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高速公途边坡生态防护浅析

  

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  浅析高速公路边坡生态防护 秦利珍 中铁十一局集团城市轨道工程有限公司 湖北省武汉市 430074 摘 要:鉴于高速公路生态防护的现状以及作用机理,提出要根据当地的气候条件、地 质条件和工程要求,选择生态防护的类型、植物的种类以及相应防护类型的优缺点。 关键词:高速公路 边坡 生态防护 拱形骨架 客土喷播 1 引言 近年来,为了适应社会和经济的快速发展,全国高速公路的建设飞速增长。尤其在江、 浙、鲁等省高速公路网四通八达,基本实现了县县通高速。据交通部第二次全国公路普查结 果显示,我国高速公路里程近 2 万 km,列世界第二位。 由于高速公路自身存在的特定因素,如线形条件要求高,而相当部分的高速公路不可 避免的要穿过山区、丘陵。因此,高速公路的边坡防护显得尤为重要。传统的高速公路边坡 防护大多采用挡土墙、锚固网等大型的工程防护,使公路沿线成为令人厌倦的“灰色长廊” , 这不但给沿路的生态环境造成了毁灭性的破坏,而且修建和维护都需要很大投入。另外,从 美观和环保等角度来看也存在着诸多不合理因素。 2 边坡生态防护的现状及趋势 我国早期的公路边坡生态防护,基本上采用的是在坡面上单一的铺草皮植被的绿化方 式,这种形式绿化困难大,成活率较低。现在我国高速公路的低矮边坡也采用复合植被的绿 化方式,90 年代以来拱形骨架内植草防护及钢筋(土工)网的客土喷播,使生态防护技术 在我国得到广泛应用。 3 生态防护的作用机理 边坡生态防护技术是基于生态工程学、工程力学、植物学、水力学等学科的基本原理, 结合其他工程材料在边坡上构建具生态功能的护坡系统。通过生态工程自支撑、自组织、与 自我修复等功能来实现边坡的抗冲蚀、抗滑动和生态恢复,以达到减少水土流失、维持生态 多样性和生态平衡及美化环境等目的。 一般认为生态防护的主要作用机理是植物根系对边坡土体的三维锚固作用。植物的垂 直根系穿过坡体浅层的松散风化层,锚固到稳定层,起到锚杆作用,可视为三维加筋材料, 可增加土体的凝聚力。另外,植物的蒸腾作用对地下水系的影响,以及微生物对土体的自我 调节功能也对边坡防护起着不可忽视的作用。 4 高速公路生态防护的作用 高速公路边坡生态防护的核心是保持生态平衡,因此具有工程防护以及其他防护类型 不可取代的作用和地位。 4.1 维护生态平衡 高速公路沿线边坡的开挖,造成大量植被的毁灭、水土的流失,所有这些均给自然生态 环境造成了极大的破坏。生态防护通过种植植物,人为修复遭到破坏的环境,通过其自身内 部的自我调节功能,恢复自然的生态平衡,起到线 减少雨水冲刷,稳固路基 公路边坡开挖后, 大部分坡面岩体裸露在外, 雨水对坡面的长期冲刷极易造成边坡坍塌、 滑坡等事故的发生。对边坡进行生态防护后,坡面植被能够实现台阶消能原理,降低水流速 度,减小水流对坡面的冲刷。 4.3 边坡生态防护的三维锚固作用 对节理发育、破碎较严重的边坡进行生态防护时,一般采用三维土工网。除了三维网中 锚杆和钢筋网对岩体的加固作用外, 坡面植被根系也可以增加破碎岩块的整体性, 起到固坡 的作用。 4.4 美化环境,减轻驾驶视觉疲劳 生态防护把多种形式的植物景观合理的搭配起来, 给社会创造了一个良好的绿色视觉空 间,减轻了司机因长时间驾驶造成的视觉疲劳,降低发生交通事故的几率。 5 高速公路边坡生态防护设计 高速公路边坡生态防护设计应考虑多方面的因素,诸如边坡工程、水文地质条件、岩 性以及气候条件等。 生态防护设计应在边坡总体稳定的前提下进行, 并考虑适合植物生长的 适当坡度。如果存在大面积滑坡的可能则应采用其它类型的防护形式,如框架梁、抗滑桩、 预应力锚索等。 5.1 植被绿化选择 植物种类应根据当地的气候条件, 选择适合当地生长的植物。 由于不同植物成长特性不 同,可以考虑多种植物混配种植的方式,充分利用各种植物根系的特点,达到固坡和生态环 境自我修复的双重效果。生态防护关键是如何长久绿化,所植(喷)草籽也更加要科学化, 如采用小冠花、高羊茅、黑麦草等复合化种植,这些植被综合考虑了:根系发达,易繁殖, 易成活,抗逆性强,耐贫瘠以及适应当地土壤和可粗放管理等优点。 5.2 生态防护的主要类型及各自的优缺点 边坡的稳定性评价是生态防护的重要前提, 生态防护对边坡稳定性最主要的作用表现在 对坡体表面破碎岩石的加固和防止水土流失, 而坡体深层的破裂和滑移则需进行一般工程上 的锚固,有时甚至需要适度的削坡,然后根据实际情况选择生态防护的类型。 (1) 直接植草绿化防护 该类防护类型,全国所有高速公路均有所采用,一般多用于整体稳定性好,完整性高 的低(高度在 6 米以下)土质边坡。边坡开挖一定坡度(一般在 1:1~1:2 之间)后,可直接 铺植草皮进行生态防护。该类防护简单可行,专业技术要求不高,另外,单位工程造价也较 低。 但该类生态防护方式抗不住大的雨水冲刷, 成活率也不高。 初期应加大成本提高成活率。 (2) 拱形骨架内植草生态防护 多适用于坡比不陡于 1:0.75 的土质边坡。浆砌片石拱形骨架形成流水槽,防止雨水冲 刷边坡,确保边坡稳定;拱内种植草皮美化环境。但是不太适用于高陡的石质边坡,因在施 工槽拱时不易成槽, 也不利于植被生长。 所以填方区的下边坡拱形骨架防护在我国高速公路 近几年来应用最为广泛。如“襄十高速(湖北襄樊至十堰) ”多数采用拱形骨架防护,新建 的“宛坪高速(河南南阳至西坪) ”下边坡填方以拱形骨架防护为主。 (3) 砌筑预制六棱块 预制六棱块多用于桥头锥坡, 稳定性及防止雨水冲刷性能较拱形骨架更好。 其内也能保 水利于植被生长。但是,六棱块预制不方便,径向厚度较薄(一般为 5~6cm) ,脱模及施工 运输中易碎裂,且总成本比用浆砌片石防护还要高,可作适当改进,详见对比大样及效 果图。 (4) 客土喷播 多适用于上边坡,尤其是石质边坡,采用了钢筋(或土工)网的客土喷播。适用范围广 泛,对于整体稳定性较好,或只有部分坡面岩体比较破碎,或边坡整体稳定性较差,坡面出 现大块松动岩石,而且坡体大部分岩石碎裂的边坡,均可适用。如果直接植草防护,一方面 不易成活,另一方面,雨水冲刷极易使坡面松动岩块滑落,从而导致坡面防护植被的坍塌, 再进行二次防护困难加大,而且经济上不合理。边坡开挖后,钢筋网在安装前,对于整体性 稍好的坡面,先将坡面整平,清除碎石,然后放置钢筋网并在网搭接缝处按一定间距打入一 定长度的固定钉;对于岩层结构差的坡面,挂网后视情况应打入一定长度的锚杆。然后将草 籽、肥料、土壤、水等(视情况可加入少量水泥)按一定比例混合后直接喷射于已挂好钢筋 网的坡面。 该类防护施工的关键是控制混合物的配置比例, 工程应用时须严格按实际情况和 工程要求进行试配。 6 小结 公路边坡生态防护能有效的防止坡面水土流失,加强边坡的整体性,并保护公路沿线 的生态环境。在人类生存环境日益恶化的背景下,生态保护作用不言自明。在我国,由于长 期只注重经济效益、缺乏环境保护意识,高速公路的修建造成了大量环境破坏,可以预见, 边坡生态防护具有广泛的应用前景。2007 年 7 月份通车的青藏铁路,给我们树立了保护环 境的楷模,避免修建时的大挖大填,同时多设桥梁(生物通道)通过,这也表明了我国在发 展中进一步加强环境保护的决心。 参考文献 [1]胡利文,陈汉宁.《锚固三维网生态防护理论及其在边坡工程中的应用》 ,2003. [2]金忠.《喷砼植草技术在惠河高速公路高边坡防护中的试验应用》.广东公路交通出版社,2001. [3]《宛坪高速设计图纸》 ,中交第一公路勘察设计研究院,2004. 作者姓名:秦利珍(1981 年 11 月 2 日生) 、女、助理工程师、本科、2005 年 7 月毕业于兰州交通大学土木工程学院桥梁工 程专业、通讯地址:湖北省武汉市东湖开发区华光大道 21 号、联系电话。

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