试论公路边坡安全防护与生态美化

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  (呼伦贝尔道路桥梁建筑有限责任公司 内蒙古 呼伦贝尔市 021008)
  
  【摘 要】随着公路等级的不断提高和公路运输事业的快速发展,对公路的通行能力、通行环境的要求也越来越高。如何搞好公路的安全防护、生态建设,创建一道道文明长廊,是摆在广大公路建设者面前的新课题。本文从公路边坡破坏的主要型式与机理入手,介绍边坡常见的防护形式并以植物防护为研究重点。提出今后要把公路周边的生态、环保和公路边坡的安全防护有机结合起来,以使公路建设和公路养护的经济效益、生态效益和社会效益充分地发挥出来。
  【关键词】边坡;安全防护;生态美化;环保 
  
  Try the theory highway side ascent safe protection and ecosystem beautification
  Yang Jing-lei
  (Hulunbeier road bridge building limited company Hulunbeier Mongolia 021008)
  【Abstract】Transport developed fast of business with highway along with continuously raising of the highway grade, to the ability of the going through of highway, go through an environmental request also more and more high. How make the safe protection, ecosystem construction of good highway, establish a way civilization to grow a gallery, is the new topic that puts in large in front of the highway constructor. The article commenced from main pattern and mechanism of highway the side ascent breakage and introduces the side ascent familiar protection form to also take plant protection as a research point. The safe protection organic knot that puts forward willing want the ecosystem, environmental protection of highway periphery and the highway side ascent from now on's putting together economic performance, ecosystem performance and social performance making highway construction and highway protected is adequately exertive to come out.
  【Key words】Side ascent; Safe protection; Ecosystem beautifies; Environmental protection 
  1. 前言
  
  随着人们环境保护和交通安全观念的转变,公路边坡防护设计与施工越来越引起
  人们的重视,要确保公路边坡稳定,安全、搞好环境保护,必须加强公路边坡防护的综合研究。公路防护工程设计应紧紧抓住设计对象的地质、水文、气候等特点,灵活采用不同的防护型式,在保证公路边坡稳定、安全、环保的情况下,加大植被的绿化面积,使每一条公路尽量达到“畅、洁、绿、美”,为建设生态公路打下良好的基础,使公路主体既安全又环保。
  2. 造成路基边坡破坏的因素
  
  边坡的破坏主要是边坡土体中剪应力超过其抗剪强度所致,所以影响路基边坡稳定性的因素一般为以下几点:
  2.1 边坡土质。土的抗剪强度首先取决于土的性质,土质不同则抗剪强度亦不同。对路堑边坡而言,除与土或岩石的性质有关外,还与岩石的风化破坏程度和形状有关。
  2.2 水的活动。水是影响边坡稳定性的主要因素,边坡的破坏总是或多或少与水的活动有关。
  2.3 边坡的几何形状。边坡的高度、坡度等直接关系到土的稳定条件,高大、陡直的边坡,因重心高,稳定条件差,易发生滑坍或其他形式的破坏。
  2.4 活荷载增加。坡脚因水流冲刷或其他不适当的开挖而使边坡失去支撑从而发生滑坍。
  2.5 地震及其他震动荷载。
  
  3. 边坡破坏的主要型式
  
  3.1 边坡的破坏,主要表现为来自大气降水、融雪、冻胀,及其它形式的风化等作用下对坡面及坡脚的冲刷、岩石边坡的崩坍等。
  降雨可直接冲刷边坡,使路基边坡沿流水方向形成冲沟,发生破坏。边坡破坏还与路基填料的性质、路基边坡高度、路基压实度有关系。粘结性强的土边坡较粘结性差的土边坡更易受冲刷而破坏;高大陡直边坡较低缓边坡更易遭坡面流水冲刷;压实度较好的边坡,比压实度较低的边坡耐冲刷。冬季坡脚往往发生积雪,造成坡脚湿软,强度降低发生破坏。在路堑边坡上,有时,高速行驶的汽车溅起的雨雪水,也冲刷坡脚。
  岩石边坡的崩坍,一般分为三类:落石型、滑坡型、流动形,有时在一次崩坍中会同时具有这三种形式:(1)落石型崩塌一般指较陡的岩石边坡,崩坍滚落的岩石极易对行车构成威胁。(2)滑坡型崩坍,指岩层在外力作用下,沿层间软岩发生顺层滑动造成崩坍。(3)流动型崩坍多发于大的降水时,砂、岩屑、页岩风化土等松散沉积土,多会受水的影响而产生流动型崩坍。
  因此在边坡的防护设计中,既要做好坡面排水防水设计、控制好水的问题;又要根据地质条件、岩体性质、岩层产状、边坡高度做好边坡坡面设计;同时还要根据环境要求加大生态养护的力度,并强化“精细养护”,坚持日常养护和预防性养护,使所有公路的“畅、洁、绿、美”水平不断提高。
  
  4. 主要防护措施
  
  4.1 框格防护。
  框格防护是用混凝土、浆砌块(片)石等材料,在边坡上形成骨架,能有效地防止路基边坡在坡面水冲刷下形成冲沟,同时,提高了边坡表面地表粗度系数,减缓了水流速度。框格内部植草,即可提高防护效果,同时美化环境。
  4.2 护坡。
  在稳定的边坡上铺砌(浆砌或干砌)片石、块石或混凝土预制块等材料形成护坡,可防止地表径流或坡面水流对边坡的冲刷。位于河滩或滞洪区内的路基,以及路基边坡侵占河道时,往往处于洪水的直接威胁之下,因此必须采用护坡防护措施。
  4.3 封面:封面包括抹面、捶面、喷射混凝土等防护形式。
  4.3.1 抹面防护、捶面防护由于其使用年限较短,各等级公路上使用较少,笔者认为,当路基较低时采用抹面防护合理掺加草籽,既能起到建设初期的防护作用,又能起到运营期的防护与绿化作用,在今后的建设中可做尝试。
  4.3.2 喷浆防护与喷射混凝土防护适用于边坡易风化、裂隙和节理发育、坡面不平整的岩石边坡,其主要作用是封闭边坡岩石裂隙,阻止大气降水及坡面流水侵入,从而阻止裂隙中侧向水压和冰裂,防止边坡岩石继续风化,保护边坡不发生落石崩坍。
  4.4 护面墙。
  护面墙多用于易风化的云母片岩、绿泥片岩、泥质灰岩、千枚岩及其它风化严重的软质岩层和较破碎的岩石地段,以防止继续风化。可以有效地防止边坡冲刷、防止滑动型、流动型及落石型边坡崩坍,是挖方边坡最常见的一种防护型式。
  4.5 植物防护。
  植物防护是近几年得到普遍重视,植物防护要坚持“因地制宜、因路制宜、经济适用、景观协调”的基本方针,充分发挥植物防护和生态美化的双重功能,本文将着重加以研究。
  4.5.1 土质边坡的植物防护与绿化。
  采用植物防护,就是利用植被对边坡的覆盖作用、植物根系对边坡的加固作用,保护路基边坡免受大气降水与地表径流的冲刷。
  采用植物防护,可增加植被面积,减少地表径流,从根本上减少路基的水土流失。植物覆盖对于地表径流和水土冲刷有极大的减缓作用。树冠和根系能够截留、吸收和涵蓄一部分降水量;植被的根系与根系盘根错节,能与土层密切地结合形成不同深度的、牢固的稳定层,可稳定土层,固定沟坡,阻挡冲刷和塌陷。
  土质边坡绿化要根据土质类型进行设计和施工,并结合当地实际情况,按照“宜树则树、宜花则花、宜草则草”的原则,因地制宜地搞好每一段路的绿化。
  4.5.2 岩石边坡的植物防护与绿化
   (1)植被混凝土边坡绿化防护:植被混凝土护坡绿化是采用特定的混凝土配方和种子配方,对岩石边坡进行防护和边坡绿化的新技术。此种绿化技术比较适用于风化岩、土壤较少的软岩及土壤硬度较大的土壤边坡,尤其适于不宜植生的恶劣地质环境。具有施工效率高、成本低、生态效益高、审美效果好、耐冲刷、防坡面开裂等特点。
  (2)岩石边坡绿化植生基质生态防护技术(PMS技术):PMS技术是在岩石裸露和有生态破坏隐患坡面上,利用锚杆、土工网、专业护坡材料(植生基质)给植物重新创造良好的立地条件,通过植物生长活动,边坡绿化逐渐使锚杆、土工网、专业边坡绿化材料层与植物根系形成一个立体网络结构,达到稳定坡面、绿化坡面,并最终形成自然景观为目标的高新技术。施工容易,价格合理;生态效果,自然协调;管理粗放,维护简便等优点。该项技术边坡绿化,可以降低坡休空隙水压力,截留降雨,减弱溅蚀,控制土粒流失;并且可以恢复被破坏的生态环境。该项技术还可以降低噪音、光污染、边坡绿化保证行车安全;促进有机污染物的降解,边坡绿化净化大气、调节小气候。
  (3)边坡绿化植草塑料固土网垫技术:植草塑料固土网垫是一种三维结构的似丝瓜网络样的网垫,质地疏松、柔韧,留有90%的空格内可填充土壤、沙粒、细石并植草,边坡绿化该网垫的铺设是一种生物防护手段,对公路环境的绿化,美化、净化都有重要的作用,所以该网垫具有显著物经济效益和社会效益。
  3.5.3 沙害地段边坡的植物防护与绿化。
  防沙治沙是流动沙漠中修筑公路和养护公路必须解决的难题之一,也是贯穿整个公路从设计到建设直至长期维护全过程的头等大事。
  在风沙危害的治理过程中,根据防护方式的差异,采取的措施可分为固、阻、输、导4种类型。固沙:即增大地表粗糙度,将贴地层风速控制在临界起沙风速之下,或增加表层沙面的紧实度,提高沙面的抗风蚀能力。阻沙:即阻滞风沙流,切断沙源与被保护物体或场所之间的风沙移动路径。输沙:是通过改变建筑物及附近地面的几何形态或增大粗糙度,通过改变建筑设施的风沙流速度,使原来饱和风沙流在通过建筑设施时处于非饱和状态,从而不产生风沙流挟沙的停积。导沙:是通过导风的工程设施改变气流方向,引导风沙流所挟持的沙改变沉积部位,从而使建筑设施免受风沙危害。
  风沙危害的防治根据所采用的材料不同可分为机械、植物和化学三种措施。
  一般来讲,植物治沙的原理同机械治沙原理有许多相同之处,只是植物是活体,它们随着时间不断推移,在覆盖度、高度、结构形式等方面不断地发生变化。如果植物正常生长的条件有保证,其防风治沙的效果会愈来愈好。与之相反,机械防沙是以“死材料”的结构形式机械地设置在沙地上发挥着防护作用。随着时间的推移,机械措施的防护效益愈来愈差,在一定时间内就会失去它的作用。生物治沙除了能够起到防风治沙的目的外,还具有改善小气候条件、美化环境、净化环境多重作用。
  3.5.4 边坡绿化、美化的植物选择。
  边坡生态防护即边坡植被防护不仅可以涵养水源,减少水土流失,而且还可以净化空气,保护生态,美化环境,保证行车安全,具有良好的经济效益、社会效益和生态效益,在我国越来越重视环境保护和人们生存质量的今天,生态防护已成为公路边坡防护的一种趋势,代表着边坡防护的发展方向。
  公路边坡防护植物的选择一般应依据气候条件、土壤条件和种植目的选择:(1)适应当地气候,抗旱性强;(2)根系发达、扩展性强;(3)耐瘠薄;(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的植物。主要有草本植物、灌木、藤本植物等。
  草本植物的优点在于:一是草本植物种植不仅方法简便,而且费用低廉;二是早期生长快,对防止初期的土壤侵蚀效果较好;三是作为生态系统恢复的起点,有利于初期表土层的形成。然而,草本植物也有许多缺点:一是具有根系较浅,抗拉强度较小,固坡护坡效果较差。高陡边坡还会出现草皮层剥落现象;二是且群落易发生衰退、且衰退后二次植被困难;三是开发利用的痕迹长期难于改变,与自然景观不协调,改善周围环境的功能差等;四是坡地生态系统恢复的进程难于持续进行,易成为藤本植物滋生的温床;五是需要采取持续性的管理措施等,维护和管理作业量大。因此,单纯的草本植物用于公路边坡的绿化并不理想。
  考虑到草本植物的缺点,灌木的护坡作用开始逐渐受到重视,灌木作为护坡植物主要的缺点是成本较高,早期生长慢;因此用草本植物早期迅速覆盖地面防止土壤侵蚀,后期则由灌木发挥作用的联合种植方式可起到特别的效果。
  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。
  边坡生态防护是一个系统工程,边坡生态防护的主体是植物。对于边坡生态防护用植物的选择,需综合考虑边坡坡度,边坡土壤理化性质、土壤结构和土壤厚度,当地降雨和气温,以及种植目的等。相信,随着我国公路边坡生态防护事业的进一步发展,我国的公路边坡用植物必将向类型多样化的方向发展。
  3.5.5 人工日常养护。
  无论是工程防护还是生态防护,仍需一定的人力,物力进行维护和管养,因此,做为专业养护和管理公路的公路养护单位要树立“建设是发展,养护也是发展”的观念。切实加强公路的日常养护,搞好预防性养护,及时检查和排除公路边坡及其它设施的病害和隐患。对于生态防护工程更要进行精心养护。要改变传统的养护方式,减少重复式的路肩、边坡养护作业。总之,搞好公路建设、养护和管理,确定公路边坡稳定、安全、搞好环境保护,要深入了解影响路基边坡稳定的因素和公路边坡破坏的型式与机理,针对不同工程对象的土质、水文、气候等特点,灵活采用不同的防护型式,加强设计,加强施工建设管理,建安全之路、生态之路、优美之路。
  
  参考文献
  [1] 周德培《植被护坡工程技术》人民交通出版社.2003.7
  [2] 高速公路丛书编委会《高速公路环境保护与绿化》人民交通出版社.2003.3
  [3] 《公路设计手册》(路基)人民交通出版社
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