时间:2023-08-03 16:45:26
导语:在生态防护的措施的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
【关键词】公路边坡;防护分析;技术措施
1.公路边坡与边坡防护
边坡是指为保证路基稳定,在路基两侧做成的具有一定坡度的坡面。边坡防护是指为保证边坡及其周围环境的安全,对边坡采取的支挡、加固与防护措施。
公路路基边坡的防护分为两类:一种是边坡的生态防护,所谓边坡生态防护是指单独用植物或者植物与土木工程和非生命的植物材料相集合的固坡措施。植物防护是在土质边坡坡面上栽种树木、植被、草皮等植物,通过植物根系发育,起到固土,防止水土流失的一种防护措施。植物防护措施在实施初期作用非常虚弱,但随着植物的生长,植物的繁殖,对减轻坡面不稳定性和侵蚀方面的作用会越来越大。不仅如此,边坡通过种植植物能有效的恢复被破坏的生态环境;促进有机污染物的降解,美化环境。第二种是边坡的工程防护,它主要是利用堆砌混凝土、砖块或其它材料对边坡进行防护,对减轻坡面修建初期的不稳定性和侵蚀方面效果很好,作用显著,是公路边坡防护的传统方法之一。但随着时间的推移,工程防护强度会受各种因素的影响,从而导致防护强度降低,甚至失效。
2.公路边坡防护发展趋势
目前随着公路建设的发展,随着科技的发展,工程措施从早期采用抹(砌)面全面防护向土体稳定锚固、使用土工合成材料方向发展,植被防护措施也已由早期的人上种植发展到现阶段的机械化作业,并且从单独采用植物逐渐向植物与土工材料相结合过渡,工程防护与植被防护结合得越来越紧密,生态、和谐将是边坡防护的发展方向。通过工程防护加生物防护连同设计来降低造价,是今后工作的方向。拓展植被防护的范畴,与工程防护相结合,逐渐弱化工程防护与植被防护之间截然不同的分界线,生态防护等理念和方式将是未来我国公路边坡防护的主要方向。公路不仅要满足出行和运输的需要,更是种生活的方式。公路边坡是公路与周围环境的自然分界面,应该与周边环境自然和谐,尽量做到边坡的防护融入周边环境。同时应通过良好的植被净化公路范围内的有害汽车尾气、扬尘等路域大气污染,吸收路域范围内的噪声,降低噪声污染,改善路域范围的水热环境,使路域范围的不良因素减弱并逐渐向周边环境过渡。
3.生态防护措施
生态防护即采用植被护坡的方法护坡,植被护坡一般多采用在边坡上种植草、植树或铺草皮,以减缓边坡上的水流速度,利用植物根系固结边坡表层土壤以减轻冲刷,从而达到保护边坡的作用。植物防护不仅可以美化公路环境,调节边坡的湿温,起到固结和稳定边坡的作用,而且又比较简单、经济,还起到美化协调环境的作用,对于土质边坡是一种有效的防护措施。
3.1种植草本植物护坡
种草防护,适用于边坡稳定,坡面冲刷轻微的路基边坡上。一般要求坡度不陡于1:1,边坡地面水径流速不超过0.6m/s。草本植物虽根系较浅,因其80%的根系在土中生长,所以要具备40cm的土地层;在熟土缺乏的情况下,表土层厚度也应保持在20cm以上。草的品种应选择耐干旱、发芽早,生长旺盛,根部连土性强的多年生茎矮叶茂的植物。另外还必须是适合本地区气候、土壤等自然条件的健壮品种。
草籽应均匀撒布在清理好的土质坡面上,同时做好浇水、养护管理。对于不利于草类生长的土质,应在坡面先铺种植土;路蜇较陡或较高时可通过实验,将草籽与含肥料的有机质泥浆喷射到坡面上,充分保持土壤温度是保证出苗的主要条件。播种后应立即进行第一次浇水,以浇透为原则,其后的养护根据天气情况每天或隔天喷水,同时注意视幼苗长势追施肥料。
3.2植树护坡
植树可适用于各种土质边坡和风化较严重的岩石边坡,坡度在l:1.5或更缓的边坡上,或在边坡以外的河岸及漫滩外。边坡防护树种的选用必须能适应当地特殊的土壤条件和气候条件,耐密实,根系发达,耐寒、耐旱,容易成活、枝叶茂盛的灌木及小乔木,如用于冲刷防护时宜选用生根很快的杨柳类或不怕水淹的灌木类,但是树木的品种和种植位置及宽度的选择,应根据防护的要求并且结合当地自然情况来确定,方法按设计要求,春季解冻后,土壤比较湿润,土壤的蒸发和植物的蒸腾作用也比较低,苗木根系的再生力旺盛,愈合发根快,种植后有利于苗木的成活生长。种植后应立即浇水一次,并要浇透,其后视气候情况而定,直到植物成活为止。在风口或较陡边坡上栽植时为防苗木倒伏、倾斜,应埋设支柱支撑。栽植后必须对不同树种采取不同的管理、养护措施,以获得最经济的绿化防护目的。
3.3铺草皮
铺草皮护坡是在边坡铺设天然草皮的一种传统边坡植物防护措施,具有施工简单、工程造价较低等特点,适用于附近草皮来源较易,边坡高度不高且坡度较缓的各种土质及严重风化的岩层和成岩作用差的软岩边坡。草皮的常见方法主要有以下三种,即平铺法、竖铺法及网格式铺法,铺草皮时应自下而上,并用竹木小桩将草皮钉在坡面上,草皮根部应随草切割,铺草皮尽可能选取在春秋两季或雨季进行,不适在冰冻时期或在解冻时施工。路堑边坡铺草皮时,应铺过路堑顶部1m或铺至截水沟边。由于新铺的草皮容易遭受各种灾害,在新铺草皮养护期间,必须加强管理。
3.4土工格室植草护坡
土工格室植草护坡适用于坡度较缓的泥岩、灰岩、砂岩等岩质路堑边坡。是指在展开并固定在坡面上的土工格室内填充改良客土,然后在格室上挂三维植被网,进行喷播施工的一种护坡技术。利用土工格室为草坪生长提供稳定、良好的生存环境。
3.5三维植被网植草护坡
三维植被网护坡技术综合了土工网和植物护坡的优点,利用植物结合三维土工网等工程材料对边坡进行加固。能起到复合护坡的作用。具有固土性能优良、消能作用明显、网络加筋作用突出、保温功能良好等特点。适用坡度较缓的各种土质、强风化岩石边坡。
3.6喷混植草护坡
喷混植草技术适用于所有开挖后的岩石坡面的绿化,是一种将草种、有机质、肥料、水泥、酸碱改良剂和土壤的混合物等通过混凝土喷射机喷附在岩石坡面上的边坡绿化方法。尤其是坡面较陡、缺乏土壤母质、立地条件恶劣的坡面。
公路交通条件变的越来越重要,公路边坡的稳定与否决定着公路的使用效益和寿命,边坡防护与加固方法的选择要从实际出发,充分利用当地的有利资源。考虑和环境之间的相互影响,最终提出最优方案。以达到节省工程费用、美化环境和保护生态环境的效果。
【参考文献】
[1]杨航宇,颜志平,朱赞凌,罗志聪.公路边坡防护与治理.人民交通出版社.
【关键词】公路;边坡;防护技术
中图分类号:U412文献标识码: A
公路是交通的重要方式之一,是连接各地的通道。它是一条带动生命的经济线,一个城市要想发展,离不开公路,因为,它的重要性不可替代,保护公路也就是保护经济。边坡是公路的重要组成部分,起着保护公路的作用,面对各种自然状况,多种护坡技术也被提了出来,通过对护坡技术的探讨,延长公路的寿命,促进持续发展。
一、公路边坡存在的问题
1.滑坡
所谓的滑坡就是指在公路侧面的岩土体向下斜坡移动的现象。造成滑坡的因素主要为两方面,一方面是自然因素,也就是受地理位置的影响,如斜坡受到风雨侵蚀造成的滑坡,另一方面是人为因素,比如技术不到位,或者人为破坏等。
2.崩塌
崩塌主要指岩土体突然崩坏,从斜坡上彻底掉落的现象。一般崩塌都属于自然因素造成,发生也比较突然,很容易造成危险。
3.剥落
剥落也滑坡相似,主要是由于表面的岩土受到长期的风吹日晒和雨水的冲刷,从而发生剥落现象。它会阻碍公路的畅通,正常运行车辆。
二、公路边坡防护的基本原则
1.刚性和柔性结构相结合与多层防护与生态植被相结合原则
要想做到这一点,前提条件就是岩土结构一定要稳定,而且要符合安全条件。刚性结构与柔性结构结合主要是为了美观,而不是在公路两边砌墙,进行大段的墙面防护,主要以边坡稳定为主,其次利用生态植被,做到绿化防护,这样既节约金钱又能达到美观的效果。
当然,在选择这种防护的方式时还考考虑气候条件,排水等因素,以做到最好边坡防护。
2.工程防护与植被防护结合的原则
在这种原则下,其主要防护的着力点也是以美观实用为主,当然,优先考虑植被防护,通常的防护措施都是这两种防护方式综合的结果。
3.协调自然的原则
遵循协调自然原则首先考虑公路沿线的景色,这种原则下,边坡防护不会造成与四周环境不协调的情况,不会破坏公路四周的景色,而且有时的边坡防护无需建设,这种情况下没有边坡防护甚至更好,既不会破坏自然,也不会担心公路年久遭损坏。
三、公路边坡防护技术的几种防护形式
1.坡面防护的技术
坡面的防护主要是为了防止雨水的冲刷,防止水土流失,这会对公路的造成隐性的危害,并且破坏公路的美观,主要的坡面防护分为以下三种技术形式。
1.1.植被防护式
植被防护式顾名思义就是通过简单的植被覆盖坡面,进而达到的一种保护手段,主要是依靠植被本身的吸水,固土的能力从而达到的防护效果,而且这种防护方式还很美观,使公路的坡面充满绿意。
1.2封闭式防护
这种防护方式就是通过对边坡的全面防护,不留丝毫缝隙。而且这种防护方式造价很高,缺少一定的美观效果,所以现在很少使用。
1.3骨架植被式
这是一种常见的防护方式,节省材料并且造价低,可选取多种骨架图形达到美观与防护的作用。主要是在公路的边坡用锚固技术或者同坡面的骨架相结合,这样不仅达到了防护效果而且非常美观,很好地保留绿化面积,达到稳定护坡的作用。
2.泥石流防护的技术
由于有些地区天气多变,降雨较多,时而出现泥石流灾害,严重破坏公路。松散的堆积物伴随着强降雨开始松动,流动,进而形成泥石流,泥石流一经出现就会堵塞车道,因此在护坡的过程中,必须采取固土措施来恢复植被,同时疏导沟谷,采用顺坝或者挡墙等防护手段来减少泥石流对公路的冲击破坏。
或者在公路建设时可以采用隧道的方式,这样既保护了道路也不影响道路疏通,更保护了人身安全。
3.落石崩塌防护技术
落石崩塌问题经常出现在公路边坡的防护之中,关于解决这类问题,要根据地形等条件有效防护,首先要考虑坍塌面积大小,对公路畅通的影响程度,然后采用适当的铁丝网把植被保护起来,或者也可以采用同锚固技术相结合,来加固边坡。
4.挂网喷射混泥土技术
这种技术护坡方法也是边坡防护中常见的方法,主要是通过先修整边坡,然后安装制作好的排水孔,再注浆,然后在喷射混凝土,最后养护等流程来完成。
不过一般采用此种方法,是在当坡很高且岩石石质差或者边坡较陡的情况下进行实施的,为了防止高陡处的石头突然坠落伤人,因而依靠挂网喷射泥土技术达到极好的保护程度,而且这种技术使用之后,能够加强岩体的结构强度,增加其抗变形的能力。
5.土工格室植被护坡技术
这种护坡技术有着独特优点,它所采用的是合成材料,有很好的抗腐蚀、抗老化的性能,使用这种技术能够在格室内就腐植土,种上草种,起到生态防护的作用,按照不同的坡度,所采用的方式也不同,主要有平铺式,叠砌式两种方式,这种护坡技术操作简单,施工速度快,造价也低,尤其是在生态环境要求高的条件下极有优势。
6.喷混植生防护技术
这种边坡防护技术能够使植物在极短的时间内生长覆盖,通过运用锚杆加固铁丝网,再使用特殊的喷混设备将土壤和有机肥料,种子与粘结剂一同混合起来然后加水喷到岩面上,从而达到防护的效果。这种防护方式能够有效地方式落石崩塌,减少水土流失,有很强的抗侵蚀能力。
7.层叠式花盆型锚杆挡墙防护技术
它主要是通过锚杆来实现的防护技术,而且作业条件为高陡的边坡上,能够起到很好的生态效果,实现一定的绿化效果。而且这种技术还克服了平铺式与锚杆式的不足,又能够减少工作量,施工起来很容易。
8.栅格挡墙防护技术
这种技术取代了传统的砌石挡墙,能够起到很好的绿化效果,它主要是以锚杆和立柱为之体骨架支撑,又在主体上设置多层斜置的横隔板,然后在横隔板上种上草籽。
这中技术有一个缺点,在高边坡防护时,造价很高,因而在选择边坡防护技术时,要考虑成本与保护自然生态环境,尽量使用能够起到恢复生态的防护技术。
9.绿化生态挡防护墙技术
这是一种最为环保的边坡防护技术,能够起到恢复植被的巨大作用,真正实现绿色防护,生态防护,但在岩石高边坡的环境下,不适合使用这种技术,而且这种技术有很大的前景,随着技术的突破,绿化生态防护墙也有巨大突破,有希望在未来成为最为环保且有效的防护手段。
总结:
做好公路边坡的防护工作,能够有效地保护公路,降低自然危害带来的经济损失并达到可持续发展经济的目的。本文从公路边坡中存在的基本问题出现,通过防护边坡的原则,从而研究防护技术手段,对日后防护边坡提供了有益的参考,激发了防护技术研发与创新。
参考文献:
[1] 黄超. 公路边坡防护技术探究[J]. 黑龙江交通科技,2013,12:31.
[关键词]道路边坡;防护
中图分类号:U41 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)02-0199-01
路堤和路堑边坡的坡面暴露在大气中,感受到自然因素(水、温、风)的反复干湿、冻融、冲刷和吹蚀等作用。在这些因素的作用下,路基坡面有时会出现各种病害,如果任其发展,会影响路基的稳定性,导致坍塌等严重病害的产生。特别是加强高速公路的边坡防护与加固。
一、道路边坡防护与加固的类型
(一)防护边坡类型
生物防护包括:种草、铺草皮、植树
坡工防护包括:片(块)石护坡和护面墙、菱形网格护坡、六角空心砖护坡、窗孔肋式护坡、喷射混凝土护坡。
(二)加固边坡类型
(1)护脚墙、抗滑墙、抗滑桩、预应边锚索、压浆锚柱(固结)、排水固结。
二、边坡防护的设计程序
首先根据由简单到复杂的边坡设计规律选定合适的路堑边坡防护设计方案,一般程序如下:
(一)放缓边坡的设计,通过削坡,削掉一部分边坡不稳定岩土体,使边坡坡度放缓,稳定性提高。
(二)坡体加固的设计。包括中浅层加固和深层加固。中浅层加固可以采用锚杆加固、土钉加固;深层加固可以采用注浆加固、预应力锚索加固。
(三)表层防护的设计。对于边坡整体稳定性较好,可以满足规范要求,但是可能存在表层风化剥落和局部崩塌掉块的情况,需对其进行表层防护。
(四)工程防护的设计。
(1)砌体封闭防护,当边坡坡度较陡、坡面土体松散、自稳定性差时,可采用圬工砌体封闭防护措施。
(2)喷射素混凝土防护的设计。可在其表面喷射一层素混凝土,防止岩石继续风化、剥落,达到稳定边坡的目的。
(3)挂网锚喷防护设计。可采用挂网锚喷防护。挂网锚喷是在边坡坡面上铺设钢筋网或土工塑料网等,向坡体内打入锚杆(或锚钉)将网钩牢,向网上喷射一定厚度的素混凝土,对边坡进行封闭防护。
(4)边坡截排水。截水沟:为防止边坡以外的水流进入坡体,对坡面进行冲刷,影响边坡稳定性,在边坡外缘设置截水沟,以拦截坡外水流。
三、道路边坡防护的特点分析
(一)片(块)石护坡和护面墙。片(块)石护坡分为浆砌和干砌两种。护面墙比护坡厚,有一定的抗推力作用,其优点是能就地取材,工艺简单,但自重大,不宜在高边坡上使用。
(二)六角空心砖护坡。施工工艺简单,空洞内可填土绿化,有一定观赏价值,但自重大,费用高,且还会阻碍边坡水的排出,对边坡稳定不利,要慎重选用。
(三)菱形网格护坡。菱形网格护坡,可预制安装也可用水混凝土现浇和石砌。工艺简单,网格内可植草。但只适用于填方边坡和土质挖方边坡。
(四)窗孔肋式护坡。窗孔肋式护坡一般用浆砌片石或片石混凝土做肋,用水泥预制混凝土做成拱形窗台,坡面水从肋上排出,窗内可植草,目前是一N较为理想的防护形式。
(五)喷射混凝土护坡。对一些较高的风化岩石边坡,采用喷射混凝土作护坡可阻止风化,且重量轻,施工所需设备简单,但费用较高,厚度难以控制,对景观有一定影响,应尽量少采用。
(六)护脚墙与抗滑墙。护脚墙与抗滑墙本质上没有多大区别,仅只是断面大小和埋深不同而已(有时也有点锚杆或锚索)。护脚墙起到保护坡脚不受冲刷和破坏的作用,不能抵抗推力;抗滑墙除有护脚墙的作用外,还具有抗推力作用。
(七)压浆锚柱(固结)。压浆锚柱(固结)简单地说就是往地层注入水泥浆(掺一定量的外加剂),以改变圭(岩)体物理力学性质(必要时,加一钢筋笼或钢筋束,即锚柱)从而稳定边坡的一种方法。
(八)预应力锚索,用预应力锚索处理单斜构造岩石边坡,对保证该类边坡的稳定有较好的效果,但难以准确计算被锚固体的下滑力和张拉控制应力。
(九)抗滑性。抗滑桩是一种用于处理滑坡或防止边坡下滑的钢筋水混混凝土结构,是一种较理想的抗滑设施,但投资较大。
(十)排水固结。排水固结主要用于表层地下水较多处的边坡加固。有树枝状盲沟,塑料排水管等方式。工艺简单,耗用材料少,但遇到有滑层的地方,需配设支档构造物才能达到满意的效果。
(十一)生物防护。生物防护除植树(主要用于小边坡)属传统防护式外,植草或铺草皮是近年来才在高速公路上兴起的一种绿色防护形式。其优点是能在短期内恢复公路沿线的绿色景观和防止边坡冲刷,但养护费用高,要随时保持绿色有一定的困难。
四、道路边坡的防护示意图
五、道路边坡的施工原则
边坡施工顺序必须严格遵照以下原则实施:(一)从上至下的开挖原则;(二)逐级开挖、逐级防护和加固的同步原则;(三)“封、排、截”三结合的排水防水原则。(四)动态和预警原则,沿线岩土体的分布和性质变化较大,在施工中应采用信息化施工的原则,当现场与实际采用的地质资料有出入,或存在断层软弱夹层和结构面、倾角不利的岩土分界面时,需要及时通报设计单位。
六、公路边坡养护的实施对策
在公路养护管理中,我们必须清醒地认识到边坡养护对公路稳定运行的重要性。
(一)完善边坡养护运行机制
(1)要逐步实现管养分离,政府充分发挥引导,协调的职能,利用公路现有的养护作业资源与社会有关资源进行资产重组,协助成立专业化的养护企业,培养人员精干、技术全面、训练有素,机械配套、安全措施完备的专业化养护队伍;(2)通过制度建立,逐步实现各类公路养护管理形式从计划任务式向合同管理式的转化。(3)防护应按照设计、施工与养护相结合的要求,深入调查研究当地气候环境、工程地质和材料等情况,因地制宜,就地取材。
(二)积极推广三维植被网络结合植被护坡技术
三维植物网结合植被护坡技术是最近几年发展起来的一种边坡防护技术,在我国山区已被广泛应用,正在向内陆地区推进。具有施工方便,工期较短,造价低廉,护坡效果好等优点,可在短期内绿化、美化边坡,使公路与周围环境景观融为一体,并有利于生态平衡的恢复与维持。植物根系与三维土工网垫交织形成致密的覆盖层,对路基坡面形成连续性和长期性的持久保护,使坡面不因日晒雨淋而自然侵蚀剥落,减缓雨水冲击和水流的冲刷,达到固土的作用。已经成为现代公路边坡养护未来发展的主要趋势。
(三)生态护坡技术与工程措施相结合
用生态护坡,开始作用非常虚弱,但随着植物的生长和繁殖,强度增加,对减轻坡面不稳定性和侵蚀方面的作用会越来越大。生态边坡在设计前应根据边坡坡度,地形,坡基质和坡面条件,选择适宜的基础防护工程,植被的选择不仅要考虑气候条件,也要考虑边坡的污染类型。
结束语
公路养护管理中边坡养护治理是一个系统工程,影响因素很多,传统的护坡方式已经不能满足人们的要求,新兴的护坡施工技术可弥补传统护坡方式的不足,提高公路路基以及公路边坡的稳定性。对于公路边坡的养护要逐渐达到恢复自然生态和美化环境的终极目标。
参考文献
[1] 李林峰,叶建廷,道路边坡防护综述,华东公路,2010年第2期.
关键词:植物;高速公路;边坡;防护;作用
高速公路的建设虽然缓解了我国的交通压力,与此同时也带来了各种各样的生态问题,将植物应用于高速公路的边坡防护中,有利于减少水土流失,土地沙化,改善公路的生态环境,保证生物的多样性。边坡是公路最为脆弱的地方,因此其防护是高速公路养护工作中的重要内容,防护好公路边坡对高速公路的安全和生态环境的稳定起着至关重要的作用。
一、植物防护的方式
防护高速公路边坡的主要方式有三种:工程防护、生物防护、工程与生物相结合。接下来我们详细介绍的是生物防护的几种方式。
(一)直接播种和喷播
在高速公路边坡坡度较小,空气土壤和气候条件适宜的条件下,可以采用直接播种和种植的方式,但是因为高速公路边坡地形较为复杂,坡度较大,可以将直播的方式改为喷播,在坡度较大的情况下,可以根据地形的具体情况采取不同的喷播方式,根据地形的特点,建造适应的植物防护层,可以为后期植物的生存营造一个良好的生长环境。
(二)铺草皮护坡
在不合适的时间、自然环境较为恶劣或者是工期较为紧张的情况下采用直播或喷播的方式,植物不易存活或者是植物不能快速的生长起到防护的作用,可以采用铺草皮的方式营造护坡植被。这种防护方式的优点就是成坪时间短,防护边坡见效快,而且可以缩短工期,减少施工的时间。但是大量的铺草皮营造植物防护会带走耕地上的大量土壤,使得后续播种的植物不易成活,土壤内的养分被草皮带走,就会使耕地变成不毛之地。但是现如今随着无土栽培技术的成熟可以很好的解决这个问题,然而无土栽培方法的缺点就是成本过于高昂,为了缓解两者之间的矛盾,有人发明了网草皮,这是介于二者之间最为合理的办法,既不会过度的浪费耕地,成本相对较低,但是在使用该防护方式时应该注意草皮和土地的贴合,使土地和草皮良好的结合,为植物以后的生长奠定基础。
(三)植生带护坡
所谓的植生带护坡就是将草料、肥料、保水剂等按照一定的密度排放在无纺布上,利用机器按压或者针刺等复杂的工序制作成带状复合体,它作为介于直播、喷播和草皮繁殖之间的一种植物繁殖方式,种子的分布情况较为均匀,水分和肥料的供应情况也比较充足,这些条件都优于直播和喷播,另外,保植带体积较小。但是应该注意的是在建植后进行有效的灌溉或者根据当时的气候情况进行人工降雨,为保值带的继续生长创造良好的自然环境。
二、植物防护高速公路边坡的优缺点
生物防护就是我们通常所说的植物防护,在目前我国高速公路边坡防护的主要发展趋势就是植物防护,所谓的植物防护,就是利用植物保证公路边坡的稳定,防止公路边坡发生坍塌和滑落事故。另外植物的栽培能够有效的防止雨水溅到公路边坡上,造成边坡的水土流失,另外,植物在生长过程中能够形成巨大的网状根系,使公路边坡变得更加牢固,起到了很好的加固作用。
(一)植物在高速公路边坡防护中的优点
1、装饰美化路段
由于植物的种类是多种多样的,再加上植物的高矮,浓密和颜色不尽相同,按照一定的原则将种类繁多的植物摆放开来,形成一道亮丽的植物线,使整个高速公路路段装饰一新。既起到了美化路段的作用,还保护了生态环境。由于植物的种类繁多,不同的摆放方式也能展现出不一样的景观效果,变幻极为丰富。另外,植物是绿色的这个特点还有利于缓解驾驶员的视力疲劳,增加其驾驶的安全性。
2、网状根系可以稳定边坡
随着植物的生长,它的根系就会形成稳固的网状系统,按照植物的这个特点,设计不同的人工植物群落,利用植物的网状结构根系增加边坡的稳定性和防护的可持续性,植物防护的这个优点是其他防护措施不可比拟的,也是最独特的一个特点所在。
3、防护功能持久延续
植物是有生命的,它具有保持水土、防止水土流失的功效,作为有生命的植物,它的防护功效是持久的,不仅能对公路的边坡起到很好的防护作用,又因为植物的新陈代谢比较快,对边坡的防护功能更加具有持续性。
4、植物防护成本低廉
植物防护与工程防护不同,工程防护所需材料较多,而且成本高昂,不光成本高而且出现问题修补困难,增加了造价成本,然而植物防护不仅初次建设成本低廉,后期的维护和保养也不会耗费太多的人力、物力和财力。相比较而言,植物防护的一部分是依靠大自然的馈赠,而工程维护等其他维护方式过程繁琐且实施起来相对困难,造价较高。
(二) 植物在高速公路边坡防护中的缺点
1、环境恶劣的条件下植物难以生长
在上文中提到,植物防护的建设在一定程度上是依赖于自然的馈赠,如果在自然条件极其艰苦的环境下植物无法生存,另外如果边坡的坡度过大,植物的根系无法牢固的扎根在边坡上,难以生长,即使有些根系能够扎根成功也无法抵抗大雨的冲击。最后,如果土壤极为贫瘠,或者气候条件十分恶劣,植物也无法生根,不能起到防护边坡的作用。
2、草本植物生命周期短,易死亡
多数的草本植物在完成自己的生命周期后就会结籽死亡,死亡后就会留下成块的斑块,又因为植物的结籽会吸收土地大量的养分,使新的植被没有养料吸收,很难再生,从而降低了植被的防护边坡的功能。
3、需要后期的养护
在植物根植在土地上之后,需要大量的后期养护工作,特备是在植物的幼苗时期,需要的养料和水分较多,如果土壤和天气不能满足植物的需求,就需要人工进行施肥和浇水,另外在植物幼苗时期,防护和抵御自然灾害的能力较差,需要进行特殊的养护和管理。在上文中提到植物在完成自己的生命周期以后会结籽死亡,对于死亡的植物要定期的进行修剪,并且种植新的植被来代替死掉的植物,如果能在植物结籽前进行修剪,则可以增加植物的寿命,防止结籽死亡。值得一提的是,因为灌木植物较为高大,如果树冠过大承受的风力也就越大,这样就会对边坡面造成巨大的压力,因此在树冠过大的时候也应该进行必要修剪。
三、对于植物防护高速公路边坡的建议
(一)因地制宜
在建造植物防护之前,应该对高速公路边坡的土壤、气候、坡度等一系列自然条件进行调查研究,经过透彻的分析,综合考虑制定出一个最佳方案,选择最适合该路段的防护方式,不能仅仅考虑景观效果而忽略了保护生态环境的作用,强烈建议,在建造高速公路边坡植物防护工作中,引入生态观念,因地制宜,强化生态安全意识。
(二)注意后期的养护
建造植物防护最应该注意的就是植被的后期养护工作,特别是在植物的幼苗期间,对水分和肥料的需求量较大,工作人员应该根据土壤和气候的实际情况给予一定的补充,从而增加植物的存活率。在植物成活之后,工作者还应该根据植物的生长状况进行修剪和养护,定期对完成生命周期的植物进行剔除,对结籽和树冠过大的植物进行修剪,如果在牧区,可以采取放牧的方式进行养护,这是一个一举两得的可行措施。
(三)设置良好的排水系统
近年来我国的高速公路发展迅速,在雨水较多的地方,应该建设良好的排水防涝系统,避免雨水的冲刷造成植物的死亡,从而造成水土流失,影响生态环境。尤其是在边坡坡度较大的路段,如果没有设置良好的排水系统,植被和水土都会随着雨水被冲到坡下,从而造成生态环境的破坏。甚至造成山体滑坡的危险。
结语:
近年来,高速公路的发展大力缓解了我国的交通压力,做好高速公路边坡防护工作既能更大程度的发挥高速公路的作用,又能保护生态环境和生物的多样性,维护大自然的稳定。面对这项重要的工作,需要工作者提高工作的积极性,吸取过往的经验教训,勇于实践,大胆创新,全力发挥植物在高速公路边坡防护中的作用,为高速公路的发展贡献,做好这方面的工作,也为社会主义现代建设,和经济发展添砖加瓦。
参考文献:
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[2]陈向波. 高速公路边坡生态防护技术及其应用研究[D].武汉理工大学,2005.
[3]张飞. 高速公路边坡生态防护与加固研究分析[D].武汉理工大学,2005.
关键词:边坡生态环境生态防护灌木
在公路、铁路、水利、矿山等基础设施的施工过程中,原地貌植被的破坏不可避免,弃土、弃石、开挖等会给和谐的自然环境留下大量的边坡。这些边坡有的是岩质边坡,有的是土质边坡,或陡或平。根据恢复生态学原理,在排除环境干扰的条件下,土质边坡有自我修复、恢复的能力,但这是个漫长的过程,随着环境的变化有很多不确定性,不能及时达到防护和绿化的效果。岩质边坡因缺乏植被生长的条件,更难于自我恢复[1]。鉴于此,只有借助人工才能加快其恢复过程。利用植被稳定边坡、改善生态环境在生态学上称为边坡生态防护。近10多年来,人们开发出了多种既能起到良好的边坡防护作用,又能改善工程环境、体现自然环境美的边坡植物防护新技术。它不同于以往的工程防护措施,能与传统的坡面工程防护措施共同形成边坡工程植物防护体系,以坡面长期稳定为目的,以保护当地自然植物群落结构、恢复生态系统、防止水土流失、减轻管理工作量为宗旨,主要靠植物根系与土壤之间的附着力以及根系之间的相互缠绕来达到加固边坡的目的。边坡生态防护可以涵养水源、减少水土流失,还可以有效地净化空气、保护生态、美化环境,具有生态效益[2]。
边坡生态防护的主体是植物,目前采用最多的是豆科、禾本科等草本植物[3],对灌木、乔木等木本植物研究较少,实践中也不太成功,但木本植物在生态防护中有自己的优势。本文通过分析草本、木本植物在边坡生态防护中的作用,着重研究灌木的应用前景。
1生态防护的理论体系
生态防护的目标之一是使植物存活并正常生长。然而长期以来,人们仅把不良自然条件下树或草坪的成活作为研究目的,并在栽培方面获得了很大成功,形成了一系列在不同条件下的施工工艺或技术,如植生带、土工网、三维网、草袋、保水剂、生根粉等[4]。现代生态防护工程则不能仅以植物存活为研究目的。大量的施工实践证明,边坡防护施工后,有的看似达到了生态防护的目的,表面上植被恢复了,水土流失也得到了一定的控制,但时间一长,由于植物之间的恶性竞争或外界环境不能满足植物生态习性的要求,致使植物生长势逐渐减弱,群落开始逆行演替,刚刚恢复植被覆盖的土地又会退化为裸地,形成水土流失现象[5]。
为发挥植物持续永久的综合生态功能,应运用生态学原理构建一个和谐有序、稳定的植物群落,这一点非常重要,其关键是护坡植物的选择。下面研究在不同的边坡上制定物种配方应遵循的原则。
1.1遵从植物生态习性,因地制宜
植物的生态习性是指植物生长对环境条件的要求,包括气候生态条件、土壤生态条件、生物生态条件等。气候生态条件(光照、湿度、温度等)影响植物的生长繁殖,决定植物能否顺利越冬、越夏;土壤生态条件(养分、肥力、结构、pH值、盐分等)与植物的生长密切相关;生物生态条件关系着植物的生长发育。如果外界环境不能满足植物的生态习性,植物生长就要受到阻碍甚至发生退化。因此,在选配植物时应综合考虑环境条件,因地制宜合理种植。
1.2保持物种多样性,建立自然群落结构
目前,学术界就物种多样性在生态系统中的作用提出了很多假设,如冗余种假设[6]、零假设、特异反应假设、铆钉假设等,对这个问题的看法还没有完全一致的认识。多数生态学家认为,物种多样性是群落稳定的一个重要尺度,物种多样性指数高的群落,物种之间往往形成比较复杂的关系,植物链或植物网更加趋于复杂,当面对来自外界环境的变化或群落内部种群的波动时,群落有一个较强的反馈系统,可以缓冲干扰。当某一物种发生病虫害时,不可能侵染所有的物种,即病虫害不易传播。植物的自然群落结构是草、灌、乔三位一体的多层次的复杂结构,物种多样性指数高,在一般的情况下抗外界干扰的能力强,即使群落中一种或几种植物受到病虫害的危害而死亡,其他的植物也会填补其留下的空白。
1.3遵从生态位原则,优化植物配置
基于物种多样性的考虑,在利用植物进行边坡防护时采用的植物种类较多,这就要求拟定一个合理的配方,因自然群落中的物种、种群不是偶然的组合,而是生态上的协调与组合[7]。绿化植物的选配除了要考虑它们的生态习性外,实际上还取决于生态位的配置,这是生态防护工作关键的一步,它直接关系到系统生态功能的发挥和景观价值的提高。因此,在选配植物时,应充分考虑植物在群落中的生态位特征,从空间、时间和资源生态位上的分异来合理选配植物种类,使所选择植物生态位尽量错开,从而避免种间的直接竞争[8]。
1.4遵从互惠共生的原理,协同植物之间的关系
在植物生长发育过程中,根系作为植物和土壤的重要界面,不仅是重要的吸收和代谢器官,而且是重要的分泌器官[9]。它一方面从生长介质中摄取养分和水分,另一方面也向生长介质中分泌离子和大量的有机物质。当一些植物的分泌物对另一些植物的生长发育有利时,他们互惠共生,相互促进生长,如皂荚与七里香在一起生长时,互相都有促进作用;当一些植物的分泌物对其他植物的生长发育不利时,就会影响其生长。群落中植物的分泌物对其他植物的生长发育有很大的影响,在选配植物种时应高度重视。
2生态防护的现状
目前,在生态防护中草坪应用比较广泛。根据草种对气候的适应性,可将草种分为冷季型草种(早熟禾属、羊茅属、黑麦草属、胡枝子属、苔草属、三叶草属、百脉根属等)、暖季型草种(狗牙根属、狼尾草属、地毯草属、钝叶草属、假俭草属、马蹄金属、画眉草属等)、过渡型草种(野牛草属、结缕草属等)。在边坡防护工程中大都选择一些根系发达、固土能力强的草种,如早熟禾、黑麦草、羊茅草、狗牙根、假俭草、钝叶草、马蹄金等[10],然后采用合理的施工技术播种,并精心呵护以保证一定的成活率。早期,种子发芽率高、出芽整齐,如黑麦草,播种7天后,发芽率可达90%以上,1个月后,原来的边坡就披上了绿装。表面上看,植被恢复了,水土流失得到了控制,生态环境得到了改善,但这种好景不长,短则一年半载,长则2~3年就会发生衰退现象。如华南地区引进的多年生黑麦草,不耐高温、不能越夏,在夏天很快就消失,不能完成世代交替[11],但麦草在初期生长非常旺盛,有竞争优势。为达到四季常青的效果,在护坡工程中还常常采取冷季型草与暖季型草混播的措施,但因暖季型草在冬天枯萎后常阻碍冷季型草的发芽、繁殖,冷季型草在夏天又阻碍暖季型草的发芽、繁殖,还是很难达到四季长青的效果。究其原因,我们认为这种生态防护工程旨在利用人工的方法加快植被恢复过程,往往违背了自然演替规律,在选配植物时,大多只考虑单个物种的生态习性,欠考虑物种间的竞争关系,忽略了物种多样性对生态系统功能的贡献。另外,草本植物在水土保持功能上也有一定的缺憾:一是根系较浅,固坡护坡效果较差;二是群落易发生衰退,二次恢复很困难;三是管理费用高;四是外来种的大量采用,对生态安全有很大风险。
3灌木在生态护坡中的作用
我国的边坡坡度一般为45°,有的甚至达到60°以上,单纯用草本植物虽然覆盖度大、美观,初期植被均匀整齐,但防护效果不太理想,而栽植乔木又会提高坡面负载,在风力作用下极易造成坡面的不稳定或坍塌。随着实践经验的提高,人们逐渐认识到灌木绿化具有的优势。灌木不仅具有良好的抗旱、保水、保土、防风沙、降尘土、抗盐碱等优点,而且生长快、耐贫瘠、对土壤环境要求不高,和草本植物相比,优势相当明显:一是灌木类木本植物根系的先端部位能向土壤母质内部延伸,在吸取其营养的同时固持风化土层,增强边坡的稳定性。二是维护管理作业量小,灌木对水、肥的需求少,适应性强。三是对小气候的改善作用明显,能缓和阳光的热辐射,使酷热的天气降温、失燥,给人以舒适的感觉。同时由于灌木的生物量比草本植物大,进行光合作用吸收的二氧化碳多,吸滞烟灰粉尘,稀释、分解、吸收和固定大气中的有毒有害物质也较多,能更好地净化空气。但单一的灌木群落也易产生表土侵蚀,对初期的水土保持不利。因此,在边坡防护过程中,植物种的选择以草本植物与灌木配合为宜,二者结合,可起到快速持久的护坡效果,有利于生态系统的正向演替。
但采用草本植物种子和灌木种子混合播种时,有时会不尽如人意,常常形成稀树草原的格局,这是因为草本植物一般发芽早、成坪快,往往扼杀刚刚发芽的灌木幼苗。所以在当今的绿化施工过程中,一般先种植生长速度快、成坪快的先锋草本植物[12],以达到快速恢复植被,控制早期水土流失的目的,然后因地制宜栽植灌木。
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边坡生态防护与绿化、环保有着紧密的联系,他们相互影响,相互制约。边坡防护工程施工过程中,因开挖使地表植被遭到破坏,原有表土与植被之间的平衡关系失调,表土抗蚀能力减弱,在雨水和风蚀作用下,水土极易流失,严重时造成滑坡、泥石流、山洪等危害;同时边坡防护工程常常改变边坡周围环境的小气候。在边坡防护同时,合理采用边坡防护的几何形态设计,必然会给自然景观带来和谐性,实现人们的视觉平衡;适当大量的绿化防护,不仅对生态环境起着决定性的作用,而且也是自然景观最美丽的皮肤,大大提高行车的舒适性和安全性,也增强了公路的通行能力,大大促进了公路整体水平的提高,可见绿化和环保是和谐统一的,应重视保护环境和创造环境;三者如能恰当综合应用到边坡防护,则会使高速公路具有安全、舒适、美观、环境协调与环保等特点,必将会产生可观的经济效应、社会效应和生态效应等综合效应。
1 概述
广东某高速公路A段全长45km,为设计行车速度100 km/h的双向6车道高速公路标准,路线位于东江冲积平原与山岭重丘过度地带,地形变化较大,山势陡峻,相对高差最大达150 m,高填深挖,气候潮湿、雨量充沛,地表水丰富。本段内出露地层均为花岗岩,岩体在不同的段落风化程度有较大的差异,全~强风化层厚度3~20 m不等,开挖边坡多位于风化层中,由于花岗岩自身特点,相同层位中岩体风化不均匀,不少边坡中含风化程度较浅的孤石,风化层中含砂量大,易被冲刷。本段内未见区域大断裂,开挖边坡中地下水发育程度一般,全强风化层中未见明显的地下水集中渗出,但基岩裂隙水较发育,有集中出水分布。
该高速公路路基多为高填深挖,破坏原始地貌,所以建设期间使得沿线植被难以恢复,水土流失等对环境的影响比较严重,边坡几何形态的设计不合理,不能提高行车时的视觉舒适性,运营时期交通量的急剧增加,废气排放,噪音等对环境污染与日俱增。
由于该高速公路初步设计较早,边坡防护的地质资料不足,施工过程中经常出现开挖断面形式与边坡防护布置图不符,路堑挖方段实际地形断面与边坡防护布置图不一致,工程地质条件变化也较大,开挖后产生剥落、滑塌或坡体开裂现象,边坡几何形态没有与自然边坡相融合,视觉较差。
在初步设计中边坡防护设计较笼统、针对性不强,边坡比较陡、防护措施简单,安全性差;大部分采用浆砌片时满铺防护、喷浆岩面等落后的边坡防护措施。
由于采用大量浆砌片石满铺防护、喷浆岩面、拱型截水骨架等防护方式,因此完全破坏了植物生长的环境,使得由于高速公路开挖或填方边坡而破坏的自然或人工植被难以恢复,没有对边坡整个植被的逐步恢复进行充分考虑。缺乏植物覆盖的边坡一方面不利于水土保持,大量的水土直接流失,还加大了对高速公路周边的冲刷,给附近农田和房屋带来不利影响;另一方面也不利于吸收阳光、降低噪音和吸收汽车排放物。边坡几何形态没有与自然边坡相融合,不利改善高速公路的行车效果,与高速公路快捷的特点不相协调,在一定程度上也给高速公路的行车带来不安全因素。
鉴于以上问题,为了路基边坡的稳定、美观、经济和环保,我们吸取和借鉴其他相关类似高速公路项目边坡防护成功经验,结合各边坡的地质条件和形态特征,降雨强度、地下水、材料来源等综合考虑,合理布局,因地制宜地选择实用、合理、经济、美观的工程措施,确保高速公路的稳定和高速行车安全,同时达到与周围环境的协调,保持生态环境的相对平衡,美化高速公路效果。进一步优化该高速公路边坡综合防护设计,确保边坡稳定的基础上,采用技术先进、经济合理的综合防护设计方案,体现生态防护,并使之达到边坡防护几何形态与绿化、环保综合技术的效应。
2 优化设计的原则与思路
1)建立边坡综合治理概念,即综合考虑路基边坡的防护和绿化的相互关系联,采取工程和植被相结合的措施。
2)贯彻动态设计的原则(主要是针对挖方地段)。由于用于路基设计的地质资料不够精细,深路堑断面地质情况又具有多变性,开挖后的实际情况常常与设计不同。因此,边坡处理的措施必须随着开挖后出现的地质情况而不断调整。在保证路基边坡稳定的前提下,在力所能及的范围内尽可能地采用能够进行边坡绿化的方案,尽量做到每个边坡都出现绿色,从而提高行车舒适度和保护生态。
3)边坡防护形式的选取结合各路段实际情况,尽可能在同一路段中采取相同或相近的防护形式,力求运用国内具有先进水平的三维植被植草、喷混植生、客土喷播等防护和绿化技术,在保证边坡稳定的前提下提高行车舒适性。
3 优化设计的具体措施
3.1 边坡几何形态的优化设计(见图1)
1)边坡坡面顺滑自然,与自然边坡相融合;连续边坡坡面连续、视觉通畅不突变。
①挖方边坡的坡顶与边坡端部均开挖成圆滑形态,实际开挖时,每一边坡的具体形态都会有差异,应视实际条件具体对待。
②挖方坡顶段边坡形态较易控制,渐变段形态较为复杂,要求一级边坡端部都有5~10 m的渐变段,渐变段内碎落台宽度渐变3 m。边坡端部向山体过度的侧面与边坡端部的渐变段圆滑地连成一体。侧面边坡圆滑至截水沟或用地界。
2)混凝土框格植草、浆砌片石网格植草的框格由正格改斜格,增加美观性。
3.2 边坡绿化(见表1)
表1绿化的主要防护形式
编号 防护形式 适用范围 备注
坡率 级数 用途
1 喷播植草 1:1
1:1.25 一、二 低矮填土边坡、稳定土质上边坡,护坡道、碎落台,挖方边坡平台等
2 三维网植草 1:1
1:1.25 一、二 下边坡、稳定的全风化土质、强风化岩上边坡
3 喷混植生 1:1
1:0.75 一、二 稳定的全风化土质、强风化岩上边坡,草木难以适应生长的边坡
4 浆砌片石人字拱植草 1:1 二、三 低矮、可植草上边坡
5 浆砌片石网格植草 1:1
1:1.25 二、三 稳定土质可植草上边坡
6 窗孔式护面墙植草 1:1
1:0.75 三级以上 高挖上边坡第一、二级,土质、弱~微风化岩石边坡 岩质或土石混合边坡,采用客土或喷混植生
7 锚杆混凝土框格植草 1:1
1:0.75 三级以上 高挖上边坡第一、二、三级,土质弱~微风化岩边坡 岩质或土石混合边坡,采用客土或喷混植生
8 锚索地梁混凝土框格植草 1:1
1:0.75 三级以上 高挖上边坡第一、二、三级,土质弱~微风化岩边坡 岩质或土石混合边坡,采用客土或喷混植生
该高速公路所经地区气温高,湿度大,雨量充沛。这些自然气候条件为该路段的绿创造了良好条件。并对该高速公路边坡自然条件进行充分调查,在掌握地理地质、边坡形状、土壤特性的基础上确定了边坡绿化防护方案,再根据生态学的原理及环境工程学、园林绿化设计等要求,绿化按地形变化分段进行,做到分类对待,重点突出,多层次绿色空间,作到“点、线、面”有机结合,绿化与边坡的防护必须做到一劳永逸,避免重复建设,做到经济合理,充分发挥绿化防护的综合效应。
1)防护在边坡稳定的条件下,结合地质条件选择防护方案:首选植草绿化,尽量选用与当地气候环境相适应的物种,因其适应性远远优于引进物种,以暖季为主,冷暖季型草种相结合,并适当配以灌木的原则,从而使其能够自身自养,以适应生态学理论为依据,尊重自然,兼顾生态效益、经济效益和社会效益,以达到四季常绿,三季有花的效果。养护完成后形成与自然生态融为一体的生态景观。力求运用国内具有先进水平绿化形式:喷播植草、三维网植草、喷混植生。
填方边坡:因本段路面排水采用漫流方式,路基填料多为砂性土,边坡高度不大于4.0 m,不论采用砂性土或粘性土填料,均采用三维网植草。
挖方边坡:稳定的低矮(坡高小于25 m)全风化土质采用喷播植草或三维网植草防护,强风化岩边坡采用喷混植生或三维网植草防护。
2)当地质不适宜植物生长及难以保证边坡稳定,考虑经济性、施工及效果,采用部分圬工防护时,要求圬工体积小、植物与圬工防护相结合,排水通畅形式。力求运用国内具有先进水平绿化形式:窗孔式护面墙植草、锚杆混凝土框格植草、锚索地梁混凝土框格植草。
填方边坡:边坡高度大于4.0 m时,在边坡中设置拱圈排除路面水,边坡自身采用植草防护,当高度小于8.0 m时喷播植草,则采用三维网植草防护。当边坡高度大于12.0 m时,在边坡高度等于8.0 m处加设一道拱圈,圈内采用三维网植草防护。
挖方边坡:稳定的低矮(坡高小于25 m)强风化岩边坡可采用浆砌片石人字拱植草、浆砌片石网格植草;弱一微风化岩边坡可采用窗孔式护面墙植草、锚杆混凝土框格植草、锚索地梁混凝土框格植草,框格内培土植草绿化防护能有效地分散坡面雨水径流、减缓水流速度,防止坡面冲刷,保护草皮生长,是应用较早、较为成功的一种边坡绿化形式,利用骨架可以很好地实现边坡绿化的防护。
3)填方边坡护坡道采用喷播植草,挖方边坡碎落台、平台采用满铺草皮或喷播植草,然后种植一些观赏价值较高的植物(石质边坡须换填50 cm耕植土),如勒杜鹃。石质挖方部分如边坡太坚硬的,可采用光面爆破施工的方法,从而使整个坡面平顺,美观。坡面植草困难时则可以考虑采用浆砌护面墙防护,在边坡碎落台、平台砌筑培土槽种植爬藤植物(如爬山虎、蟛蜞菊),实现边坡绿化防护和生态环保要求。
该高速公路A段边坡防护经过一年多风风雨雨考验,事实表明:播种当年坡面植被覆盖率达89.5% 以上,可分别减少径流、泥砂36.5% 和82.7% 以上,次年坡面植被覆盖率达95% 以上,基本上无水土流失且对土壤的改良作用明显。
关键词:海岛地质,二级公路,边坡生态防护
中图分类号:X734文献标识码: A 文章编号:
对于海岛公路边坡护理来说,边坡生态防护是一个完整的生态系统,可以有效的消除边坡存在的诸多地质灾害隐患,恢复和重建边坡生态环境,改善周边的自然景观,最终达到边坡与周边山体生态环境融为一体,美化公路景观。笔者结合当地海岛地质环境,谈谈本地二级公路边坡生态防护问题。
一、生态边坡生态防护的基本理论和原则
边坡生态防护是指利用天然材料或是具备天然材料特性的人工材料,在保证边坡稳定性的基础上,使边坡具备良好的生态功能和景观功能、提高边坡自我修复能力。
岩质挖方边坡是不适合植物生长的。植物生长的条件是土壤和水分,而岩质挖方边坡硬度高、无土壤,植被无法生长;而且岩质挖方边坡坡度一般都较大,且比较稳定,因此岩质挖方边坡与岩质土挖方边坡不同,只需考虑生态效果即可。
岩质挖方边坡生态防护技术的核心就是在岩质坡面上进行客土移植,营造一个既能让植物生长发育而种植基质,因此可采取有机质喷播技术,以便在坡面上敷设一层厚基质,其中的粘结剂将基质稳固在坡面上,使边坡具有很强的抗冲刷性,不易受到降雨的冲刷,而且可以为植被种子提供足够厚的客土层。
二、海岛公路边坡护理的植被选择及处理方式
要实现岩质挖方边坡生态防护的目标,首先要具备一个基本条件,就是坡面上必须有植物能赖以生存及持续生长的种植基质,为植被生长提供基础。基质材料的好坏,不但影响基质层的开裂与剥离,而且影响种子的发芽、生长及成坪。因此基质材料的选择、配比组成是否合理,是影响边坡生态防护效果的关键。
①厚度标准与施工方法
对于立地条件不好的岩质挖方边坡,有机质喷播喷出的有机质厚度比一般液压喷播大,一般情况下的喷播厚度在 7cm 左右,但随坡形和坡质的不同而有所差异。
施工时首先要对坡面进行清理,去掉浮石、碎石、杂物,然后根据坡形、坡质、坡度特点决定是否需要挂网,一般情况下,45°以上的岩质挖方边坡必须挂网。在喷附作业面附近布置场地,安放、连接各类设备并堆放各类材料。根据设计方案按比例将各类材料均匀地倒在传送带上送入喷附机进行搅拌,搅拌混合均匀后,通过压缩空气将混合物料喷射到作业面上。施工结束后在喷附作业面上覆盖遮阳网、草帘子等,以达到保墒、防止风雨侵蚀、保证发芽顺利、整齐的目的。
②物种选择要求
有机质喷播在坡面所形成的有机质层比较厚,因此可以选用乔、灌、草等各类植被的种子。但从护坡效果、群落稳定程度、养护工作量、景观效果等方面来看,应以选用速生草木与灌木或矮乔木植被结合为主,不适宜选用高大乔木或生长缓慢的植被物种。植被种子的选择直接影响最终植被群落的形成,对于物种设计需要考虑五方面的因素:
1)能在当地良好地生长,有一定的耐贫瘠性和抗旱性;
2)生长迅速,易形成覆盖层,且根系较为发达;
3)各物种之间有一定的相互营养关系;
4)形成的群落比较稳定,养护工作量小;
5)种子容易获取,具有工程可操作性。
③主要材料及配比
有机质喷播施工所用材料可分为两部分,一是喷附面骨架材料,包括金属网、主锚杆、辅助锚杆;二是植生基质材料,包括专用绿化基材、土壤改良材料、黏结材料、肥料、保水剂、渗透剂、纤维、植被种子等。
喷附面骨架材料中金属网为高强度镀锌机编网,一般规格是线直径为 2mm、网孔 50mm×50mm、幅宽 2m。主、辅锚杆一般规格是杆直径 10mm,主锚杆长300mm,辅锚杆长 200mm。可根据坡面情况适当调节金属网和主辅锚杆的规格,以适应坡面安全的需要。在施工中金属网一般铺设单层,主锚杆的使用数量是 3根/10m2,辅锚杆的使用数量是 15 根/10 m2。植生基质材料是多种材料的混合物。其中专用绿化基材主要由草炭、堆肥、腐殖质组成;土壤改良材料为蛭石、珍珠岩或其他烧结物;黏结材料通常采用高分子聚合物;肥料包括有机肥、无机肥复合肥、长效缓释肥;保水剂为铰链聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钾盐共聚物,能够在土壤中反复“吸收―储存―释放”供植被利用的水分;渗透剂为界面活性剂,用于改善基质的透水性;纤维为有机物,长度在 2~3cm,用于减小基质干裂;植被种子为草种、灌木种等的混合物。
植生基质材料配比表
三、海岛常见山体边坡的施工方法
由于海岛四周悬水,沿海公路临水侧边坡通常无法种植生态植物,所以本文着重讲解海岛公路山体边坡的生态防护。
①自然原型山体边坡的处理
对自然原型山体边坡的处理,通常采用发达根系固土植物来保护山体边坡及生态。发达根系固土植物在水土保持方面有很好的效果,不仅能够固土保沙、防止水土流失,而且可以改善路域景观、满足生态环境的需要,起到一举多得的效果。根据海岛的气候特点,固土植物可以选择的品种有:沙棘林、木豆、紫花苜蓿等矮小灌木及高羊矛、狗牙根等草本植物,用它们发达的根系来稳固土壤颗粒,增加山体边坡的稳定性。
②人工自然型山体边坡的处理
人工自然型山体边坡的处理方法除了种植植被外,还采用天然石材、木材等护底,在坡脚设置各种种植包,采用石笼、卵石或木桩等。常用的种植包是由耐锈蚀的喷塑铁丝网笼装入碎石、肥科及种植土等组成不同的形状,既可用作护坡,又可做成砌体挡土墙。这种结构施工简单、造价低廉,有利于生态植物等的生长。
③直立式山体边坡的处理
对于直立式山体边坡,整体坡面进行挂网固坡,用厚层基材喷播技术进行复绿;倒挂立面采用适地藤本复绿。保证自然生态的较快恢复,具有保护环境、美化景观、恢复山体边坡自然生态的作用。应用生态防护山体边坡建设方法,通过保护和建立丰富的路域生态系统,可以营造出美好而符合安全要求的自然生态景观。因此,在二级海岛公路边坡设计中采用生态型山体边坡防护,为恢复沿线生态创造了基础条件。
总结
在公路边坡上进行生态防护设计应遵循的基本原则是植被防护要和工程防护有机结合,建立既稳固又有生态效应的防护结构体系。不要仅做单一绿化,应根据边坡工程情况综合考虑草、灌、花、树等品种植物结合形成优美协调的景观,所选植物除考虑景观效果外,必要时还应兼顾其经济效益。进行植被护坡设计时,建议考虑以下原则:
①确定边坡类型
首先要确定边坡的类型。特别要确定是土质边坡还是岩质边坡,其次是边坡的高度、坡度等。一般而言,土质边坡较岩质边坡容易植被,但有些土质边坡耕植土少,肥力不足,属于贫瘠土坡。对于这类土质边坡直接在其坡面种植植物也是困难的,应采用工程的方法在坡面移植客土。对于岩质边坡,特别是对于整体结构、层状和大块状结构的硬质岩边坡,岩体完整性好、节理裂隙不发育,其坡面完全没有耕植土,植物根系难以扎根,只能采取工程措施在其表面移植并固定客土。
②边坡稳定性设计
边坡的失稳破坏有深层失稳破坏和浅层失稳破坏,因此在进行边坡稳定性设计时,首先要进行深层稳定性和浅层稳定性判断。对于开挖边坡,在边坡高度确定之后,坡度是边坡稳定性的关键。
关键词:高速公路; 边坡; 植被;存在问题;对策
前言
目前在国际上,高速公路边坡植被防护的方法有液压喷播植草护坡、喷混植生植被护坡等,但其技术始终处于研究开发阶段,而我国高速公路边坡植被防护技术开展研究的时间较晚,还不是十分成熟,近十几年来,他们主要是围绕植被护坡工程技术进行讨论,尚无或较少有人对高速公路边坡植被防护方法中存在的不足进行研究。所以,系统地介绍高速公路边坡植被防护方法和优缺点以及探索高速公路植被护坡技术的可持续发展对策就显得尤为迫切。本文通过对高速公路植被护坡方法等方面的基础研究,分析现有高速公路植被护坡方法及其存在的不足,结合研究内容提出合理的对策与建议,仅为高速公路植被护坡工程提供参考。
1、我国高速公路边坡植被防护工程中存在的问题
随着高速公路边坡植被防护技术的推广应用,在实际应用中发现也有一些不足,植被防护技术暴露出了许多问题。
1.1草坪的退化
在高速公路工程建设中,人工种植草坪在低养护或无养护情况下,极易退化、死亡, “一年一大片,两年一条线,三年一点点,四年看不见”是其形象写照。因为人工种植草种生长力较弱、品种单一,高速公路边坡的水分、养分等供应较差,在自然状态下,出现草坪退化。已竣工的广东开(平)佛(山)高速公路,云南昆曼大通道部分路段如玉(溪)元(江)高速路等边坡植草都呈现不同程度的草坡退化,这是一个十分突出和严重的问题,若草坡退化得不到解决,不仅造成重复建设、资金浪费,而且起不到生态防护效果,最终可能会引起水土流失、路面垮塌等许多不良后果。
1.2 坡面防护植物种类单一
目前,大多数高速公路护坡植物选择较单一,常常采用牧草和草坪植物导致出现黄化、裸斑、滑坡等现象,其抗侵蚀能力较差,呈现较单一的景观效果。单一的植物种类容易受到来自夏季高温、冬季严寒的限制以及植物病虫害的威胁。
1.3机械喷播时植物种子配比难以控制
在高速公路建设中,采用液压喷播的方法在较短的时间内把开挖的边坡恢复到植被覆盖状态,施工者面临的首要问题就是如何将植物种子配比到最佳状态,植物种子的比例将最终确定坡面植物的成型方式及护坡的效果。
1.4自然条件的恶劣对边坡植被构成威胁
开挖后的岩石边坡,岩石层厚,整体性好,坡体高陡,对边坡进行植被绿化后,随着时间的增长,秋冬季干旱,夏伏季炎热,土体养分逐渐流失,土壤肥力降低,这将直接影响到边坡植物的成活和生长。某些地区的夏季,即使选择高羊茅抗旱、耐热品种猎狗等作为岩石边坡的优势种,但由于高温、高湿的气候条件,使高羊茅出现了倒伏、死亡现象。灌木种子如合欢、火棘、胡枝子等在坡面的发芽、生长相当不佳,正常的发芽率不足10%。
1.5 喷播基材能否长期发挥作用
采用喷播技术对岩石边坡绿化施工后,早期会得到一定的绿化效果,但随着时间的推移,基材的养分必然会因流失或被植物吸收而损失,基材肥料的缓效性、基材的保水性也会逐渐丧失,从而难以使绿化的坡面得到长久的保护。如果该问题得不到解决,那么岩石边坡的植被绿化技术将面临巨大挑战。
2、根据存在问题给出的措施与建议
2.1 灌、草结合走本土化道路
防治边坡草坪退化的重要措施就是灌草相结合,掌握当地植物群落结构特点,走本土化道路。在国外已经开始流行以灌木为主的绿化方式,天然植被一般都是草木混生的,在较高的贫瘠土质或石质边坡上,采用灌草结合的客土喷播或喷混植生技术施工,可以将灌木树种和草种进行混播,早期以草坪防护为主,后期以灌木防护为主,构建灌草立体防护生态体系,达到恢复自然植被的目的。
2.2丰富边坡植物的多样性
在高速公路边坡植被防护过程中,首先选择灌草为主的水土保持植物作为“先锋植物”,让这些先锋植物迅速覆盖坡面,防止水土流失,使边坡坡面与周围的自然环境协调,使其与自然融为一体。在选择坡面植被时草本植物可以考虑禾本科香根草,灌木植物考虑大叶黄杨、迎春、枸杞等,植物的选择宜以乡土植物为基调,同时也应考虑浅根植物和深根植物的结合、还要尽可能配置抗逆性强的植物和水、肥、光、热利用率高的植物。建设一个具有生物多样性的稳定的、生命力强。
2.3加大科研投入,探索新的护坡植被种类
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,最适合当地的立地条件。但这方面的研究目前还比较少,应加强研究力度,找出适合当地立地条件的新的护坡植被。
2.4 重视边坡防护的设计,增加资金投入
在高速公路建设中,人们常将设计重点和大量资金放在它的工程功能及安全功能上,而边坡植被防护设计重视不足,植被边坡防护工程往往采取低价中标的方式,这种低投入、低质量的恶性循环,使边坡生态环境发展不够好,抗灾能力不强。鉴于这种情况,要加大高速公路边坡建设、养护资金的投入。
2.5 加强各学科之间的联系、积极探索边坡植被防护新技术
植被护坡是一门边缘学科,涉及工程力学、生物学、土壤学、肥料学、园艺学、环境生态学等学科,必须加强各个学科之间的联系,并积极引进、开发新材料、新工艺及配套施工机械设备,充分吸收新的科研成果、先进技术,注重国际和行业间的技术交流与合作。在科研和实践的基础上,积极探索边坡植被防护新技术。
3、结束语
在通过分析和研究之后,笔者认为:
(1)灌木和草本二者有效的结合可以较好地防止坡面的局部水土流失,灌木植物的根系可以锚固0.75~1.5m的土壤深处,草本植物的根系在浅层土壤中错综盘结。在植被护坡的实践中发现,灌草结合具有明显的优势,他们所形成的生态群落比较稳定,护坡效果明显,所以加快人工植物群落向自然群落演替是实现边坡稳定性的必然趋势。
(2)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;而植被护坡与此相反,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。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。
参考文献:
[1]李西,罗成德,陈其兵.岩石边坡植被护坡选择初探[J].中国园林,2004(9):52-53.
关键词:草皮护坡 喷射护坡技术三维植被网草皮护坡 植生袋护坡
中图分类号:C35文献标识码: A
引言:生态护坡有效地单独利用植被或与其他构筑物配合,利用植被涵水固土的原理对边坡进行生态防护和绿化美化的同时,考虑生物、环境及其对人的相互影响和作用,从而达到既能有效防护治理边坡灾害,又能使护坡生物、环境和人三者相互受益,协调发展,具有良好的经济效益、社会效益和生态效益,是今后边坡防护的主要方向,生态护坡作为一种斜坡治理与加固的新方法,逐渐为广大工程人员所认识并推广采用。
一.草皮护坡
1.人工种草护坡.平铺草皮护坡.行栽香根草护坡。
人工种草护坡,是通过人工在边坡坡面简单播撒草种的一种传统边坡植物防护措施,适用于边坡高度不高、坡度较缓的且适宜草类生长的土质路堑和路堤边坡防护工程,是一种施工简易,造价低廉的护坡方法。平铺草皮技术适用于相对较高较陡的土质边坡,也可铺在成岩作用差的软岩层和严重风化的岩层边坡上,具有施工简单、造价较低等特点。行栽香根草护坡是在土质边坡上行栽香根草进行边坡防护的一种工程措施。适用于不稳定边坡,坡度较大介于20°至70°之间,依据表层土易形成冲沟和侵蚀、容易发生浅层滑坡和塌方的地方,具有较强的抗拉度与抗剪强度。
由于上述适用范围,草皮护坡在潍坊市公路建设中应用较少,仅出现于某些坡度较缓、边坡土质条件较好、景观要求较高的特殊需求的路段。
二. 喷射护坡技术
喷射护坡方法具有机械化程度高、生产能力大的优点,其推广应用迅速,也称液压喷播、植生基质喷射、水力喷播、客土喷播、混喷快速绿化、混喷绿化、混喷植生、植被喷植等,其原理是利用喷播设备将植被种子(催芽后)、水、纤维覆盖物、粘合剂、保水剂、肥料等按一定比例搅拌混合后,通过特制喷混系统(专用喷播机)喷播到待播表面,从而形成均匀的基质覆盖层。此覆盖层中的多余水分渗入土表,纤维通过粘合剂粘合形成物理强度。保水剂形成半渗透的保湿表层,大大减少水分蒸发,为种子发芽提供水分、养分和阴蔽条件。由于所形成的纤维覆盖层有物理强度、吸水保湿及提供氧分等作用,故可遇风不吹失、遇降雨或浇水不冲失,有抗旱及固种保苗效果。由于种子经过催芽,播种后5-7天即可生根和长出真叶,很快郁闭成坪起到快速保持水土的作用并且减少养护管理费用。从而达到恢复植被、改善景观、保护环境的目的。
目前,在潍坊市公路建设中的土质边坡护坡绿化中,液压喷播护坡绿化技术应用最广,它通常与土工网、土工布等配合使用,适合地质条件恶劣的岩石坡面等,当和其它的绿化方法一起使用时,液压喷播作为一种播种方式。在岩石边坡护坡绿化中,干式喷播法应用最为广泛。而湿式喷播法只是适用于一些低矮的缓边坡中。
骨架植物防护技术护坡
(1)浆砌片石或混凝土骨架植物防护技术护坡
浆砌片石或混凝土骨架植物防护其形式主要有拱形骨架、菱形(方格)骨架、人字形骨架等,是将长大坡面分割成有若干骨架支撑的小块土坡,进行分而治之的有效措施。骨架的作用在于支撑和分割坡面,消除坡面较大范围内的相互渐变、牵引的影响,骨架的宽度及其间距,可视工程实际情况进行调整,常用的骨架宽度为0.5m,间距为2.0―3.0m。骨架嵌入坡体的深度应嵌固在表层松土或强风化层以下较坚实的土层上,一般不应小于0.5m;同时,浆砌片石或混凝土骨架植物防护护坡具有规则的几何形状,造型美观,当骨架中间的草长起来后,绿白相间,形成一定的节奏感和韵律感,具有较好的景观效果。
(2)蜂巢式网格植草护坡(多边形混凝土预制空心块植物防护)
蜂巢式网格植草护坡,也叫多边形混凝土预制空心块植物防护,是指在修整好的边坡坡面上拼铺正六边形混凝土框砖形成蜂巢式网格后,并在网格内进行植草绿化的一项边坡防护措施。它所采用的六边形空心预制块的混凝土强度不应低于C20级,厚度不应小于150mm,空心预制块内应填充种植土,喷播植草。埋置在大气气温变化影响范围内的骨架都将会随着气温的变化而热胀冷缩,从而使骨架体存在着变形破坏的可能,因此,每隔10至15 m设置一道贯通坡脚封闭、坡面及坡顶封闭的伸缩缝。草种的选择对土质要求不高,适应贫瘠、耐盐碱、耐寒、耐旱、生长快、根系发达、枝叶繁茂和绿期长的草种,草籽的播种应该选择合适的季节,草籽的播种应该选择合适的季节,草籽埋入深度应不小于5cm。为使草籽均匀分布,先将种子与砂、干土或锯末混合播种。竣工后应定期洒水、施肥,做好后期管理工作。
(3)锚杆混凝土框架植物护坡
锚杆混凝土框架植草防护是近年来在总结锚杆挂网喷浆(混凝土)防护的经验教训后发展起来的,它既保留了锚杆对风化破碎岩石边坡主动加固作用,防止岩石边坡经开挖卸荷和爆破松动而产生的局部楔形破坏,又吸收了浆砌片石(混凝土)骨架植革防护的造型美观、便于绿化的优点。适用于土质边坡和坡体中无不良结构面、风化破碎的岩石路堑边坡。锚杆混凝土框架植草防护主要运用植入边坡中的锚杆强化混凝土框架的稳定性,然后再混凝土框架中选用挂三维土工网喷播植草、土工格室网喷播植草或混凝土空心块喷播植草的形式进行生态防护。
三.三维植被网草皮护坡
三维植被网是由多层塑料凹凸网和高强度平网复合而成的立体网结构。面层外观凹凸不平。材质疏松柔韧,留有90%以上的空间可填充土壤及沙粒,将草籽及表层土壤牢牢护在立体网中间。该网固土效果极好。抗冲刷能力强。三维网垫及植物根系可起到浅层加筋的作用,能够达到有效防护边坡的目的。该技术适用于设计稳定的土质和岩质边坡,特别是土质贫瘠的边坡和土石混填的边坡可以起到固土防冲并改善植草质量的良好效果。
具体施工工程包括:(1)边坡处理。(2)铺网。(3)固定。(4)喷播覆盖。(5)养护。进行定期养护,注意植物生长及天气情况,及时加水湿润和追加养分等,直到草坪成坪。
四. 植生袋护坡
植生袋是把草(花)种子,均匀地夹在一层纸与一层无纺布的中间,再将纸和无纺布固定在特制口袋内表而成。在工厂采用自动化的机械设备生产的植生袋是将种子准确均匀的分布并定植在营养膜上,植生袋五层,最外及最内层为尼龙纤维网,次外层为加厚的无纺布,中层为植物种子、有机基质、保水剂,长效复合肥、长效菌肥等混合料,次内层为能在短期内自动分解的无纺棉纤维布(或者纸浆层)。应用植生袋的生态边坡,可建植出发芽快、出苗齐、抗病虫害、抗逆性强,草、灌、花共生的原生态群落。