材料，坚决杜绝进入施工现场。

（2）从项目前期管理上确保路面使用性能满足规范要求。鉴于近四年路面平整度和抗滑构造深度等路面使用性能指标合格率一直处于较低水平的现状，建议各项目建设单位在招投标文件中对施工工艺进行约束提升，未达到约定目标的项目不予交工验收，以达到行车舒适性和即将到来的“十三五”国检不扣分的要求。

（3）规范开展工地试验室抽检及外委送检。应按照工地试验室管理办法和合同约定，配备工地试验室。建设单位应对工地试验室的设立过程严格把关，加强施工全过程动态管理，确保各级质检体系正常运行，让检验数据能够真正指导生产和控制工程质量。

（4）规范化各施工现场作业区。科学选址设立水泥混凝土拌和站，合理划分各作业区。将水泥混凝土拌和站场地按中间高四周低的原则规整，碾压密实场内地基，并铺筑一层不小于20cm厚的级配碎石垫层，将场内道路、进出场道路用水泥混凝土硬化。根据各档料使用比率，将材料堆集场用砖墙分隔成不同区域，防止各档料混杂堆放，配备必要的防排水设施，并设置醒目的标识牌。钢筋加工场场地必须全部硬化，四周及顶棚应全部封闭，合理划分各功能区。应采用三相交流电路，设置两级漏电保护，在配电箱和开关箱分别设置漏电保护器。各种操作流程悬挂在醒目位置，出入口、场内均设置禁止、警告、指令标志。钢筋存放区应通风良好，垫高堆放，离地30cm以上。预制梁场应采用封闭式管理，场地须进行硬化；应合理划

分各功能区，并悬挂安全警示牌及机械设备安全操作规程；张拉作业两端须设置可移动式防护挡板，压浆机须装设防护罩；梁板存放时，梁板端头两侧须设置支撑设施，确保存放稳定不倾覆，支撑设施宜使用枕木、钢管或钢性支撑架。

（5）增强参建单位工程项目管理的责任意识。建设单位应加大管理力度，认真落实各项管理措施，同时要加强自身管理处建设，完善相应项目管理制度和质量保证体系。监理单位应切实履行职责，严格执行监理规范，保障监理指令的规范性以及闭合的时效性和准确性；加强对施工过程中关键部位、重点工序、隐蔽工程的旁站，对施工单位未及时按指令要求进行整改回复的，不允许其进行下一道工序。施工单位应及时规范完善现场施工人员的动态技术交底及施工安全技术交底等记录和内业资料；合理安排试验路段及首件施工验收工作，按期提交总结报告；加强施工工艺质量控制，强化施工自检频率，落实工序交验制度，切实改善施工工艺，提高工程质量。

7 结论

结合已实施的普通干线公路在建项目监测抽检工作，总结分析工程质量管理和试验检测中发现的主要问题及原因，对如何加强在建工程质量和检测工作提出建议。

参考文献：

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2011（3）.

[2] 张芳. 全省干线公路路面改造工程建设管理经验[J]. 山西

建筑，2011（30）.

（编辑：钱宇宁）

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