高速公路邊坡防護論文
時間:2022-07-04 05:47:00
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摘要:目前高速公路邊坡防護的形式已由傳統的圬工防護向生態防護發展。湖北省孝(感)襄(樊)高速公路建設提出“優質、生態、綠色、環保”的防護理念,引進了噴混植生防護技術。通過在該公路中的應用,介紹噴混植生防護技術的基本原理、施工工藝及應用效果,并提出有待進一步改進和探討的問題。
關鍵詞:高速公路噴混植生邊坡防護
近幾年,隨著環保意識的提高,我國公路建設部門對于生態防護越來越重視。土質邊坡已普遍采用了濕法噴播、三維網植草等技術來建植植被、固土護坡。土質情況較差的邊坡和巖石邊坡,由于缺乏植物生長的基礎,則往往采取漿砌片石、掛網噴錨等工程防護措施,不僅被破壞的植被得不到恢復,而且也影響了公路的生態環境及景觀。因此,如何既保證石質邊坡的穩定又能實現長久綠化,已成為公路環境保護和公路建設部門的焦點和難點。
孝(感)-襄(樊)高速公路跨越湖北省孝感、隨州、襄樊3個地區,全長243.51km,有大量高路堤邊坡和深路塹邊坡,挖方路基多為強~中等風化花崗巖和泥質砂巖,裂隙發育,巖石破碎。根據孝襄高速公路項目特點,湖北省孝襄高速公路經營有限公司提出“建設一條國內領先的優質生態環保高速公路”,即“優質、生態、綠色、環保”的建設目標。為了解決石質邊坡的穩定和綠化問題,公司引進了日本噴混植生防護技術,結合我省公路特點對噴混植生材料、施工工藝以及配套土木工程技術措施進行了系統的研究和試驗,在廣泛調查和分析研究的基礎上,尋找適合我省噴混植生的方式和方法。
1噴混植生防護技術優點
噴混植生防護技術是將客土(生育基礎材料)、纖維(生育基礎材料)、侵蝕防止劑、緩效性肥料和種子等按一定比例配合,加入專用設備中充分混合后,通過泵、壓縮空氣噴射到坡面上形成所需的基層厚度,從而實現綠化的目的。該技術的突出優點在于:
(1)以土壤結構改良為突破口,力求簡化公路植被養護管理。它是以經處理加工的樹皮、纖維、養生材料、植物種子與少量當地優質土混合,添加營養劑、粘結劑和土壤穩定劑制成客土,借助噴播機均勻涂噴于坡面上。
(2)由于客土的應用,為灌木和樹木根系提供了良好的生長基礎,能夠實現草、灌木合理的植物群落配比,達到建設后路域植被與自然植被融為一體的效果。
(3)噴播設備性能優良,使巖石坡面及不具植物生長條件的高大邊坡完全可能實現綠化。
(4)灌木根系可扎入巖石縫隙,固土護坡效果比草本植物更可靠,可較大程度地減少邊坡坍塌,節省維護費用,提高交通安全。
2噴混植生防護技術在孝襄公路的應用情況
2.1地區氣候特征
孝感、隨州、襄樊處于中緯度季風環流區域的中部,屬于北亞熱帶季風氣候。因受太陽輻射和季風環流的季節性變化的影響,氣候溫和,四季分明,光照充足,雨量充沛,無霜期較長,嚴寒酷暑時間較短。溫暖的氣候條件,良好的地貌特點,造就了優越的生態環境。
2.2孝襄高速公路邊坡條件
(1)邊坡形態特征孝襄高速公路有相當一部分石質挖方邊坡,其坡高從4m至35m不等;對無外傾軟弱結構面的石質路塹邊坡,允許坡率按《建筑邊坡工程技術規范》取值,根據實際經驗,在工程中多采用1∶0.75~1∶1.0;當挖方邊坡高度大于6m時,自坡腳往上按每個6m高度將邊坡分成幾級,在每一6m高度處設一寬2m的減重臺。
(2)邊坡地質條件大部分石質邊坡屬軟質巖邊坡,出露地層為砂巖、砂礫巖、變質巖、灰綠巖,風化程度不一,全風化~強風化,風化界線起伏較大。
2.3主要施工設備與材料
(1)主要施工設備噴混植生機、普通卡車、抽水泵、發電機、空壓機各1臺。
(2)主要材料
種子BPR混和植被種子,按冷暖結合、草灌結合、四季常綠的原則進行配種。
客土采用天然有機型培養土,由多種新型微生物菌群發酵而成,含有氮、磷、鉀及各種微量元素、生長激素,pH值6.0~7.0,飽和容重0.5~0.6t/m3。
穩定劑無污染粘結劑,采用高分子聚合物及天然植物加工而成,能將客土、養生材料、肥料、種子等緊密連接,形成一定厚度的噴播層,并與坡面粘接在一起而不下滑流失。
養生材料采用木質纖維,增加連接的強度,使噴播層穩定性增強,孝襄高速公路主要采用了無紡布。
肥料采用速效化肥及緩效有機肥,增加貧瘠邊坡肥力,提供植物生長所需營養。
水噴播用水,選擇無污染水源,就近吸取。
金屬網采用直徑16mm,網孔為5cm×5cm的金屬網。
錨桿掛鍍鋅網的錨桿采用直徑16mm,長度80cm的鋼筋。
2.4施工工藝
(1)清理邊坡將容易滑落、影響邊坡穩定的巖石處理掉,使坡面盡可能平整以利于噴混植生施工,同時增加坡面綠化效果;對于光滑巖面要通過挖掘橫溝等措施進行加糙處理,以免客土下滑。
(2)打設錨桿錨桿為直徑16mm以上的螺紋鋼,長80cm。錨桿數量為25根/100m2。錨桿用水泥砂漿加固。
(3)掛網施工掛網施工時采用自上而下放卷,相鄰兩卷鍍鋅網分別用綁扎鐵絲連接固定,兩網交接處要求有20cm的重疊。
(4)鋼筋輔助固定根據鐵絲網與坡面的接觸情況,對坡面不平整處,適當打入長20~30cm、直徑12mm的輔助錨桿,以使鍍鋅網貼近坡面。
(5)配制客土材料將粘土打碎過篩,然后將粘土、鋸末、谷殼、水泥、肥料、植物生長劑、土壤穩定劑等充分混和,攪拌均勻。
(6)噴混植生選用專用噴混植生機,設備就位后,調節輸送泵壓力、出風量,使混合料均勻噴射至坡面,自上而下分兩次實施噴播,第一次噴播厚3cm,待客土穩定后(10~20min)再噴播第二次至設計厚度,噴播時在巖性破碎、巖質堅硬坡段噴層厚度可適當增加。
(7)養護管理初期養護需加蓋無紡布,30~45d后待草苗長到一定高度時揭布;后期養護時若天氣長期持續干旱則應適當予以澆水養護。
3應用效果
3.1綠化效果
孝襄高速公路的噴混植生施工完成后,通過對未成活的進行補噴,邊坡綠色植被覆蓋率與可綠化面積之比達到90%以上,基本可以達到1年中8個月以上的常綠效果。
3.2抗雨水沖刷效果
在孝襄高速公路第8合同段噴混植生坡面上進行的試驗表明,在草坪植被與基材的共同作用下,基材的抗侵蝕性進一步增強。從施工2個月后測試的基材在雨強為100、150及250mm/h時的基材累積流失量,可以看出隨著雨強的減小,基材的累積流失量顯著降低,由于草坪植被的作用,雨強小于100mm/h后基材就不會出現流失。隨著時間的進一步延長,草坪植物的根系會縱橫交錯,起到增加土體內聚力,提高土體的強度,穩固邊坡體的作用。
4有待進一步改進和探討的問題
4.1基質配比問題
噴射基材的配比是噴混植生中最基礎、最關鍵的一步,也是所有工序中的重點和難點之一。如何使植物度過漫長的旱季,除選擇適宜的植物品種外,基質的配比十分重要。
在工程實踐中,在基質方面主要存在兩大問題值得進一步探討。一是基質板結(施工1~2年后)導致植物持續生長困難,覆蓋率降低;二是基質剝離、脫落。如何選擇適應本地區(氣溫、年降雨量)基質原材料的配合比,解決基質的穩定性與通透性這一對矛盾是目前噴混植生生態防護的重要課題。
4.2植物的選擇和配比問題
(1)若選擇單一的草本植物,綠化效果很好,但固坡效果不理想;若選擇灌木植物,短期內綠化效果不理想,且基質初期養護時間過長。為了達到綠化和邊坡穩固的雙重效果,一是要選擇不同季節的草本植物,二是植入一定數量的灌木植物,這就提出了各類草籽混播的問題,即各類草籽的比例是多少,也就是說,單位面積內各類草籽撒布量的合理性有待進一步探討。
(2)本地野生草種應用較少,目前邊坡綠化施工中主要采用外來草種,然而外來草種在本地的抗逆性、適應性和危害性有待進一步探討。若能利用本地野生植物品種特別是本地的野生藤本植物,不僅解決了外來草種的不足之處,而且對邊坡的景觀及其穩定性都有積極的效果。
5結語
噴混植生技術在孝襄高速公路上的應用取得了一定的綠化及防護效果,但植物生長情況,如成活率、地上地下生物量、植物群落的優勢度、客土厚度、基質材料的配比等有待進一步的試驗研究,噴混植生施工方法的適用條件、植物種類選擇及用量有待進一步的改進。
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