边坡生态防护在公路建设中的应用研究
2020-08-21
来源:小奈知识网
第36卷第28期 VoI_36 No.28 ・276・ 2 0 1 0年1 0月 山 西 建 筑 SHANXI ARCHITECTURE Oct. 2010 文章编号:1009—6825{2010)28—0276.03 边坡生态防护在公路建设中的应用研究 乔婷婷 摘要:从边坡生态防护的重要性出发,论述了生态防护的发展现状,研究了边坡生态防护的机理,详细介绍了边坡生态 防护的主要方法及植物选择,从而改善公路建设对生态环境的破坏作用。 关键词:公路边坡,生态防护,护坡功能,锚固作用,加筋作用 中图分类号:U417.1 文献标识码:A 1边坡生态防护的前景 止边坡坍塌、滑坡等危害。因此,为了避免土壤侵蚀的发生,延长 随着我国基础设施建设的发展,特别是高速公路的快速发 道路的使用寿命,减少交通事故,利用植物生态措施进行边坡防 展,推动了我国经济的繁荣。但是,在基础建设过程中,也使生态 护既经济又安全。而且,生物防护除了护坡功能之外,还兼有美 景观遭到了不同程度的破坏,改变了所在地区的自然地貌特征。 化与改善环境的功能。 公路建设将对生态系统产生五种生态学效应:阻隔效应、近效应、 2生态防护的发展现状 城镇化效应、小气候效应、公路交通环境污染效应。这五种效应 早在20世纪50年代,边坡生态防护就被日、美、德等国家应 不仅表现在人类活动区域的环境质量的下降,还将使公路两侧的 用在边坡防护工程上。日本的公路边坡生态防护和公路的修建 自然生态系统的生存环境质量下降,进而影响生态系统的稳定。 几乎是同时起步的,但早期的公路边坡生态防护,基本上采用在 生态防护是利用植被涵水固土的原理稳定边坡,同时又美化生态 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,成功 环境的一种新技术,它既可以防止水土流失、节约投资,又可以防 率较低。理论研究方面,国外学者也做了大量的研究工作。Ellison 和火山灰效应_6J,使得混凝土的内部结构得到改善,变得更为致 和纤维的新型道面混凝土更能有效防止裂缝的发生,明显提高道 密,从而提高了混凝土的强度。 面使用寿命,具有显著的军事、经济和社会效益。 2)聚丙烯纤维阻裂效应:适量合成纤维的掺入,可以在混凝 参考文献: 土中产生数以千万计的细小纤维,降低了混凝土表面析水与集料 [1]吴中伟.纤维增强一水泥基材料的未来[A].纤维水泥制品 的沉降,使混凝土中有害孔隙量大大降低,同时纤维可以承担部 行业论文选集(1965~1999)[C].北京:中国建材工业出版 分应力,从而可使混凝土因收缩而引起的应力减小,有着显著的 社.2000. 阻裂作用 J。可以说纤维的掺入减少了混凝土的原生裂缝,改善 [2]Parvis Soroushian,Siavosh Ravanbakhsh,P..Ccmtml of Plastic 混凝土的内部结构,并因而提高了混凝土的抗裂、抗渗、抗冻、耐 Shrinkage Cracking with Specialty Cellulose Fibers[J].ACI 磨等性能。 Materilas Journal,1998,95(4):60—70. 3)聚丙烯纤维与粉煤灰的复合效应:在混凝土工作性方面, [3]CECS 38—2004,混凝土结构耐久性设计与施工指南[S]. 纤维有增稠效应,降低了混凝土的流动性,而粉煤灰有减水作用, [4]GB『82—85,普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法[S]. 两者的共同存在可以弥补纤维混凝土流动性差的不足;在混凝土 [5]ASTM C 1202—05,Standard Test Method for Electrical Indiac— 的基材界面方面,聚丙烯纤维一基材界面往往比普通基材界面有 tion of Concrete’S Ability tO Resist Chloride Ion Penetration 更高的水灰比_8J,造成聚丙烯纤维一基材表面呈弱界面,这对强 [S]. 度不利,粉煤灰的掺入可以改善混凝土的界面,提高强度,弥补了 [6]王硕太,马国靖,朱志远,等.高性能道面混凝土配合比设计 纤维对混凝土强度的不足。纤维、粉煤灰复合混凝土充分发挥了 [J].公路交通科技,2007,24(4):59—60. 纤维、粉煤灰两者的优势,弥补了单方的不足,产生了1+1>2的 [7]徐至钧.纤维混凝土技术及应用[M].北京:中国建筑工业 超叠加综合效应。 出版社.2008. 4结语 [8]Henry G.Russell,H.Celik Ozyildirim.Revising High-Perfor— 室内试验和现场实践表明,在普通道面混凝土中单掺粉煤灰 rnaDce Concrete Classiifactions[J].Concrete International, 或纤维,都能提高混凝土的抗裂性和耐久性,而同时掺加粉煤灰 2006,28(8):43—49. Research 0n concrete oerformance for new pavement in cold areas ZI-IANGZhong-ling WANGFang-yan Abstract:The paper researches the new pavement high-performance pavement concrete which is adoptable for cold areas,undertakes the com— prehensive performance tests for the crack—resistance,the antifreeze,the nati—leakage,and the wear resistance,proves the mixture of coal ash or fiber can improve the crack—resistance and durability,while fiber and fly ash composite can enhance the pavement life span. Key words:airport pavement,fiber,fly ash,crack—resistance,durability 收稿日期:2010.06.12 作者简介:乔婷婷(1975.),女,工程师,山西省公路局长治分局勘测设计所,山西长治046000 磊 磊208月 乔婷婷:边坡生态防护在公路建设中的应用研究 ・277・ 和Cman-drake等学者通过观测昆士兰森林覆盖区在砍伐后的坡 4)多年生,生长快,绿期长,对地表覆盖能力强。 5)种子来源丰富,发芽力强,育苗容易并能大量繁殖,容易更新。 体运动,提出森林覆盖的坡体比草皮覆盖的坡体有更大的蠕动速 通过对砍伐区连续5年的监测发现树木砍伐区边坡的蠕变明显 度,森林加重的坡面负荷造成了边坡的失稳破坏;Gray(1974年) 6结语 边坡生态防护具有良好的经济效益、环境效益和社会效益, 大于森林覆盖良好的边坡。实践证明,植被覆盖良好的边坡比裸 是公路建设工程中可持续发展的重要对策之一。从国家经济发 露的边坡出现滑坡的频率要低得多。 展的全局性、长远性和可持续性出发,必须把生态环境保护与恢 然而在国内,由于成本等多方面的原因,只有少数边坡采用。 复放在国家经济发展的首位。在公路边坡生态防护中,我们要倡 最近几年,出于对生态环境的保护,生态防护技术逐步引起重视。 导先哲们“天人合一”的思想,实现人性化的自然理念,使生态恢 3边坡生态防护的机理 复工程与大自然景观达到完美的结合仍旧是我国未来公路建设 边坡生态护坡主要依靠坡面植物的地下根系及地上茎叶的 工作中的重中之重。作用护坡,其作用可概括为根系的力学效应和植被的水文效应两 个方面,植被护坡的机理如图1所示。 图1 生态护坡机理 3.1植物的护坡功能 植物根系有很好的固土能力,能增强浅层土的抗剪强度,具 有浅层加固作用。植被对坡面的保护作用反映在以下几个方面: 1)植物截留。2)减少径流。3)减少产沙。4)增加土壤人渗。 3.2植物根系的作用 1)深根的锚固作用。 植物的垂直根系穿过坡体浅层的松散风化层,锚固到深处较 稳定的岩土层上,起到预应力锚杆的作用。在植被覆盖的斜坡 上,植物相互缠绕的侧向根系形成具有一定抗张强度的根网,将 根际土壤固结为一个整体;同时垂直根系的浅层根际土层锚固到 深处较稳定的土层上,更增加了土体的稳定性。 2)浅根的加筋作用。 植物根系在土壤中盘根错节,使边坡土体成为土与根系的复 合材料。根系可视为带预应力的三维加筋材料,使土体强度提 高。 3)降低坡体孔隙水压力。 边坡的失稳与坡体水压力的大小有着密切的关系。植物要 通过其根系吸收水分、通过茎叶蒸发水分来维持生命活动。根系 吸收坡体内水分必然降低土体的孔隙水压力,进而提高土体的抗 剪强度。植物根系越深,吸收水分的范围越广,降低土体的孔隙 水压力作用的范围也就越大,越有利于边坡稳定。 4边坡生态防护的主要方法 植物生态护坡已经在公路、铁路、河道等边坡工程中使用,其 主要类型与适用范围见表1。 5边坡生态防护的植物选择 边坡生态防护工程中护坡植物的选择非常重要,边坡生态防 护的植物应满足以下要求: 1)适应当地气候,耐寒耐高温,抗旱性强,生存能力强。 2)对土质要求不高,耐瘠薄耐粗放式管理。 3)具有发达根系,扩展性强,成活率高,固土效果强。 表1 公路边坡工程主要生态防护技术方法 生态防护方法 主要特点及适用性 植生带防护技术 工艺简单,造价不高,适应性强,平原地区应用较多 施工工艺简单,造价低,土工网材料的吸热保温作用 三维植被网防护技术 可促进种子发芽,有利于植物的生长,显著提高边坡 稳定性,常用于高速公路高路堑防护 土工格室植草防护技术 土工格室能够为植物生长提供稳定、良好的生存环 境,且工艺操作方便,施工速度快 攀缘植物边坡防护技术 简单实用,覆盖效果好,常用于路堑边坡 钢筋混凝土框架与植 造价高但稳定性好,仅仅适用于稳定性差且难于绿化 被结合防护技术 的高陡岩质边坡和贫瘠土坡 湿式喷播技术 喷射功能大,效率高,省工省时,建植的植物均匀整 齐,绿化效果显著,用于高陡边坡强制绿化 改良土壤结构,能在高大边坡上为植物生长创造条 客土喷播技术 件,可有效减少因水土流失造成的灾害,资金投入较 大,但可以一劳永逸地保护环境,用于石质边坡防护 具有一定的强度来保护坡面,抵抗雨水冲刷,有足够 混喷植草技术 的空隙率和肥力来保证植物生长,但要加强对混合物 配方的研究,用于较陡边坡 岩石边坡TRS植被护 节省投资,控制水土流失,环境效益显著,同时可以降 坡绿化技术 低噪声和光污染保证行车安全,可在非高寒地区用于 软质岩石边坡或开挖的土质边坡 香根草生物边坡防护 能够控制水土流失和浅层的滑坡与塌方,有效解决生 技术 态环境问题,造价中等偏高,但能够产生巨大的环境 生态和综合效益 提高苗木成活率,固结土壤,防止水土流失,树木生长 干根网状护坡技术 速度快,成林早,造价低廉,同时兼有木材积蓄和生态 优化的间接效益,适用于各种边坡 植被混凝土护坡绿化 水泥使植被混凝土形成具有一定强度的防护层,可以 技术 一劳永逸地解决岩质边坡防护与绿化问题,适用于高 陡岩石边坡 把复合绿生肥料附着 能够为种子提供良好的水肥条件,在陡峭地土质边坡 袋技术 上,绿化效果好且施工简单方便 可以利用破碎裂隙发育的环境,因地制宜地保护和恢 人造植物盆防护技术 复生态环境,适用于不平整的石质边坡,石壁微凹地 形或者裂隙发育的环境 穴植营养钵技术 可降低造价,提高栽植成活率,适用于土质条件较好 且坡面稳定的路段 参考文献: [1]叶建军,许文年,王铁桥,等.南方岩质坡地生态恢复探讨 [J].水土保持研究,2003(10):28—30. [2]李旭光,毛文碧,徐福有.日本的公路边坡绿化与防护[J]. 公路交通科技,1995(2):42—43. 【3]Thomas B,Fischer.Transport oplicy making and SEA and SUS— tainability[J].Environmental Impact Assessment Review,2004 (8):24. [4]North Carolina’S Ecosystem Enhancement Program:Mitigation For The Future 2005 Transportation Research Board Annual Meetign[M].Submitted For Consideration for Presentation/ Publication.2005. [5]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. ・278・ 第36卷第28期 2 0 1 0年1 0月 山 西 建 筑 SHANXI ARCHITECTURt Vl01.36No.28 Oct.2010 文章编号:1009.6825(2010)28.0278—02 浅议国外水泥混凝土路面抗滑技术 毛国栋 摘要:对影响水泥混凝土路面抗滑性能的路面粗糙度,路面干湿状态等主要因素进行了分析,详细介绍了国外水泥混 凝土路面抗滑构造形式和目前几种主要的施工方法,以指导国内水泥混凝土路面施工,提高其抗滑性能。 关键词:水泥混凝土路面,抗滑性能,构造形式,方法 中图分类号:U416.216 文献标识码:A 随着公路里程的增加、交通量和行车速度的提高,公路交通 在干燥而洁净的路面上,轮胎与路面间的接触状态最好,具 事故已成为各方面关注的重要问题。公路交通事故的发生,虽然 有最高的摩擦系数,而在潮湿路面上,附着于集料表面的水膜将 与人、车、路、环境等诸多因素有关,但公路路面过滑仍然是造成事 使道路摩擦系数变小。雨天行车,车轮与路面的接触分为3个 故的主要原因之一。据日本《路面新设计法》所载,雨天交通事故 区。如图2所示,第一区,水楔区,轮胎与路面完全被水隔离;第 的87%与路面的滑溜有关,因此,路面抗滑是高等级、重要交通道 二区,过渡区,轮胎与路面有局部接触;第三区,接触区,水分基本 路实现安全、舒适、高速行驶的关键技术之一,必须予以高度重视。 上被挤走。轮胎与路面的接触不受水的影响。在此状况下,摩擦 力主要来自于第三区。 1 影响水泥混凝土路面抗滑性能的主要因素 1.1路面的粗糙度 大量实测资料表明,轮胎与路面间摩擦系数的大小,首先取 决于路表面的粗糙度,路表面的粗糙度由微观构造和宏观构造两 1.3路面滑溜性污染 路面的滑溜性污染是一个不可忽略的因素。长期干燥后的 路面,下雨开始时,积聚在路面上的尘土、橡胶轮胎磨损下来的粉 方面构成。在水泥混凝土路面中,石料由砂浆覆盖,暴露于路表 末、漏油点和工业粉尘(如粉煤灰)会形成一天然的润滑剂薄层, 面的程度很小,微观结构主要由细集料(砂)提供。砂的抗滑品质 恶化了轮胎与路面间的摩擦力。优劣取决于砂中可磨光成分和耐磨成分含量的高低。宏观构造 1.4路面覆盖物 我国的北方地区,冬季里常常被积雪覆盖,积雪白天因气温 是指面层凸凹所形成的粗糙状况,它是影响高速行车下路面抗滑 性能的一个重要因素,通常用构造深度作为衡量指标。 路面粗糙度对抗滑能力的影响见图1。 O 8 0。 回升而融化,路面变得潮湿,入夜后,气温下降,路面又被冻结成 冰,在冰雪道路上,轮胎与路面的摩擦系数极小;麦收季节和秋收 季节,公路上打场晒粮现象时有发生;公路运砂车辆撒砂现象十 亡==] 光滑 亡= 分普遍,由于砂石和农作物附着物存在,路面的抗滑性能明显降 低。 细、磨光 匕=竺=j 鬓 世 o-z 细、粗糙 黔 30 印 90 120 速度/km・h 图1 路面粗糙度对抗滑能力的影响 !+ +!. 1图2 轮胎在有水层的路面上的接触情况 1.2路表面的干湿状态 [6]张俊云,周德培,李绍才.岩石边坡生态护坡研究简介[J]. 水土保持通报,2000,20(4):18—19. [7]胡志宏,畅世锐.生态公路的实现途径[A].第四届亚太可持 续发展交通环境技术大会论文集[C].北京:人民交通出版 社。2005. [8]陈兵,李润生,甄晓云.云南元磨高速公路边坡生物防护 设计[J].昆明理工大学学报,2002(2):19—20. Application research on side slope ecological protection in road construction QIAO Ting-ting Abstract:From the importance for the side slope ecological protection,the paper indicates the development situation for the ecologncal pmtec— tion,researches the mechanism for the side slope ecological protection,and introduces the main methods or the sifde-slope ecological protection and plnta selection,SO as to change the damage role of the road construction on ecological environment. Key words:road side slope,ecological protection,slope function,anchorage effect,reinforced dfect 收稿日期:2010—06—27 作者简介:毛国栋(1978一),男,硕士,工程师,山东省济宁市招标投标监督管理委员会办公室,山东济宁272000