关键词:高陡边坡 喷锚 柔性防护技术
中图分类号:TU2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0058-01
高陡岩质边坡容易引发各种地质灾害,越来越多的高边坡防护引起了人们的注意。目前,高陡岩质边坡采取的主要治理措施有放缓边坡、支撑、加固和防护,但随着边坡高度增高,地质复杂性增大,对边坡的处治技术要求也越来越高,以往的治理措施不能满足工程的安全要求。
1 高陡边坡的地质灾害特点
高边坡病害从病害体形成的时间以及与边坡工程的关系等方面分两种情况:第一类是在边坡工程开挖之前,既己存在的老的斜坡病害,因边坡工程活动而复活。第二类是在边坡工程活动中,主要由于边坡工程的开挖等原因引发的新的边坡病害问题,包括边坡开挖引起的坍塌、崩塌、滑坡等。
高边坡在边坡顶部常常产生平行于坡面的张性拉裂缝,表现为边坡中上部极易失稳破坏,一旦失稳,造成的后果是比较严重的。因此,在高边坡治理时,对于中上部应加大削坡减载的力度,放缓边坡,并采取必要的加固处理措施,确保一次根治,不留后患。在现在边坡治理过程中,越来越多的人开始注意到,在边坡治理过程中,不仅要满足边坡稳定性的要求,还要使边坡与周边环境结合到一起,形成再造绿色人文景观。
2 高陡边坡常用防护方法
2.1 整体喷护
对于稳定性较好的岩质边坡,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。整体喷混适用于以下几种情况。
(1)适用于岩性较差强度较底易风化或坚硬岩层风化破碎节理发育其表层剥落的岩质边坡。
(2)当岩质边坡因风化剥落和节理切割而导致大面积碎落,以及局部小型坍塌、崩落可采用局部加固处理后,进行大面积喷浆(喷射混凝土)。
(3)对于上部岩层风化破碎下部岩层坚硬完整的高大路堑边坡。
2.2 支挡加固
对于不稳定的边坡岩土体,使用支挡结构(挡墙、抗滑桩等)对其进行支挡,是一种较为可靠的处治手段。它的优点是可从根本上解决边坡的稳定性问题,达到根治的目的。
以上两种治理措施过分的追求强度功效,破坏了多样性自然生态的和谐,工程所到之处,绿色清溪一去不复返,取而代之的是坚硬呆板的水泥和混凝土,而且随着时间的推移,混凝土表面会风化、老化,甚至造成破坏,后期整治费用高,生态环境效果极差。
2.3 植物防护
植物防护是在坡面上栽种树木、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。植被防护的局限性是一般只适用于边坡不高、坡角不大的稳定边坡。
3 喷锚和立体柔性防护技术
对于岩层风化破碎严重、节理发育、破碎岩层较厚的情况可以采用喷锚的措施。它具有较高的强度,较好的抗裂性能,能使坡面内一定深度内的破碎岩层得以加强,并能承受少量的破碎体所产生的侧压力。对于软质岩石边坡或石质坚硬但稳定性较差的岩质边坡,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。
边坡柔性防护系统是以钢丝绳网为主要特征构件,以覆盖和拦截两种基本形式来防治各类坡面地质灾害和爆破飞石、坠物等危害的。土工格室植草护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洒施工的一种护坡技术。利用土工格室可以为草坪植物生长提供稳定良好的生存环境。将挂网与土工格室防护结合在一起,可以避免岩石边坡飞石带来的危害,又增加边坡的美观性,是一种典型的立体柔性防护技术喷锚技术与立体柔性防护技术相结合,发挥二者各自的优点,可有效解决边坡工程防护与生态环境的矛盾,既保证了边坡的稳定,又实现了坡面植被的快速恢复,达到人类活动与自然环境的和平共处,使边坡不仅是一项工程项目,更形成与环境相结合的一个景观。
4 工程实例与效果评价
4.1 工程概况
千灵山边坡工程位于北京千灵山景区入口处,山坡临空面面积约18154m2,其中边坡度较缓区面积约8510m2,边坡陡直区面积9644m2。该工程由3段边坡组成,边坡高度均在30m以上,最大高度为63.5m,属于岩质高陡边坡。
4.2 方案与措施
根据千灵山边坡工程的实际情况,边坡质地主要是岩石,落石较少。设计主要包括步骤和设计内容有以下几点。
(1)根据工程需要,在小于70°的边坡部分主要采用挂网拦截落石,同时运用土工格室植被防护技术。对于>70°的边坡部分采用打入锚杆及喷护混凝土的措施进行防护。
(2)运用FLAC软件计算初始状态下的地应力及安全系数,得出、边坡稳定所需要的锚固力。
(3)在边坡表面加护网,护网采用10×10,之后喷护采色混凝土8cm~10cm。
(4)在坡体内施工预应力锚杆和一定数量的系统锚杆。根据计算,选择锚杆直径为20mm~33mm,锚固长度5m,锚杆间距2m×2.5m梅花型布置。锚杆采用M30防水水泥砂浆灌浆固定。
(5)运用FLAC计算加固状态下的的地应力及安全系数,进行稳定性验算。
(6)对验算后不稳定的地段进行锚杆加固并根据滑动面的埋深,确定所需锚固力。
4.3 施工效果
结合坡度、高度、水文地质条件、边坡危害程度合理选择喷锚和立体柔性防护技术相结合,使其不仅提高了边坡潜在滑移面的抗剪强度、加固了危岩同时与周围环境相结合,形成了边坡景观。
5 结语
喷锚和立体防护技术相结合在此高边坡中的应用,可以解决传统边坡防护措施难以解决的难题。在满足稳定性的同时,使边坡成为与周边环境相结合的景观。喷锚与立体柔性技术相结合可靠的安全保障性、施工的快速标准化和利于环保等综合技术经济优势,及其新颖而巧妙的防护观念和设计思想使边坡柔性防护技术有着很好的推广应用前景。
参考文献
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关键词:公路边坡;生物防护;液压喷播
中图分类号:U213.1+3文献标识码: A 文章编号:
1公路边坡生物防护概况
1.1公路边坡生物防护的意义
随着人们物质生活水平的提高和环保意识的增强,公路环境绿化施工技术也在不段的改进,生物防护逐渐成为边坡防护中的首选形式,它不仅在防灾减灾、净化大气、调节气温、消减噪声、水土保持和美化环境等诸方面起积极作用,而且对退化生态系统的恢复与重建具有重要意义。同时,与其他防护方式相比较,生物防护是比较经济的一种。
公路边坡生物防护主要有两种表现形式:一是生物防护;二是综合防护,即工程防护与生物防护相结合。
1.2公路边坡生物和综合生物防护
对于稳定的土质边坡,地面水和地下水的侵蚀其产生病害和变形。生物防护能有效地防止水对坡面的冲刷和侵蚀。而对于不稳定的土质边坡和松散的碎砾石土质边坡,宜采用综合防护,即先进行工程防护确保边坡稳定,在边坡稳定的基础上进行生物防护。对于较硬、不易风化且有抗冲刷能力的岩石边坡,一般不进行防护,但从边坡稳定及恢复植被的角度来考虑,可采用客土喷播,实现防护和绿化的双重目的。对于严重风化的、坡面破碎节理缝隙较多的石质边坡,可采用综合防护。
1.3公路边生物防护的作用
公路边坡防护目的在于防治边坡病害,减少水土流失,加强边坡稳定。而水是影响边坡稳定的一个重要因素,尤其是多雨季节,暴雨集中地区的冲刷,侵蚀现象严重。降雨对坡面侵蚀的三个过程:首先是雨滴击溅侵蚀,进而形成片状水流侵蚀,最后在水流集中处出现细流侵蚀,而细沟侵蚀破坏作用最强,细沟逐步加大形成较大的冲沟,引起坡面滑塌等破坏。在坡面上种植植物正是防治细沟侵蚀的主要措施之一,并且它可以拦截雨水,减缓径流,防止水土流失。本文重点研究探讨的就是生物防护的建植技术中的一种——液压喷播。
2生物防护的建植技术
生物防护的建植技术种类很多,其中包括:湿式喷播(最为典型的是液压喷播)、客土喷播、三维网格、铺草皮、沟播等,其各自的施工工艺、适应范围和性能特点见表1所示。
各种建植技术工艺和特点的对比表1
3.液压喷播植草技术的实施要点
液压喷播植草技术作为一种先进的植草方法,在边坡防护中逐步得到应用和推广,改进和提高了草坪建植方法,使播种、混种、覆盖等工序一次完成。液压喷播是以水为载体的植被建植技术,先将配置好的种子、肥料覆盖料、稳定剂等加入喷播机与水充分混合,再用喷枪将他们喷洒到坡面,而养护成长的一种播草技术。
3.1草种选择和搭配比例技术
考虑到坡面防护的良好效果,混播草地更为有利。试验证明,混播草地生长1月左右,其地下生物量100g/m2左右,己达到坡面防护的要求,中、大降雨强度对其几乎没有影响,在草种的选择和组合中,禾本科草和豆科牧草及小灌木类的比例应为1:1,或者禾本科草种草类的比例稍大一些。播种量一般按照草类的营养面积和种子用价计算,使植物群落在理论上达到相对稳定状态和预期的资源评价目标。
3.2喷播量的计算方法
喷播量的公式
式中:M——设计播种量(g/m2)
A——期望成株数(株/m2),为5000~10000株/m2
B1——坡度修正率
B2——土质修正率
B3——吸收阳光修正率
B4——年降水量修正率
B5——施工季节修正率
B6——使用种子发芽率,为90%以上
B7——使用种子的效率
3.3喷播材料配比的合理性
理论上,材料用量越大,种植效果越好。但实际上应从技术、经济、生态效益三方面考虑,喷播材料一般用量参考表2。
液压喷播液的配料主要有水、粘着剂、纤维、肥料、保水剂和着色剂及草坪种子。水起溶合的作用,用量为3~4L/m2;粘着剂反复吸水而不失粘性,起附着、粘结作用,随喷播浆喷到土壤上让覆盖物成膜,不被风、雨侵蚀,防止水土流失,种子、幼苗被水冲失,均匀快速出苗,用量根据喷播场地3~5g/m2,平地用量少,坡地用量多。纤维有木纤维和纸纤维两种,用于包裹和固定种子,吸水保湿,起到覆盖作用,用量为100~200g/m2,坡度大时可适当加大用量。保水剂吸水能力强,可满足种子萌芽及时所需的水分,一般在特别干旱、无法保证及时浇水的地方使用,用量为3~5g/m2,有时可用木纤维代替保水剂。肥料最好是硫酸氨与氮肥的复合肥,用量为30~60g/m2。
3.4液压喷播的施工步骤
(1)加料:先加入1/3左右的水,在继续加水的同时依次加入覆盖料、肥料、种子和土壤稳定剂等。
(2)搅拌:在加料的同时开始不间断地搅拌,充分拌均匀约45min.
(3)喷播:根据现场情况,直接用喷枪喷播或采用皮管加喷枪喷播,喷播时喷头距边坡4m以上,喷枪与坡面保持一定的角度,使混合料均匀洒布在坡面上,喷播时先从左到右喷一遍,再从右到左重叠喷洒,保证凹凸不平的边坡都能洒到。
(4)铺盖无纺布及养护:喷播后应及时铺盖无纺布,尤其是小气候、当地条件差或施工季节不佳时更应该及时覆盖。并重视前三个月的养护管理,后三月内应适时浇水和施肥,促进植被迅速茁壮成长。
4.隘瑞高速公路边液压喷播植草效益体现
隘瑞高速公路根据上述理论,进行了草籽搭配和严格计算喷播量,按照喷播的施工步骤,采用液压喷播植草技术进行绿化,经过半年多时间的养护,取得了良好的绿化效果,经有关专家和部门的初步评估意见,反映良好,能带来更好的社会效益和经济效益。
5结语
由于喷出的含有植物种的粘性悬浊液,具有很强的附着力和明显的颜色,喷射时不遗漏、不重复,可以均匀地将植物种喷播到目的位置。在良好的保湿条件下,能迅速萌芽,快速发育成为新的绿化防护体系。因此液压喷播是一种高速度、高质量和现代化的绿化技术。
参考文献
关键词:公路路基;坡防护;技术措施
中图分类号:U213.1 文献标识码:A
1前 言
路基在公路工程施工中是一个十分重要的方面,其对公路工程的质量具有十分重要的影响。实践证明,通过加强对公路路基边坡防护的研究,可以有效地提高公路路基的施工质量,确保公路路基的安全性和可靠性。在对公路路基边坡的研究过程中,一定要考虑到影响边坡失稳的因素,从而对症下药,解决边坡的治理问题。因此,根据自己的多年施工经验的总结和研究,从公路路基边坡失稳的因素出发,研究边坡防护的原则以及具体的措施,希望对相关的领域的研究提供借鉴。
分析公路路基边坡防护的原则
2.1在公路路基边坡防护过程中,要坚持从工程地段的地质地貌条件出发,加强对滑坡做出科学合理的定性评价,在此过程中,再辅之以定量评价。
2.2要坚持技术原则和经济原则的统一性。在进行边坡防护过程中,要从本地的地形地貌地质条件族从科学的分析,并对各种地质地貌做出合理的利用,因地制宜,采取有效的控制措施,如此,可以让工程治理更为稳定,且一定程度上降低了工程的成本。
2.3在进行边坡防护过程中,要确保工程的安全性,实施安全作业管理。要在综合考虑地震条件,做出科学合理的设计,并严格计算整个工程的安全系数。
分析公路路基边坡失稳的因素
3.1公路建设的土石方工程阶段是破坏原地貌植被、弃土、弃石的集中时期,工程用土范围内原地表植被所具有的水土保持功能迅速降低或丧失,并为水土流失发生、发展提供了大量易冲蚀的松散堆积物。路基边坡开挖、填筑是原有地表植被被破坏,形成大面积坡面,表土层抗蚀能力减弱,水土流失加剧,从而导致边坡失稳的机率增大。
3.2设计中对滑坡路段岩土性质认识不足,设计边坡率过陡。施工中未根据实际情况采取相应措施,堑坡仍按原设计破率开挖,边坡过高过陡,难以保证自身稳定。边坡开挖后,未及时进行防护,长时间暴露在大气中,致使风化、冲刷严重。
分析公路路基边坡防护技术
4.1混凝土挡墙:在高边坡加固中,混凝土挡墙是一种比较常见的施工方式,这种方法能够很好的改善滑坡体的受力失衡问题,进而使得滑坡体变形得到很好的控制。通常这种施工方式具有结构简单易于操作且迅速起到相应的稳定高边坡结构的优点。在进行混凝土当强的设计时,应该充分考虑滑面的形状以及位置,从而选择适合的挡墙基础砌筑深度,此外,挡墙后面应该设计必要的泄水孔,从而有效地减少静水压力以及水的浸泡腐蚀。如图1
4.2锚固洞:在加固高边坡时,锚固洞加固技术是一种较为常见而且有效的方法,在施工时应该按照由内而外、自上而下、逐层加固的方式进行。处于同一结构面的锚固洞应该采取跳洞开挖的施工方式,从而降低由于抗滑力的减少而影响高边坡的稳定性。此外,锚固洞自身具备一定的倾斜度,从而有效地避免了混凝土与洞壁之间结合不实的现象。
4.3植物防护措施:植物防护以成活的植物作为路基防护的材料,通过植物的叶、茎和根系与被保护土体的共同作用,在拟保护的路基部位,形成有生命的保护层;是一种积极、有生命的防护措施。采用铺草皮、种草形式,利用植被对边坡的覆盖作用、植物根系对边坡的加固作用,保护路基边坡免受降水和地表径流的冲刷。植物防护应根据当地土质、含水量等因素,选用易于成活、便于养护、经济的植物类种。植物覆盖对地表径流和水土冲刷有极大减缓作用。植物根系能与土层密切结合,盘根错节,使地表层土壤形成不同深度牢固的稳定层,从而有效地稳定土层,阻挡冲刷和坍塌。
4.3.1铺草皮:草皮要选根系发达、茎矮叶茂、生长繁殖迅速、易成活、便于种植的草皮;干枯腐朽及喜水的草皮不宜使用,严禁用泥沼地区的草皮。如边坡土不宜草皮生长,应先铺一层厚10~20cm的黏性土,当边坡坡度陡于1:2时,铺黏土前应将边坡先挖成台阶或沟槽。
铺草皮可与其他防护措施结合使用。如片(卵)石方格草皮,由片石在边坡上形成骨架,中间铺草皮,可防止边坡表面滑塌、草皮脱落。草皮还可以铺于窗孔式护面墙、框格防护等开孔或格内,形成综合防护。如图2
图1 图2
4.3.2植树:植树防护的边坡应较缓,最好是1:1.5或是更缓的边坡。种树宜选用与沈阳当地土壤、气候条件相适应、根系发达、枝叶茂密、生长速度快的品种。对常浸水的农村公路,应选用喜水、耐水的乔木和灌木,适合沈阳地区优先选用杨树、柳树、紫穗槐;路堑路面及路肩边缘外0.8~1.0m范围内的路堤边坡上下不一般种植乔木。
植树防护可与种草、栽花等防护措施综合应用,以获得更好的防护效果。
4.3.3种草:选用的草籽必须适应沈阳地区的土壤和气候条件。通常应选择生长快、根系发达、叶茎低矮、枝叶茂密或有葡萄茎的多年生草种(三叶草、抓哏草)。当边坡土质不宜草类生长时,可以在坡面培腐植土促进草类生长。同时在路肩上也可以栽植部分花卉,对路面起到美化的作用。
4.4 地下排水
4.4.1大孔径排水管(沟):该种情况多用于泉眼式渗水,在多雨地区,部分泉眼雨季水量较大,采用倾斜式排水孔很难及时排出水流,往往造成边坡明显的冲刷。这种情况下采用加大孔径的混凝土排水管(沟)具有较为明显效果。
4.4.2支撑式渗沟:支撑式深沟主要设计在路基边坡体裂缝水发育明显,且出现多个渗出点,往以带状、面状发育的坡面,由于其水丰富、分布分散,通过设置“Y”型支撑式渗沟,可有效收集边坡一定范围的渗水,并及时排出,对保证边坡稳定、保持边坡体强度具有一定作用,从而保证边坡稳定。
4.4.3倾斜式排水管:在多雨地区,往往边坡水在一定的深度内大范围分布,若不及时排水,长期储存在路基边坡体内,影响边坡体的岩土强度,不利于边坡稳定,该情况下,可通过设置深层的带孔排水管,必要式可采用上下交错布设,可有克服支撑渗沟深度不足的缺点,将深层水排水。
4.4.4渗沟:渗沟对排水路基边坡下渗水、裂缝水具有显著效果,也可降低路基两侧的地下水位。
结束语
对于公路路基的边坡,一定要采取有效的处理措施,不断采用先进技术和机械设备,预防边坡的出现,加强对边坡稳定性的定量定性分析,强化对边坡的预防治理工作,已经是整个公路建设施工,养护中的重要环节,在整个交通网络建设中已得到了更多的关注。提高边坡的防护水平,既保证了整个公路建设的质量,也促进了我国公路建设健康快速的发展。
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近年来中国高速公路迅猛发展,有力地促进了沿线区域经济、政治、文化发展。然而高速公路建设作为一项与自然生态环境紧密相关的工程,它不可避免地会对沿线自然生态环境造成一定程度的破坏,如植被破坏,水土流失,土地分割,景观及生物生存环境破坏等。边坡作为公路的重要组成部分,对防止水土流失、维护路基稳定起着重要作用,所以边坡防护问题也越来越受到重视。中国高速公路建设边坡防护长时间停留在工程防护与绿化防护等简单防护上,对生态防护研究及应用较少。本文就边坡生态防护理念及其生态防护措施进行探讨,以期为今后高速公路边坡生态防护理论提供参考。 1国内外边坡生态防护研究现状 发达国家十分重视公路沿线生态环境的保护与公路的绿化工作,已从过去的普通绿化进一步发展到目前的生态景观绿化,普遍采用生物防护及生物与工程措施相结合的生态防护技术,使公路建设与大自然融为一体[1-7]。早在20世纪30年代,美国政府提倡高速公路植被地带宽度以公路两侧48~100米为宜,有选择地种植草花、宿根花卉、灌木和乔木,其林型由低到高,既能起到防护作用,又不影响行车视线。五十年代后,随着公路的大量兴建,公路建设对环境的影响越来越受到社会的关注,为此美国制订法律要求新建公路必须进行绿化。美国的公路边坡防护原则概括为“自然为主,人工为辅”,追求边坡与周围环境最大限度地协调,体现自然景观特点[3-4]。加拿大在公路建设中十分重视人与自然的和谐统一,如在公路建设中强调保存自然与历史遗迹,沿公路建立生物通道,保持自然及生物的连续性,公路建设中明确规定了公路与自然区域要保持一定距离,将交通对环境的负面影响降到最低。尽管日本的高速公路建设到20世纪60年代后期才拉开序幕,但是目前日本在高速公路生态恢复技术水平上处于世界领先地位。他们的策略是“环境优先、自然再生”[6]。日本的公路生态防护基本特点是“精细化”,因国土面积狭小,且山地丘陵纵横,其公路断面形式以整体式为主,生态防护形式重点为对坡面植被恢复进行基础研究与开发应用,公路边坡生态防护因地制宜地采用了较多的生态技术措施[5-6]。此外,英国、意大利等国将加筋土技术与植被防护技术相结合,修建了包裹式的加筋土植草墙面的挡土墙[7]。 中国从90年代开始逐渐从采用单纯的圬工防护技术,如浆砌块石、干砌片石、喷射混凝土等,转变为采用植被重建技术进行边坡生态防护[8]。即边坡防护从工程防护为主逐渐过渡到绿化防护、生态防护。1993年中国引进土工材料植草护坡技术,随后土木工程界与塑料制品生产厂家合作,开发研制出了各式各样的土木材料产品,如三维植被网、土工格栅、土工网、上工格室等,结合植草技术在高速公路边坡植被恢复中陆续获得应用[9]。1996年昆曲高速公路开始对公路边坡采取植被恢复与重建的形式,以减少水土流失,恢复生态环境,从此高速公路走向生态建设型道路[10],2003年研究出的岩石边坡植生基质的PMS技术,在北京五环高速公路红山岩石坡面防护中应用效果良好[9-10]。至今,根据中国不同的坡面类型,已建立了多种综合技术体系,主要有开沟植草法、三维植被网施工技术、厚层基材喷播技术、土工格室护坡技术、种子袋护坡技术等[10-12]。然而中国边坡防护在植物选取配置研究、生态位研究、边坡景观设计等相关研究远远落后于一些发达国家。 2高速公路边坡生态防护理念及原则 2.1生态位原理 生态位是指一个种群在生态系统中,在时间空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用。生态位这一概念既表示生存空间的特性,也包括生活在其中的生物的特性,如能量来源、活动时间、行为以及种间关系等。生态位概念不仅指生存空间,它主要强调生物有机体本身在其群落中的机能作用和地位,特别是与其他物种的营养关系。 边坡生态系统是一个生物物种相对简单,营养物质相对稀少,养分循环供应有限的比较脆弱的生态系统。在边坡生态防护过程中,应对相应自然条件下的物种生态学特点进行分析,确定相关植物在其环境中的适应性表现和相应的时空位置。充分利用物种间的共生关系,减少物种生态位的重叠,建立不同物种间的营养交换渠道,是维系边坡生态系统发展和演化的重要途径[5]。 2.2群落演替理论及生物多样性原理 在生物群落发展变化的过程中,一个群落代替另一个群落的演变现象,称为群落的演替。任何一个群落在其形成过程中,至少要有植物的传播、植物之间的竞争以及相对平衡等各种条件和作用。群落演替的主要标志是群落在物种组成上发生质的变化。生物多样性是指一定范围内多种多样活的有机体(动物、植物、微生物)有规律地结合所构成稳定的生态综合体。这种多样包括动物、植物、微生物的物种多样性,物种的遗传与变异的多样性及生态系统的多样性。 群落演替和生物多样性原理提示我们:边坡生态群落种群的设计,要考虑群落演替的动态变化,从初级群落向顶级群落演化过程中的变异和控制;要考虑一旦出现逆演化和退化现象时的引导性养护措施的实施。边坡生态系统的建群物种要丰富且适宜,种群单一或简单会导致生态系统稳定性下降,抗干扰能力下降;种群过多导致系统内生存竞争加剧,造成系统自组织能力降低,不利于植物群落健康演化[5]。生态护坡多样性物种筛选时,应分析物种间的共生关系,在此基础上实现植物种群的有效匹配。多物种匹配时不是只要是乡土物种就可混种混植,乡土物种间也有相克和生态位重叠的不同物种。避免这些物种的混种混植,可有效提高边坡生态系统的功能和作用。 2.3边坡景观生态设计原理 景观设计是指按生态学与美学原理对局地景观的结构与形态进行具体配置与布局的过程,包括对视觉景观的塑造。高速公路边坡景观的设计基本原则:“安全、和谐、因地制宜、持续性、经济、可行、体现时代和地方特色、环保、符合美学”[13]。具体如下:(1)安全保持稳定性原则。高速公路边坡在长期的使用过程中经受雨水、岩土体自重、温度等自然因素的作用,严重影响了其稳定性和安全性。确保边坡的稳定和安全是对边坡进行美化的基础,边坡的景观化归根结底还是要保证工程的安全。(2)减少扰动和破坏原则。保留和恢复原有良好景观效果的自然植被;切忌为片面追求景观效果而破坏边坡本身的环境。(3)因地制宜,突出地域风格原则。强调利用现状地形设计景观,尽可能减少工程量,顺坡就势进行地形改造,理顺地形,搞好水土保持,最大程度地提高景观效果。另外景观设计应融生态环境、城市文化、历史传统与现代科技、现念并充分地结合地域特征和人文特点,创造出具有鲜明风格的道路景观。(4)永久性原则。由于路基缺乏有机质,尽量选择根系深广,耐旱、耐热、耐寒、耐瘠薄土壤,抗污染、涵水能力强,适于粗放管理的植物,避免日后大量的人工维护和管理。(5)经济、景观、社会效益兼顾原则。在高速公路景观工程建设中,应充分考虑既有利于公路保护、环境保护、降低工程造价,又能发挥改善路域的小气候和生态环境的方案。做到科学地进行景观类型选择及植物配置,使边坡成为景点,具有供人们使用和欣赏的双重功能。(6)美学、人文性原则。高速公路边坡景观的形成必须在满足其功能性以及安全性的前提下,以美学理论为指导,进行相应的规划与设计。交通道路人文景观主要体现在景观的文化属性上。道路景观在设计上还应体现出对历史文物和遗址的保护,在所经之处尽可能少地干扰原有的建筑物,保持城市的风貌和特征。#p#分页标题#e# 3高速公路边坡生态防护具体措施 3.1生态位 在高速公路边坡植被恢复的过程中,不同优势种群生态位特征不同。在植物品种选择工作中,要避免引进生态位相同的物种,尽可能使各物种的生态位错开,使各种群在群落中具有各自的生态位,避免种群之间的直接竞争,保证群落的稳定。例如马国强等[14]以新河高速公路为例,研究了高速公路边坡植被乔木层优势种群生态位特征。重点就不同植物生态位宽度值、优势种群间对资源利用相似性、生态位重叠程度等进行探讨。指出山黄麻、黄金间壁玉、银合欢、构树的生态位宽度值均最高,说明其相对于其它物种来说,在边坡植被恢复初期更适应这一较特殊的生境,具有较强的生态适应性,乔木层优势种群之间生态位重叠度不高。 我们以物种生存空间的特性选择为例说明如何考虑生态位。边坡按坡度的不同,可分为平缓坡、缓坡、陡坡和危坡。应根据坡度的不同设置不同生态位的物种,各个种类充分占据已分化的生态位,从而提高系统对资源利用的效率。平缓坡地势条件好,可按园林空间布局要求进行多样化的植物配置,在平缓坡的高地边缘,配置以乔木为优势种的多层植物群落,重点是对乔木物种的选择;缓坡的坡度不大,可以采用深根系的草坪和地被植物造景为主,搭配少量灌木和乔木,形成开敞草地或疏林草地,考虑的重点是地被植被的物种选择;在陡坡上重点考虑藤本植物及匍匐状的地被植物的选择,加强其保持水土的生态效益。危坡一般设有护坡墙,可利用藤本植物美化和柔化护坡墙的生硬感。 3.2植物选取及配置 高速公路边坡植物种类的选择遵循以下原则:一是以乡土树种为主。乡土树种是在长期的系统演化过程中,经过了严格的自然选择的优胜者,它们与当地的气候、土壤相适应,具有适应性广、抗病虫害能力高、抗逆性强等特点。二是树种要耐瘠薄、耐干旱、适应性强。由于高速公路挖、填方路段较多,土壤结构受到破坏,土壤肥力不高,同时路面宽阔,辐射强烈,小气候气温较高,因而要求绿化树种要具有良好的保持水土的作用,并要达到易生长、易成活、抗病虫、繁殖易、耐干旱、耐瘠薄、耐粗放管理等要求。乔木树种应根系发达、抗风力强,以免产生风拔或被风吹折的现象。花灌木应高矮适中,花色艳丽,花期错落,增加绿化的层次感和美感。三是要注重生物多样性原则。生物多样性高的生态系统内,能量流动提供可选择的途径多样,各营养水平间的能量流动趋于稳定。 植物配置模式具体可以分为草花型、灌草型、草灌乔混播型、悬垂与爬藤型,一般都要满足根系发达、耐旱、耐贫瘠等要求[13]。 (1)草花型。通常高速公路边坡上采用的草坪植物主要为禾本科和豆科的高羊茅、狗牙根、一年生或多年生黑麦草、草地早熟禾、百喜草、弯叶画眉草、白三叶、紫花苜蓿等。作为花卉点缀的通常为二月兰、波斯菊等菊科和十字花科植物。草花型高速公路边坡绿化经历了一个发展的过程,从最初的单种植物的草皮块,到液力喷播单一禾本科种子,再到喷播草本混合种子和增加花卉点缀的过程。目前,草花型高速公路边坡绿化主要用于下边坡和土质上边坡。 (2)乔灌草型。乔灌草型在草花型的基础上引入了灌木,通常采用的播种乔灌木有胡枝子、截叶胡枝子、马棘、锦鸡儿、柠条、紫穗槐、多花木兰、伞房决明、黄荆、小叶女贞和盐肤木等。移栽灌木有海桐、松树、火棘等。以豆科速生灌木为主,草本先锋植物为辅,适度移栽一些小苗木。灌草型可以在短期内实现成坪,植被全覆盖,随着时间推移,乔灌木取代先锋草本植物,经过长期演化最终完全被乡土植物取代。 (3)悬垂与爬藤型。主要有葛藤、常春油麻藤、络石、爬山虎、野蔷薇、薜荔、扶芳藤、美国凌霄、常春藤、南蛇藤、金银花、杠柳和蔓长春花。在植物配置上,要根据植物的习性如耐寒、耐旱、耐盐碱等特点选择。在播种或喷播时还要考虑季节性。 3.3高速公路边坡的景观设计 高速公路边坡景观设计重点考虑其生态性,同时考虑视觉为主的景观形态。具体措施如下: (1)景观设计需要考虑对动物生存的影响。例如设计合适宽度的廊道等。(2)植物配置应尽量不破坏自然地形地貌和植被,选择根系发达、易于成活、便于管理、兼顾景观效果的草本或木本植物。同时应加强常绿植物或冬绿植物的应用,以增强冬季的景观效果。还可以增加灌木应用,形成生态护坡的不同层次,既能提高护坡的生态效果,又能增加护坡的景观层次。除此之外,还应注意各树种垂直方向的配置和不同季节不同树种之间的颜色和谐度。(3)景观绿化物种选择以实用为主,不大量采用艳丽花木和名贵植物,少用产果树种,以节约资金投入。(4)对于石质挖方路段,在坡脚处可栽植一些藤本植物,如爬墙虎、紫藤进行垂直绿化。(5)对于较矮的土质边坡,可结合路基栽植低矮的花灌木、种植草坪或栽植匍匐类植物。(6)高度较大的边坡,挡土墙不宜一次砌成,以免造成过于庞大的整体圬工挡土墙.而宜化整为零,分成多级的挡土墙修筑,中间错台处设置绿化带;在一些景观上有特殊要求的边坡工程中,高差较大时,可将挡土墙化大为小,使其外观由大变小,具体做法是将挡土墙立面一分为二,做成“板凳”式;砖、石、混凝土等砌块或饰面的挡土墙(或是护墙),在视觉及心理上给人呆板、生硬、沉重、压抑之感,若在其立面上进行绿化处理,引入生物工程学方法或采用不同材质质感对比、浮雕图案设计等手法,则可改善其原有景观效果,化硬为软,化单调为丰富[12]。 3.4生态工程措施 高速公路生态工程防护的常用技术有如下几种方式:(1)放缓边坡。放缓边坡是边坡处置的常用措施之一,通常为首选措施。它的优点是施工简便、经济、安全可靠。边坡失稳破坏通常是由于边坡过高、坡度太陡所致。通过削坡,削掉一部份边坡不稳定岩土体使边坡坡度放缓,稳定性提高;(2)防护。①砌体封闭防护,当边坡坡度较陡、坡面土体松散、自稳性差时,可采用污工砌体封闭防护措施。砌体封闭防护包括浆砌片石、浆砌块石、浆砌预制块、浆砌混凝土空心砖等。②喷射素混凝土防护,对于稳定性较好的岩质边坡,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。这是一种表层防护处治措施。③挂网锚喷防护,对于软质岩石边坡或石质坚硬但稳定性较差的岩质边坡,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。(3)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,通常在边坡外缘设置截水沟,以拦截坡外水流。坡内排水沟。除在边坡外缘设置截水沟外,在边坡坡体内应设置必要的排水沟,使大气降雨能尽快排出坡体,避免对边坡稳定产生不利影响。#p#分页标题#e# 4结论 通过对国内外边坡生态防护研究进行分析、归纳发现,与中国高速公路建设速度相比,边坡生态防护研究明显滞后。虽然中国边坡防护已经从工程防护为主逐渐在向绿化防护、生态防护转变,但是中国边坡防护在植物选取配置研究、生态位研究、边坡景观设计等相关生态防护研究方面还未能满足实际市场需要,在生态环境影响方面还缺乏质的、科学的认识。本文就边坡生态相关理念及其生态防护措施进行探讨,以期为今后高速公路边坡生态防护理论提供参考。
关键词 路基边坡 边坡病害 侵蚀机理 防护适用性 植物防护 防护区划综合防护设计
Stuedy on Side Slope Protection System of Expressway
AbstractThis paper analyses the types of side slope damages,reasons and principles of the damages.This paperalso explain the types,characters and selecting principles of protection methods.
Key wordsSubgrade side slopeSide slope damageDamage principle Protection availability Plant protectionProtection district Compr ehensive protection design
1前言
随着我国公路建设的飞速 发展 ,高等级公路边坡综合防护系统 研究 日渐引起公路部门的重视。边坡综合防护设计是高等级公路设计的重要 内容 之一,需根据公路等级、降雨强度、地下水、地形、土质、材料来源等情况综合考虑,合理布局,因地制宜地选择实用、合理、 经济 、美观的工程措施,确保高等级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,美化高等级公路的效果。
长期以来,路基边坡的综合防护技术一直是公路修筑中的一个薄弱环节,我国在80年代中期以前,主要以低等级公路建设为主,由于 交通 量小,深挖高填较少,投资不大,因而防护工程不作为道路建设的主体工程,由此引起的损失亦不大,所以在工程中对边坡的综合防护研究常常被忽视。进入90年代以后,我国高等级公路建设方兴未艾,由于缺乏对防护技术的系统研究,没有成熟的经验供设计部门 应用 ,因此只能用低等级公路的防护技术或供鉴铁路部门的经验来实施局部防护,缺乏综合考虑,从而为工程埋下隐患,造成了巨大的经济损失和不良的 社会 影响 ,有的甚至中断交通,如沈大高速公路鲅鱼圈所以南180km长的路段,后期的工程防治费用占整个工程防治费的80%、京石高速公路在1997年遇到洪水冲击后,很多路段出现路基垮塌,路面悬空的现象,再如众所周知的昆禄路等。据交通部统计,仅1991年因水毁冲毁路基1577km,冲毁路面43733km,冲毁桥梁3606座、涵洞40343道,塌方4171万方,直接经济损失16.86亿元,因排水防护不当使基层与路基含水量增加引起公路整体强度下降造成的损失更是无法统计。 与此同时,防护技术在 理论 方面尚需进一步研究,如边坡的侵蚀机理、边坡水力学特性研究、地区差异性以及公路部门与园林部门的专业交叉研究等等,以便提供边坡综合防护的理论支持和依据。
因此,为降低工程造价,减少或防止道路病害,保持生态环境的相对平衡,确保道路的安全与稳定,急需对高等级公路的边坡综合防护加固技术进行全面系统的研究。
2国内外研究概况 随着我国公路等级和人们生活水平的提高,路基边坡防护日渐引起公路部门的重视。在我国多年的道路工程实践中,积累了不少防护与加固技术的经验。水是公路边坡上土壤侵蚀的主体,公路部门对水流的力学研究都是以明渠均匀流为研究对象,如曼宁流速公式等,利用这些公式进行排水构造物的设计取得了较满意的效果,但如果以此来描述边坡冲刷则有不妥。如我国《公路排水设计规范》(JTJ018-97)中推荐的沟管近似流速公式V=20·i1/2,即流速与坡角的平方根成正比,而在公路边坡中,随边坡坡角的增大,径流流速确有增大的趋势,但坡角增大导致汇水面积减小,必然使流速减小,所以边坡径流流速应是产流降压强度、坡长、坡度、坡面粗糙系数的综合函数;在圬工防护理论计算方面,库伦理论,朗金理论被广泛应用。随着 科技 的发展,各种新型支档结构和防护型式及CAD程序相继而生,但在设计时,仅从边坡的稳定性等因素出发,很少考虑水对防护的量化冲刷能力和环保因素,如:可否利用工程经济学研究某路段采用集中排水或分散排水?可否用混凝土预制块或网格代替费工费时的浆砌片石?可否用植被防护或综合防护替代全圬工防护等等。由于工程的千差万别,上述问题在规范中仅定性地作了限制,很少给出具体比选方法进行量化计算分析,由此设计出的结果可能一方面是工程达到了防护效果却造成了大量工程资金的浪费,另一方面是防护不当或方案错误导致防护失败,造成巨大资金重复投入,形成不良的社会影响。
高等级公路由于线形标准较高、设计人员素质低、比选方案少等因素,造成路基高填深挖现象普遍存在,同时大交通量给沿线造成的交通污染不但威胁沿线居民的身体健康,而且影响区域的生态平衡。由于诸多原因,我国公路的环保技术研究远远不能适应当今高速公路发展的道路建设要求,同时关于边坡冲刷防护、交通环境美化进行的综合设计也鲜为报道。
在国内植物防护方面,随着人们环保意识的增强和生活质量的提高,在适宜植物生长的土质边坡、服务区、立交区,根据土壤、气候特点栽种花草树木,既可防风护坡,恢复因建路而破坏的生态平衡,美化环境、吸收尾气、诱导视线,还可防止暴雨对路基边坡的击溅冲刷。西北水保所对此进行了大量的研究,并在引用美国通用土壤流失方程式方面取得了一系列成果。贵州毕节公路段做过公路绿化效应及山区公路水毁防治的研究,北京市公路管理处作了一系列公路绿化设计研究,河南省交通厅与天津大学联合完成了"土工合成材料在郑洛高速公路护坡工程中的应用及绿化研究",交通部科技信息所环保部分别在昆(明)-曲(靖)路,楚(雄)-大(理)路实施了"生物防护与景观再造工程"等等,取得了较好的防护效果,但水对边坡侵蚀冲刷的量化研究仍鲜为报道,理论上缺乏必要的支持。同时由于各处工程项目的地理气候差异性,以及公路植物防护与园林专业的交叉相容,导致了防护物种和设计方案的千差万别,所以将水对土质边坡的侵蚀冲刷研究定量化,确定护坡方法的选择原则,划分不同地区用于公路防护的植物类型及特性,从而确定最佳综合防护设计方案已势在必行。
如前所述,由于理论研究上的不足和设计上的随意性,同时由于国内外不同地区的地理、气候及工程建设规模的差异,决定了不同地区综合防护方案的差异性,所以在侵蚀冲刷机理研究的基础上,对不同地区的高等级公路边坡进行综合系统研究,提出最佳防护设计方案已迫在眉睫。 反思我省的高等级公路边坡防护现状,虽然做了许多实验性尝试,采用了多种防护型式,基本达到了预期防护效果,但仍有许多沉痛的教训值得认真 总结 ,如郑洛路九标1996年边坡水毁,开郑路边坡水毁索赔、安新路个别路段大面积边坡混凝土预制块坍滑等等,归纳起来存在的 问题 有:
(1)缺乏系统的防护方案、措施 研究 和综合设计;
(2)在防护方案、防护型式选择方面缺乏技术、工程 经济 比较 分析 ;
(3)植物物种选择方面,随意性过大,缺乏和园林部门的探讨研究;
(4)由于各地区的差异,缺乏各分区最佳防护典型型式,致使设计人员难以操作。
总之,上述问题的存在,使我省边坡防护设计可能一方面是工程达到了防护效果却浪费了大量的工程投资,另一方面是防护不当导致了路基边坡的早期病害。
3边坡侵蚀机理研究
通过对边坡力学特性研究,可得以下结论:
公路边坡由降雨产生的坡面流与明渠流具有不同的水力学特点,它应该是产流降雨强度、坡长、坡角、粗糙系数的函数。由于坡角增大一方面使势能向动能的转化加快,另一方面却使单位坡长所接受的降雨减少,因此边坡的流速应该存在一个临界坡角,从Muzik的边坡径流平衡时间关系式出发,推导出了一个公路边坡坡面径流流速的关系式(紊流): 式中,K为系数,L为坡长,a为边坡坡角,n为边坡坡面粗糙系数,δ为产流降雨强度。通过对此式的数学处理得到边坡坡面流速的临界坡角为41°左右;考虑到边坡土壤侵蚀量是流量与流速的函数,进一步推导出公路边坡土壤侵蚀量同样存在一个临界坡角,这个坡角大约在25°左右,这与公路边坡常采用1∶1.5坡率很是接近,因此对边坡的防护应引起足够重视 。
边坡在 自然 界降雨情况下不断经受降雨的袭击,其中一部分下渗,一部分在边坡汇集,形成径流,径流在土颗粒表面产生剪切力,当这种力大到能抵消土的抗侵蚀能力时,土颗粒被径流带走,从而发生侵蚀,这种径流的剪切力与土壤粒抵抗力之间的相互作用不同相可引起溅蚀、溶蚀、片蚀、沟蚀等不同的侵蚀现象。
4边坡防护类型及公路植物特性研究
作者按照材料将路基防护分为3类:植物防护、圬工防护和综合防护。防护分类如图1。
通过对公路植物的特性研究,可得以下结论:
(1)路基边坡土质、酸碱度、气候、降雨等是 影响 公路植物的主要因素,由于路基边坡防护的特殊性,故草种、树种的选择有别于园林绿化;
(2)应根据植物的类型、气候适应性、土壤适应性、抗病性、抗侵蚀冲刷,易粗放管理等要求选择适易的物种用于公路边坡防护;
(3)尽量选用本地的物种,其适应性远远优于引进物种。
5边坡综合防护设计原则与注意事项
(1)“综合设计、就地取材、以防为主、确保施工”是边坡综合防护设计的基本原则;
(2)路基防护应按照设计、施工与养护相结合的原则,深入调查研究,根据当地气候环境、工程地质和材料等情况,因地制宜,就地取材,选用适当的工程类型或采取综合措施,以保证路基的稳固。不要轻易取消或减少必要的防护工程措施,而给养护遗留繁重的工作量;
(3)路基防护措施是根据沿线不同土质岩性、水文地质条件、坡度、高度和当地材料、气候等因地制宜选择,应密切结合路面排水作综合考虑;
(4)护坡 方法 应优先考虑采用植物防护,当土质不宜植物生长及难以保证边坡稳定时,要考虑经济性、施工及效果,采用圬工防护或相应的辅助设施;
(5)在防护方案设计时,应参照上述设计原则,初步选出护坡方法。在施工阶段,要对每个边坡的排水、土质等调查,根据调查结果变更原设计;
(6)在不良的气候和水文条件下,对粉砂、细砂与易于风化的岩石边坡,以及黄土和黄土类边坡,均宜在土石方施工完成后及时防护。路堑边坡应根据边坡岩层组成及坡面弱点分布情况考虑全面防护或局部防护;
(7)对于土路堤的坡面铺砌防护工程,最好待填土沉实或夯实后施工,并根据填料的性质及分层情况决定防护方式。铺砌的坡面应预先整平,坑洼处应填平夯实; (8)对于不宜采用植物或混凝土网格中空植草的破碎岩路堑边坡,应综合考虑地形关系、基岩风化破碎程度、地震、暴雨、漏水、施工难易及经济性等因素,慎重选择喷浆(混凝土)、护面墙,落石防治等方案;
(9)混凝土网格中空植草护坡的目的,是防止受雨水侵蚀和风化严重的土质产生沟槽,及不适宜植物生长的土质和由于周围环境需要绿化的地方。该护坡方法不能承受土压力且造价高于植物护坡,使用时须充分分析;
(10)对于水流、波浪、风力、降水以及其它因素可能引起起路基破坏的,均应设置防护工程。在冲刷防护设计中,可综合考虑河道整治,使防护工程收到更好的效果;
(11)对于冲刷防护,一般在水流流速不大及水流破坏作用较弱地段,可在沿河路基边坡设砌石护坡、石笼和混凝土预制板等,以抵抗水流的冲刷和淘刷。需要改变水流或提高坡脚处的粗糙率,以降低流速、减缓冲刷作用时,可修筑坝类构造物。对于冲刷严重地段(急流区、顶冲地区),可采用加固边坡(砌石护坡)和改变水流情况的综合措施;水下部分可视水流的淘刷情况,采用加固边坡(砌石护坡)和改变水流情况的综合措施;水下部分可视水流的淘刷情况,采用砌石、石笼或混凝土预制板等护底护脚。砌石基础应置于冲刷线以下0.5~1.0m,水上部分采用轻型防护即可;
(12)综合防护应遵循"实用、经济、美观"的指导思想,明确"为行车服务"的目的,在实用、经济的前提下,力求边坡绿化三季有花。
6高等级公路防护区划的思想
为了区分地理区域自然条件对公路防护影响的差异性,并在高速公路边坡设计中对施工防护型式、植物物种选择时有章可依,确保路基边坡的稳定并节约投资,同时按照《公路自然区划标准》(JTJ003-86)中关于"三级自然区划由各地按有关规定自行划分"的指导思想,有必要划分不同地区植物防护主要类型。
我省植物防护主要类型区划以公路自然区划标准为基础,结合高等级公路边坡防护的特点和我省已建高速公路的建设经验,按照气象、地质、地形、物种分布等因素的差异性,将全省划分为A、B、C三个防护类型区(如河南省公路防护类型区划图)。
7河南省高等级公路边坡综合防护推荐方案
7.1河南省A区边坡综合防护推荐方案
主要为黄河冲积所成的低液限粘土和低液限粉土,同时雨量集中,但年降雨量不大,四季分明,所以防护要求不高。间有盐碱地,同时石料缺乏。结合上述研究结果,故推荐A区边护综合防护方案为:沿线路基边坡除桥头路基、水稻田等局部特殊路段采用浆砌混凝土预制块防护外,一般采用植草或种草籽护坡,喷播更佳。
7.2河南省B区边坡综合防护推荐方案 7.3河南省C区边坡综合防护推荐方案 8主要结论
通过对高等级公路边坡防护系统的综合研究,得到以下主要结论和研究成果:
(1)剖析了路基边坡的病害类型和原因,提出了在边坡防护方面 理论 上的欠缺和在工程中缺乏综合设计的观点; (3)通过对各种边坡防护类型的分析及其特点研究,提出了防护类型选择的原则;
(4)通过对公路植物的特性研究及适应分析,推荐了公路常用植物的外观特征、气候、土壤适应性及建植、管理特点,使植物防护的选择有据可循;
(5)根据公路自然区划和地质特点,首次提出了公路防护区划的思想,并建立了河南省公路 防护类型区划;
(6)提出了高等级公路边坡综合防护的设计原则;
关键词 路基边坡 边坡病害 侵蚀机理 防护适用性 植物防护 防护区划综合防护设计
Stuedy on Side Slope Protection System of Expressway
AbstractThis paper analyses the types of side slope damages,reasons and principles of the damages.This paperalso explain the types,characters and selecting principles of protection methods.
Key wordsSubgrade side slopeSide slope damageDamage principle Protection availability Plant protectionProtection district Compr ehensive protection design
1前言
随着我国公路建设的飞速发展,高等级公路边坡综合防护系统研究日渐引起公路部门的重视。边坡综合防护设计是高等级公路设计的重要内容之一,需根据公路等级、降雨强度、地下水、地形、土质、材料来源等情况综合考虑,合理布局,因地制宜地选择实用、合理、经济、美观的工程措施,确保高等级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,美化高等级公路的效果。
长期以来,路基边坡的综合防护技术一直是公路修筑中的一个薄弱环节,我国在80年代中期以前,主要以低等级公路建设为主,由于交通量小,深挖高填较少,投资不大,因而防护工程不作为道路建设的主体工程,由此引起的损失亦不大,所以在工程中对边坡的综合防护研究常常被忽视。进入90年代以后,我国高等级公路建设方兴未艾,由于缺乏对防护技术的系统研究,没有成熟的经验供设计部门应用,因此只能用低等级公路的防护技术或供鉴铁路部门的经验来实施局部防护,缺乏综合考虑,从而为工程埋下隐患,造成了巨大的经济损失和不良的社会影响,有的甚至中断交通,如沈大高速公路鲅鱼圈所以南180km长的路段,后期的工程防治费用占整个工程防治费的80%、京石高速公路在1997年遇到洪水冲击后,很多路段出现路基垮塌,路面悬空的现象,再如众所周知的昆禄路等。据交通部统计,仅1991年因水毁冲毁路基1577km,冲毁路面43733km,冲毁桥梁3606座、涵洞40343道,塌方4171万方,直接经济损失16.86亿元,因排水防护不当使基层与路基含水量增加引起公路整体强度下降造成的损失更是无法统计。 与此同时,防护技术在理论方面尚需进一步研究,如边坡的侵蚀机理、边坡水力学特性研究、地区差异性以及公路部门与园林部门的专业交叉研究等等,以便提供边坡综合防护的理论支持和依据。
因此,为降低工程造价,减少或防止道路病害,保持生态环境的相对平衡,确保道路的安全与稳定,急需对高等级公路的边坡综合防护加固技术进行全面系统的研究。
2国内外研究概况 随着我国公路等级和人们生活水平的提高,路基边坡防护日渐引起公路部门的重视。在我国多年的道路工程实践中,积累了不少防护与加固技术的经验。水是公路边坡上土壤侵蚀的主体,公路部门对水流的力学研究都是以明渠均匀流为研究对象,如曼宁流速公式等,利用这些公式进行排水构造物的设计取得了较满意的效果,但如果以此来描述边坡冲刷则有不妥。如我国《公路排水设计规范》(JTJ018-97)中推荐的沟管近似流速公式V=20·i1/2,即流速与坡角的平方根成正比,而在公路边坡中,随边坡坡角的增大,径流流速确有增大的趋势,但坡角增大导致汇水面积减小,必然使流速减小,所以边坡径流流速应是产流降压强度、坡长、坡度、坡面粗糙系数的综合函数;在圬工防护理论计算方面,库伦理论,朗金理论被广泛应用。随着科技的发展,各种新型支档结构和防护型式及CAD程序相继而生,但在设计时,仅从边坡的稳定性等因素出发,很少考虑水对防护的量化冲刷能力和环保 因素,如:可否利用工程经济学研究某路段采用集中排水或分散排水?可否用混凝土预制块或网格代替费工费时的浆砌片石?可否用植被防护或综合防护替代全圬工防护等等。由于工程的千差万别,上述问题在规范中仅定性地作了限制,很少给出具体比选方法进行量化计算分析,由此设计出的结果可能一方面是工程达到了防护效果却造成了大量工程资金的浪费,另一方面是防护不当或方案错误导致防护失败,造成巨大资金重复投入,形成不良的社会影响。高等级公路由于线形标准较高、设计人员素质低、比选方案少等因素,造成路基高填深挖现象普遍存在,同时大交通量给沿线造成的交通污染不但威胁沿线居民的身体健康,而且影响区域的生态平衡。由于诸多原因,我国公路的环保技术研究远远不能适应当今高速公路发展的道路建设要求,同时关于边坡冲刷防护、交通环境美化进行的综合设计也鲜为报道。
在国内植物防护方面,随着人们环保意识的增强和生活质量的提高,在适宜植物生长的土质边坡、服务区、立交区,根据土壤、气候特点栽种花草树木,既可防风护坡,恢复因建路而破坏的生态平衡,美化环境、吸收尾气、诱导视线,还可防止暴雨对路基边坡的击溅冲刷。西北水保所对此进行了大量的研究,并在引用美国通用土壤流失方程式方面取得了一系列成果。贵州毕节公路段做过公路绿化效应及山区公路水毁防治的研究,北京市公路管理处作了一系列公路绿化设计研究,河南省交通厅与天津大学联合完成了"土工合成材料在郑洛高速公路护坡工程中的应用及绿化研究",交通部科技信息所环保部分别在昆(明)-曲(靖)路,楚(雄)-大(理)路实施了"生物防护与景观再造工程"等等,取得了较好的防护效果,但水对边坡侵蚀冲刷的量化研究仍鲜为报道,理论上缺乏必要的支持。同时由于各处工程项目的地理气候差异性,以及公路植物防护与园林专业的交叉相容,导致了防护物种和设计方案的千差万别,所以将水对土质边坡的侵蚀冲刷研究定量化,确定护坡方法的选择原则,划分不同地区用于公路防护的植物类型及特性,从而确定最佳综合防护设计方案已势在必行。
如前所述,由于理论研究上的不足和设计上的随意性,同时由于国内外不同地区的地理、气候及工程建设规模的差异,决定了不同地区综合防护方案的差异性,所以在侵蚀冲刷机理研究的基础上,对不同地区的高等级公路边坡进行综合系统研究,提出最佳防护设计方案已迫在眉睫。 反思我省的高等级公路边坡防护现状,虽然做了许多实验性尝试,采用了多种防护型式,基本达到了预期防护效果,但仍有许多沉痛的教训值得认真总结,如郑洛路九标1996年边坡水毁,开郑路边坡水毁索赔、安新路个别路段大面积边坡混凝土预制块坍滑等等,归纳起来存在的问题有:
(1)缺乏系统的防护方案、措施研究和综合设计;
(2)在防护方案、防护型式选择方面缺乏技术、工程经济比较分析;
(3)植物物种选择方面,随意性过大,缺乏和园林部门的探讨研究;
(4)由于各地区的差异,缺乏各分区最佳防护典型型式,致使设计人员难以操作。
总之,上述问题的存在,使我省边坡防护设计可能一方面是工程达到了防护效果却浪费了大量的工程投资,另一方面是防护不当导致了路基边坡的早期病害。
3边坡侵蚀机理研究
通过对边坡力学特性研究,可得以下结论:
公路边坡由降雨产生的坡面流与明渠流具有不同的水力学特点,它应该是产流降雨强度、坡长、坡角、粗糙系数的函数。由于坡角增大一方面使势能向动能的转化加快,另一方面却使单位坡长所接受的降雨减少,因此边坡的流速应该存在一个临界坡角,从Muzik的边坡径流平衡时间关系式出发,推导出了一个公路边坡坡面径流流速的关系式(紊流): 式中,K为系数,L为坡长,a为边坡坡角,n为边坡坡面粗糙系数,δ为产流降雨强度。通过对此式的数学处理得到边坡坡面流速的临界坡角为41°左右;考虑到边坡土壤侵蚀量是流量与流速的函数,进一步推导出公路边坡土壤侵蚀量同样存在一个临界坡角,这个坡角大约在25°左右,这与公路边坡常采用1∶1.5坡率很是接近,因此对边坡的防护应引起足够重视 。
边坡在自然界降雨情况下不断经受降雨的袭击,其中一部分下渗,一部分在边坡汇集,形成径流,径流在土颗粒表面产生剪切力,当这种力大到能抵消土的抗侵蚀能力时,土颗粒被径流带走,从而发生侵蚀,这种径流的剪切力与土壤粒抵抗力之间的相互作用不同相可引起溅蚀、溶蚀、片蚀、沟蚀等不同的侵蚀现象。
4边坡防护类型及公路植物特性研究
作者按照材料将路基防护分为3类:植物防护、圬工防护和综合防护。防护分类如图1。
通过对公路植物的特性研究,可得以下结论:
(1)路基边坡土质、酸碱度、气候、降雨等是影响公路植物的主要因素,由于路基边坡防护的特殊性,故草种、树种的选择有别于园林绿化;
(2)应根据植物的类型、气候适应性、土壤适应性、抗病性、抗侵蚀冲刷,易粗放管理等要求选择适易的物种用于公路边坡防护;
(3)尽量选用本地的物种,其适应性远远优于引进物种。
5边坡综合防护设计原则与注意事项
(1)“综合设计、就地取材、以防为主、确保施工”是边坡综合防护设计的基本原则;
(2)路基防护应按照设计、施工与养护相结合的原则,深入调查研究,根据当地气候环境、工程地质和材料等情况,因地制宜,就地取材,选用适当的工程类型或采取综合措施,以保证路基的稳固。不要轻易取消或减少必要的防护工程措施,而给养护遗留繁重的工作量;
(3)路基防护措施是根据沿线不同土质岩性、水文地质条件、坡度、高度和当地材料、气候等因地制宜选择,应密切结合路面排水作综合考虑;
(4)护坡方法应优先考虑采用植物防护,当土质不宜植物生长及难以保证边坡稳定时,要考虑经济性、施工及效果,采用圬工防护或相应的辅助设施;
(5)在防护方案设计时,应参照上述设计原则,初步选出护坡方法。在施工阶段,要对每个边坡的排水、土质等调查,根据调查结果变更原设计;
(6)在不良的气候和水文条件下,对粉砂、细砂与易于风化的岩石边坡,以及黄土和黄土类边坡,均宜在土石方施工完成后及时防护。路堑边坡应根据边坡岩层组成及坡面弱点分布情况考虑全面防护或局部防护;
(7)对于土路堤的坡面铺砌防护工程,最好待填土沉实或夯实后施工,并根据填料的性质及分层情况决定防护方式。铺砌的坡面应预先整平,坑洼处应填平夯实; (8)对于不宜采用植物或混凝土网格中空植草的破碎岩路堑边坡,应综合考虑地形关系、基岩风化破碎程度、地震、暴雨、漏水、施工难易及经济性等因素,慎重选择喷浆(混凝土)、护面墙,落石防治等方案;(9)混凝土网格中空植草护坡的目的,是防止受雨水侵蚀和风化严重的土质产生沟槽,及不适宜植物生长的土质和由于周围环境需要绿化的地方。该护坡方法不能承受土压力且造价高于植物护坡,使用时须充 分分析;
(10)对于水流、波浪、风力、降水以及其它因素可能引起起路基破坏的,均应设置防护工程。在冲刷防护设计中,可综合考虑河道整治,使防护工程收到更好的效果;
(11)对于冲刷防护,一般在水流流速不大及水流破坏作用较弱地段,可在沿河路基边坡设砌石护坡、石笼和混凝土预制板等,以抵抗水流的冲刷和淘刷。需要改变水流或提高坡脚处的粗糙率,以降低流速、减缓冲刷作用时,可修筑坝类构造物。对于冲刷严重地段(急流区、顶冲地区),可采用加固边坡(砌石护坡)和改变水流情况的综合措施;水下部分可视水流的淘刷情况,采用加固边坡(砌石护坡)和改变水流情况的综合措施;水下部分可视水流的淘刷情况,采用砌石、石笼或混凝土预制板等护底护脚。砌石基础应置于冲刷线以下0.5~1.0m,水上部分采用轻型防护即可;
(12)综合防护应遵循"实用、经济、美观"的指导思想,明确"为行车服务"的目的,在实用、经济的前提下,力求边坡绿化三季有花。
6高等级公路防护区划的思想
为了区分地理区域自然条件对公路防护影响的差异性,并在高速公路边坡设计中对施工防护型式、植物物种选择时有章可依,确保路基边坡的稳定并节约投资,同时按照《公路自然区划标准》(JTJ003-86)中关于"三级自然区划由各地按有关规定自行划分"的指导思想,有必要划分不同地区植物防护主要类型。
我省植物防护主要类型区划以公路自然区划标准为基础,结合高等级公路边坡防护的特点和我省已建高速公路的建设经验,按照气象、地质、地形、物种分布等因素的差异性,将全省划分为A、B、C三个防护类型区(如河南省公路防护类型区划图)。
7河南省高等级公路边坡综合防护推荐方案
7.1河南省A区边坡综合防护推荐方案
主要为黄河冲积所成的低液限粘土和低液限粉土,同时雨量集中,但年降雨量不大,四季分明,所以防护要求不高。间有盐碱地,同时石料缺乏。结合上述研究结果,故推荐A区边护综合防护方案为:沿线路基边坡除桥头路基、水稻田等局部特殊路段采用浆砌混凝土预制块防护外,一般采用植草或种草籽护坡,喷播更佳。
7.2河南省B区边坡综合防护推荐方案 7.3河南省C区边坡综合防护推荐方案 8主要结论
通过对高等级公路边坡防护系统的综合研究,得到以下主要结论和研究成果:
(1)剖析了路基边坡的病害类型和原因,提出了在边坡防护方面理论上的欠缺和在工程中缺乏综合设计的观点; (3)通过对各种边坡防护类型的分析及其特点研究,提出了防护类型选择的原则;
(4)通过对公路植物的特性研究及适应分析,推荐了公路常用植物的外观特征、气候、土壤适应性及建植、管理特点,使植物防护的选择有据可循;
(5)根据公路自然区划和地质特点,首次提出了公路防护区划的思想,并建立了河南省公路 防护类型区划;
(6)提出了高等级公路边坡综合防护的设计原则;
(7)根据上述的研究成果,推荐出了河南省不同区划内的边坡综合防护设计方案,供设计人员参考。
关健词:公路、边坡、治理、技术
中图分类号:X734文献标识码:A 文章编号:
我国改革开发以来,经济技术得到了飞速的发展。这样就促进了我国公路运输事业的发展及公路建设的发展。随着公路建设的不断深入,公路设计中不可避免的会出现高路堤和深路堑等情况,这也使得公路边坡治理被提到了公路建设及养护的日程上来,同时近年来公路边坡山体滑坡现象的增加也凸现公路边坡治理的重要性。
1、公路边坡治理的重要性及其特点
公路边坡是公路建设中重要的组成部分,近年来公路滑坡事故时有发生,严重影响了公路运输的发展及人身安全,威胁了公路的正常运行,加剧了地质环境的恶化。同时,公路建设中的边坡灾害也制约了公路建设的顺利进行。
本文为了更好的对公路边坡治理技术进行论述,首先要对公路滑坡的特点进行分析。公路边坡滑坡主要在平面形态上,都有一定的几何形状,如椭圆形、三角形、簸箕形及其他几何形态或不规则形态。其滑动方向大多数与路线方向垂直或近于垂直,少数滑体滑动方向与公路线路方向斜交,公路规模的大小也也直接影响滑坡的规模。
成因上讲,大多数滑坡都是在开挖过程中复活,而且公路滑坡有一个共性,就是超过90%的滑坡都是由于公路开挖造成的。本工程以永武高速公路作为边坡治理的事例进行剖析,阐述高原地区在特殊地形、地质、气候条件下边坡治理的特点。由于本工程中的边坡已经处于蠕动阶段,所以治理过程中采取的积极的治理措施,按照滑坡的治理方式进行了初步探讨。
2公路边坡治理新技术
2.1预应力锚索框架梁支护体系进行公路边坡治理
预应力锚索框架梁体系中,将锚索锚固到框架上,锚固力首先作用于框架,然后通过框架传递给岩土体,从而在岩土体中产生附加应力,调整岩土体内应力环境,起到加固边坡的目的。框架梁除表层固坡作用外,还有传力作用。如果单独使用预应力锚索进行边坡加固,锚索拉力过大会引起表层坡体的变形,甚至破坏,而坡体过大的变形又会导致锚索预应力的损失。将预应力锚索与框架梁结合,框架梁起到锚墩的作用,由于框架梁与坡面的有效接触面积大,坡体在锚索作用下的变形能得到限制。预应力锚索框架可以将高边坡病害防治与坡面柔性防护有机地结合在一起,既达到防治高边坡病害的目的,又可美化环境,实现了工程和自然的和谐统一。通过大吨位的预应力锚索锚固于边坡体内稳定的岩体中,并通过施加的预应力,可抵抗边坡体深层变形和破坏。
由于坡面的钢筋混凝土框架对边坡坡体表层岩土起框箍作用,限制表层岩土变形和破坏。在框架内进行植被防护,既能防治水流对坡面的冲刷,又能防治坡面岩土风化剥落、落石等小型坡面变形,并达到美化自郊环境的效果。而且其施工简便易行技术风险低、能有效地控制边坡病害的深层破坏等技术有点。
2.2植被混凝土护坡防护技术
根据降水侵蚀力系数,土固有的侵蚀性参数、地形分类及侵蚀控制参数等计算边坡上的平均流失,从而更科学地选择合适的边坡防护措施。Eillison提出击溅板得出雨滴的击溅侵蚀公式:G=K•V4.22•d1.07•i0.05(G:侵蚀量;V:雨滴下降速度;d雨滴直径;;i:降雨强度;K:系数),开创了植物防护定量研究的先河,根据这样的公式计算结果选择适宜的方式进行公路边坡治理。一般公路边坡治理中多使用植被混凝土技术进行。植被混凝土护坡绿化技术最根本的概念就是“工程绿化”的概念,“工程绿化”与“园林绿化”有本质的不同,园林绿化是园林绿化企业所从事的在平地里植树种草的业务,最主要的指标是成活率,绿化率。边坡绿化则不同,需在岩石边坡上建设人工基质,这层基质要长久、稳定的附着在坡面上,也就是说这个基质要有强度,要抗冲刷,要不龟裂,制作这层基质是我们最主要、最重要的工作。有了这层稳定坚固的基质植草绿化就变得简单而容易了,所以植被混凝土护坡绿化技术把基质建设质量放在第一。
植被混凝土技术所用材料主要有:水泥、混凝土绿化添加剂、土壤、腐殖质、锚杆、铁丝网、种子、无妨布以及养护系统等,所用设备有空压机、喷射机、搅拌机。喷植时宜采用干喷法分两层喷植,基层强度高,面层强度低,面层含草种。喷植枪口应与坡面基本垂直,距坡面1米左右。养护宜用摇臂喷头,小水慢浇。采用植被混凝土技术,可以封闭坡面阻止岩石继续风化,阻止雨水大量进人坡体,从而防止滑坡,垮塌等灾害,使的岩石坡面永久的恢复生态。
3、公路边坡治理中排水系统的重要性及应用
在进行公路边坡治理中,公路排水系统的建设对于公路边坡治理也具有重要的意义。排水系统对于公路边坡的冲刷是形成公路滑坡的重要因素之一。因此在进行公路边坡治理的过程中,对于公路排水系统、公路边坡排水系统的设计及建设也应引起足够的重视。对于边坡地表排水及滑坡体以外的地表水,应予拦截引离;滑坡体上的地表水要注意防渗,并尽快汇集引出。对于公路边坡地下排水工程措施有渗沟、自洞及平孔等。渗沟按其作用不同可分为支撑渗沟、边坡渗沟及截水沟3种。盲洞主要适用于截排或引排集中于滑面附近埋藏又较深的一层地下水。对于地面上的其他含水层,可在渗水隧洞顶上设置若干渗井或渗管将水引人洞内;对于渗水隧洞以下的承压含水层,可在洞的底部设渗水孔将水引人洞内。平孔主要用于排除滑坡地下水,具有施工方便、工期较短、节省材料和劳动力的特点,是一种经济有效的措施。
4、结语
随看我国经济的快速发展,我国的公路建设也在飞速的发展。这样就使得我国的公路建设得到了一个空前的发展空间。但是随着公路建设的不断深入公路等级的提高,在路线设计中不可避免地要出现高路堤和深路堑公路边坡问题。文中就公路边坡治理的新技术进行了简要的论述。另外,公路边坡治理后的养护对于公路边坡的滑坡预防也有着重要的意义,在2002年我国某省因烧纸祭祖而将护坡草地引燃,导致边坡水土流失严重最终导致滑坡的事故对于我们也是一个警钟。
参考文献
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[4].王东军,公路施工技术[M]。北京:建筑工程出版社,2005,11。
关键词:辽宁地区公路; 路基边坡; 防护技术
中图分类号:F540.3 文献标识码:A
1前言
随着我国经济社会的不断进步,道路建设步伐明显加快,人们对所生活的周边环境有了更高的要求,道路已作为人们生活中不可或缺的空间。根据可持续发展的要求,边道路边坡绿化工程中应着眼于与自然环境的协调性和环保生态功能,故公路防护工程设计应在以上指导原则下,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,在确保公路边坡稳定的情况下,尽可能的进行大面积的复绿,既能够美化环境,又可稳定边坡,防止水土流失,保证公路的使用寿命。
2辽宁地区公路路基边坡防护技术的研究
2.1边坡情况调查
①辽宁公路绝大多数是依靠天然植被的防护作用,在边坡不能够满足植物生长的条件下基本没有防护措施。
②辽宁在平原区的农村公路路基基本不做防护,部分山岭区和沿溪路段有少量的工程防护设施,比如浆砌仰斜式路堤墙、浆砌片石护坡等。
③辽宁有许多村屯路段,结合乡镇公路建设,公路两侧进行了绿化,采取了一些植物防护措施,比如种草、铺草皮等。对绿化的植物种类的选择,当地养护管理部门已经掌握了一定的成功经验,一般路段路肩上种植杨树、水腊、四季锦黄、黄心菊、串红等,沿溪路线种植杨树、柳树等。
④从辽宁各地路段的实际调查中发现,大部分农村公路,路基防护技术十分简单,防护设施数量少,类型单一;我们知道,现有的路基防护技术不仅从理论上或是实践中,都是丰富多样的。考虑到沈阳市当地农村公路的技术等级、建设现状以及气候植被特点,本着技术可靠、结构简单、经济合理、尽量利用当地材料的原则,在填方高度大于6m(含6m)的一般路堤、高路堤(土质填方高度大于18m,石质填方高度大于20m)、浸水路堤、路堑、半填半挖路基都应该设置防护设施。
⑤边坡坡面防护,主要是保护路基边坡表面免受雨水冲刷,减缓温差及温度变化的影响,防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变过程,从而保护路基边坡的整体稳定性,在一定程度上还可兼顾路基美化和协调自然环境。坡面防护技术一般可以分为植物防护技术、工程防护技术以及综合防护技术。
2.2边坡防护调查情况表1和表2
根据对辽宁地区的实地调查取证,现将调查情况汇总成表,表1如下
表2 如下
2.护面墙
3.喷护
4.抹面、捶面
1.工程防护+植物防护
2.植物防护+植物防护(种草+种树+种花)
3.工程防护+工程防护
2.1植物防护技术
2.1.1植树
植树防护的边坡应较缓,最好是1:1.5或是更缓的边坡。种树宜选用与沈阳当地土壤、气候条件相适应、根系发达、枝叶茂密、生长速度快的品种。对常浸水的农村公路,应选用喜水、耐水的乔木和灌木,适合沈阳地区优先选用杨树、柳树、紫穗槐;路堑路面及路肩边缘外0.8~1.0m范围内的路堤边坡上下不一般种植乔木。
植树防护可与种草、栽花等防护措施综合应用,以获得更好的防护效果。
2.1.2铺草皮
草皮要选根系发达、茎矮叶茂、生长繁殖迅速、易成活、便于种植的草皮;干枯腐朽及喜水的草皮不宜使用,严禁用泥沼地区的草皮。如边坡土不宜草皮生长,应先铺一层厚10~20cm的黏性土,当边坡坡度陡于1:2时,铺黏土前应将边坡先挖成台阶或沟槽。
铺草皮可与其他防护措施结合使用。如片(卵)石方格草皮,由片石在边坡上形成骨架,中间铺草皮,可防止边坡表面滑塌、草皮脱落。草皮还可以铺于窗孔式护面墙、框格防护等开孔或格内,形成综合防护。
2.1.3种草
选用的草籽必须适应沈阳地区的土壤和气候条件。通常应选择生长快、根系发达、叶茎低矮、枝叶茂密或有葡萄茎的多年生草种(三叶草、抓哏草)。当边坡土质不宜草类生长时,可以在坡面培腐植土促进草类生长。同时在路肩上也可以栽植部分花卉,对路面起到美化的作用。
2.1.4自然形成植被
在边坡未形成自然植被前,必须对加强路基的养护。当边坡土质不良时,可在坡面培腐植土促进草类生长。形成植被后,也要对植被进行养护,避免杂草丛生,影响路宽。必须重视自然植被的作用,将这种天然防护作为一种防护形式加以主动利用。在设计和施工中,利用旧路,控制边坡坡度,改善坡面土质,加强前期养护,促进植物生长,形成防护。
工程防护技术
2.2.1护面墙
护面墙的厚度与墙高有关,一般采用0.4~0.6m,基础应设在可靠的地基上。为增加稳定性,护面墙可分级布置,分级之间宜设平台,墙背可设耳墙。墙顶应作封闭,防止地表水进入墙背。
浆砌护坡防护
浆砌片石护坡,一般采用等截面,其厚度视边坡高度与坡度而定,一般为0.25~0.5m;石料质量应符合公路行业砌筑要求;施工时清刷坡面松动土层、冲沟,坑洼处应分层填实,避免坡面沉落而引起护坡破坏;伸缩缝每隔10m设一道,缝宽2cm,缝内填塞沥青麻筋或沥青木板,泄水孔根据需要每隔2~3m上下左右交错设置,孔径0.1m,对土质边坡上的泄水孔,应在一面0.5m范围内设置反滤层,以防淤塞。
2.2.3干砌护坡
干砌护坡的常见形式为干砌片石和干砌块石,可按需要砌单层或双层,单层厚度不小于25cm。干砌片石护坡垫层可采用碎石及砂砾,其厚度为10~15cm;基础选用较大石块砌筑,其埋深至侧沟底。
干砌防护中的石料应选择未风化,质地坚硬的片石或块石。沈阳各个地区也可根据当地的实际情况,亦可选择坚硬耐久的块状工业废料、建筑用砖等干砌护坡。
抹面、捶面
抹面材料可采用石灰炉渣灰浆,石灰炉渣三合土或水泥石灰砂浆,表层可涂软化点稍高于当地气温的沥青保护层。抹面厚度为3~7mm,由2~3层组成。
捶面材料可采用水泥炉渣混合土、石灰炉渣三合土或四合土。捶面厚度10~15mm。
灌浆、勾缝、嵌补
适用于比较坚硬的岩石坡面。视缝隙深浅与大小,予以灌浆、勾缝、嵌补。
2.3综合防护技术
工程防护若选用多边形水泥混凝土孔新年预制块,其混凝土强度不应低于C20,厚度不应小于150mm。边坡土适宜植物生长,如果不适合植物生长,可以在坡面培腐殖土。
选用适合辽宁地区的植物和工程防护,使两种防护共同发挥作用,不仅防护效果事半功倍,而且可以对公路环境的美化起到很好的作用。
结束语
在现代公路修筑中,边坡的美观和环保要求越来越受到人们的重视,生态型护坡越来越多地在新建公路边坡中得到应用。针对不同工程对象的土质、水文、气候等特点。采用不同的防护型式,加强设计,加强施工建设管理。确保公路边坡稳定、安全、搞好环境保护,最终建设出一条条安全之路、生态之路、优美之路。
参考文献
杨芸,祝龙彪,城市生态支持系统指标体系研究―以上海为例「J.城市发展研究,2001,81