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公路边坡生态防护技术初探

发布时间:2021-04-15 10:38 人气:

  摘要:公路建设工程往往对原地形地貌存在巨大扰动,破坏了原路域的生态环境,加剧了水土流失的危害性,公路工程边坡的生态防护不仅能保证行车安全,还能起到美化环境的作用。文章介绍了公路半坡生态防护技术的优越性及其功能。

  关键词:公路边坡生态防护;景观功能;生态防护技术

  公路建设不可避免地要对道路通过地区的生态环境产生影响,主要表现为改变原地形地貌、扰乱土壤结构、破坏植物群落、降低生物多样性、影响局地气候、增加水土流失危险性等。边坡的开挖使地表植被遭到破坏,水土流失加剧;同时在坡度较大或构造不良的地方,还可能造成崩塌、滑坡等,给工农业生产和人民生活带来严重危害。如不对公路边坡实施保护措施,不仅公路自身的设施安全和行车安全得不到保障,还将对周边地区的生态环境带来不利影响。如何处理好公路边坡综合防护问题,使公路边坡与生态环境能够协调发展,是今后公路建设工程面临的一个重大的课题。

  一、边坡生态防护的优越性

  对于道路边坡防护设计来说,防护类型是多种多样的,有生物防护、坡面防护、砌石防护、锚杆防护、抗滑桩防护、挡土墙防护等等。生物防护主要就是在边坡上种植草丛或灌木或两者兼有,以减缓边坡上的水流速度,利用植物根系固结边坡土壤以有效减轻冲刷,从而达到保护边坡的目的。这对于一切适合种植的土质边坡都是应当首先选用的防治措施。生物防护还可以绿化环境和周围景观相协调,这也是一种符合环保要求的防护办法。生物防护具有施工工期短、造价低(生物防护的资金投入约为工程措施的1/3)等多种优点。但过去受多方面因素的影响如:新技术、新材料、思想意识等,限制了生物防护技术的推广应用。

  二、边坡生态防护的功能

  边坡生态防护主要是用植物或者植物和非生命的材料相结合的方式,代替纯工程防护方式,起到稳定边坡和防止侵蚀的作用。边坡生态防护的功能体现在以下几个方面:

  (一)边坡防护

  边坡防护是生态防护最基本的功能。合理的边坡生态防护能防治边坡水土流失、坡面失稳、塌陷或者滑坡等常见的病害。生态防护一方面是通过工程防护作为受力或施力框架来维持边坡的稳定性,另一方面是通过植被恢复来利用植物护坡功能来进一步稳固土体,同时植物根系起到加筋作用,防治坡面的破坏。

  (二)改善行车状况

  生态植被可以提高公路交通的安全状况,如通过视线诱导种植可预示或预告线型的变化;通过遮光种植可防止车辆夜间行驶对向灯光的炫目;通过明暗适应种植,当汽车进入隧道时,可帮助驾驶员缩短对明暗急剧变化的适应时间;通过缓冲种植,当车体与路外物发生冲击时,可降低车辆和驾驶员的损害程度。栽植的树木花草增加了地表植被覆盖度,拦截、抬升部分气流,消除风的动能,可起到降低风速、防止风沙危害的作用;覆盖的植物能减缓坡面温差及温度变化的影响,从而降低路表的温度,延缓沥青的老化,维持路面良好的使用质量。

  (三)景观功能

  公路边坡的开挖,使原来的自然景观遭到破坏。采用植被护坡技术可以较大程度地恢复被破坏的生态环境,生态防护使裸露的地表重新披上新装,生态防护和纯工程防护相比,由于植物婀娜多姿、丰富多彩的形态,使生硬的公路构造物景观充满生气,极大地丰富公路的景观环境。

  (四)生态功能

  生态防护可以作为公路构造物向周围环境过渡的缓冲带;植物群落可以成为生物的栖息地,也能逐渐恢复因坡体开挖而遭到破坏的生物链,使已破坏的生态环境得到最大程度恢复;从而有效降低公路建设对生物多样性的影响。

  植物对颗粒污染物具有吸滞和阻挡作用,能使空气中的部分颗粒物沉降下来。据称草坪的滞留尘埃的能力比裸露的土地大70倍。并且已知植物能吸收多种交通污染物质如CO、CO、NH、HS、SO等及大气中的金属和非金属粉尘;植物的吸声作用会有效减弱交通噪声,据北京园林科学研究所研究测定,20m宽的草坪,可减少噪声2dB。特别对于覆盖植被的路堑边坡,相当于隔断视线的声屏障,平均声障衰减量达到5~7dB;高速公路两旁的人工边坡用绿色的乔木、灌木、草合理搭配覆盖,加上公路两侧天然生长的乔木、灌木、花草及栖息的生物,形成一条人工与自然相结合的迷人的风景线。

  三、公路边坡生态防护技术

  (一)铺草皮

  铺草皮是将培育好的生长优良健壮的草坪,用平板铲或起草皮机铲起,运至需防护绿化的坡面,按照一定的大小规格重新铺植,使坡面迅速形成草坪的护坡绿化技术。其特点是:成坪时间短,护坡功能见效快,施工季节限制少。主要缺点是:基质配置不当,养分补充不够;坡面排水措施不足,基质保护不好;植物品种单一,采用的是平地绿化的草皮品种;养护费用高,前期和后期管理难度均较大。

  (二)湿法喷播

  液压喷播植草是将草种、木纤维、保水剂、粘合剂、肥料、染色剂等与水的混合物通过专用喷播机喷射到预定区域建植草坪的一种高效绿化技术。其特点是:机械化程度高、技术含量较高、施工效率高、种植成本低、成坪时间快、草坪覆盖度大、草坪均匀度好、质量高。喷播后的混合物在土壤表面形成一层膜状结构,能有效地防止冲刷,能在较短时间内萌芽长成植株迅速覆盖地面,以达到稳固边坡和绿化美化边坡之目的。其主要缺点是:坡体肥力不足,基质养分补充不够;坡面基质保护方式不当,未采取适当防冲刷和加强植物根系相互连接的措施;植物品种选择以草木为主,应选取耐贫瘠、耐干旱的灌木为主要物种;仅适用于普通土质边坡;前期养护工作量较大,尤其对寒冷地区,依然没有比较适用的植物品种选择来源。采用改进的液压喷播技术,则适用于风化及半风化的二、三类红砂岩边坡、煤矸石边坡、石质网纹层边坡。

  (三)客土喷播

  客土喷播护坡,是在边坡坡面上挂网机械喷填(或人工铺设)一定厚度适宜植物生长的土壤或基质(客土)和种子的边坡植物防护措施。其特点是可根据地质和气候条件进行基质和种子配方,从而具有广泛的适应性,适用于普通条件下无法绿化或绿化效果差的边坡。由于客土可以用机械拌和,挂网实施容易,施工机械化程度高,速度快,防护效果良好,基本不需要养护。植被的覆盖可使地表土壤免受雨水的直接冲击,并缓冲雨水的流速,阻止水流形成。在表土层形成盘根错节的根系,有效地抑制暴雨径流对边坡的侵蚀,增加土体的抗剪强度,减少空隙水压力和土体自重力,从而大幅度提高边坡的稳定性和抗冲刷能力,能够达到长期有效防护公路边坡的目的。

  (四)三维植被网

  三维植被网护坡是指利用活性植物并结合土工合成材料等工程材料,在坡面构建一个具有自身生长能力的防护系统。三维植被网护坡技术综合了土工网和植物护坡的优点,从而起到了复合护坡的作用。边坡的植被覆盖率达到30%以上时,能承受小雨的冲刷,覆盖率达80%以上时能承受暴雨的冲刷。待植物生长茂盛时,能抵抗冲刷的径流流速为一般草皮的两倍多。土工网的存在,对减少边坡土壤的水分蒸发,增加入渗量有良好的作用。同时,由于土工网材料为黑色的聚乙烯,具有吸热保温的作用,可促进种子发芽,有利于植物生长。

  (五)植被混凝土

  喷混植生植物护坡,是在稳定岩质边坡上施工短锚杆、铺挂镀锌铁丝网后,采用专用喷射机,将拌和均匀的种植基材喷射到坡面上,形成10cm以上厚度的具有连续空隙的硬化体,种子可以在空隙中生根、发芽、生长。植物依靠“基材”生长发育,形成植物护坡的技术。基材由种植土、混合草灌种子、有机质、肥料、团粒剂、保水剂、稳定剂、pH缓解剂和水等组成,其种植基材的配方是成功的关键,良好的配方能够在陡于1∶0.75的岩质边坡上既具备一定的强度保护坡面和抵抗雨水冲刷,又具有足够的空隙率和肥力以保证植物生长。其主要缺点是:基质配置不当;基质保护措施不足;未采取有效的防冲刷措施和加强植物根系相互连接的措施。该法喷射的基质在工后是直接裸露在空气中的,雨季施工,降雨会对基质产生冲刷作用,使基质越来越少,植物也就没有了生长的基础,造成边坡又恢复到裸露状态,使护坡失败。

  (六)砌石骨架植草

  砌石骨架植草护坡是指采用砌石在坡面形成框架,结合铺草皮、三维植被网、土工格室、喷播植草、栽植苗木等方法形成的一种护坡技术。这种方法不仅成本较高,而且容易受冻融影响,后期损坏时维修费用也较高。从与环境的协调性来看,人工痕迹十分明显,不宜大量使用。

  (七)土工格室植草

  土工格室植草护坡是在坡面上的固定展开的土工格室内填充改良客土(经试验,利用普通黏土,如果草种适当或利用天然野生草亦可迅速形成植被护坡),然后在格室内植草的方法。利用土工格室可为护坡植物提供较好的生长环境并防止雨水对坡面的冲蚀,对坡体还有一定的加固作用。优点是:施工迅速,容易与环境协调,没有圬工护坡的明显人工痕迹,对边坡有较好的稳定加固作用。缺点是:成本偏高。

  (八)植生带

  植生带是采用专用机械设备,依据特定的生产工艺,把草种、肥料、保水剂等按一定的密度定植在可自然降解的无纺布或其他材料上,并经过机器的滚压和针刺的复合定位工序,形成一定规格的产品。植生带制作的关键是草种配比。植生带护坡的特点是:植生带置草种与肥料于一体,播种施肥均匀、数量精确,草种、肥料不易移动;植生带具有保水和避免水流冲失草种的性质;草种成活率高、出苗整齐、建植成坪快;采用可自然降解的纸或无纺布等作为底布,与地表吸附作用强,腐烂后可转化为肥料;植生带体积小、重量轻,便于贮藏运输,可根据需要常年生产,生产速度快,产品成卷入库,贮存容易,运输、搬运轻便灵活;施工省时、省工、操作简便,并可根据需要任意裁剪。适合于坡度较缓、坡表平整的土质或砂土类边坡和已做工程加固(如方格混凝土肋)的石质边坡以及较低缓的石质边坡。缺点是:在未做窗格式混凝土肋的高边坡上不易锚固,且对植生带生产的质量要求较高。

  (九)布鲁特(Bluet)岩石边坡垂直绿化技术

  垂直绿化原理布鲁特岩石边坡垂直绿化技术是采用绿色罩面网对岩石边坡进行加固处理,防止表层岩石坠落危及行车安全的一种绿化技术,绿色罩面网自身亦具备景观效果。为达到长期绿化效果,需在边坡底部或马道上修建花池,在花池内栽种攀缘植物进行绿化。绿色罩面网的多孔性结构也为攀缘植物提供了支架,有利于植物的快速攀延,促进植物生长。一般选择生长快、绿期长、适合当地环境的绿色攀缘植物和藤本花卉,从而达到自然景观效果。其最大特点是:把植物的生存基质放在极易操作的坡脚或平台上,技术上得到了根本保证,既经济又易于附诸实施。景观效果与时俱增,后期效果好。

  四、结语

  公路边坡是公路建设中破坏最为严重的区域之一,为此,对其进行有效防护是公路生态恢复的重要内容。由于生态防护的防护效果突出,且具有较好的景观效果,它是公路边坡防护的主要形式。但每一种生态防护形式都有一定的适用范围和局限性,为此在实际应用中应本着因地制宜的原则,根据具体的工程特点合理选用合适的防护方式。

  参考文献:

  [1]王晓东.边坡绿化喷播技术应用[J].公路,2000,(4).

  [2]周德培,张俊云.植被护坡工程技术[M].北京:人民交通出版社,2003.

  [3]孙丙湘.道路绿化和美化工程[M].人民交通出版社.

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