山区高速公路边坡生态防护技术探讨
2018-02-16杨国恒
杨国恒
(广西交通投资集团有限公司,广西 南宁 530022)
0 引言
生态系统的稳定运行是社会经济发展的基础,而山区高速公路建设对区域内生态平衡及物种多样性具有一定的冲击,且由于高速公路建设为线性工程,其往往需对已有生态区域进行切断措施才可以保证工程的顺利进行,从而导致环境维护与工程进行之间的冲突不断恶化,进而导致泥石流、边坡滑体等自然灾害的频繁发生。因此,结合山区高速公路边坡生态防护影响因素,对其生态防护技术的应用进行分析非常重要。
1 山区高速公路边坡生态防护指标
1.1 覆盖率
边坡植被覆盖率主要是指植物茎叶在边坡表面所形成的垂直投影的大小,在实际测量中可通过随机测量点的重复设置,利用其平均数值及整体植被面积的乘积计算表示实际边坡植被覆盖率。在一定区域内,边坡生态植物覆盖率越高,其抗雨水截流能力越大,即边坡生态植物覆盖率与坡面抗冲刷能力成正比[1]。《公路环境维护设计规范》的相关内容规定,公路用地范围内应保证填方边坡面积达到50%以上,而由于边坡地质、坡率、气候等因素对植物生长造成一定影响,实际施工过程中应维持边坡生态植物覆盖率在整体面积的61%以上。
1.2 抗冲刷及抗剪强度增加率
边坡表面若遭受长时间的雨水冲刷,则会对边坡完整性造成不利的影响。常见的边坡损害形式主要有裂缝、沟蚀、剥离等,其不仅对植物生长情况造成了不利影响,而且对边坡表面生态系统的稳定运行造成了阻碍。在实施相应的生态边坡防护措施时需对边坡抗冲刷能力进行检测分析,特别是当客土喷播等厚层基质喷涂技术应用于岩质边坡时,边坡抗冲刷能力主要依据坡面冲刷指数的计算确定,其主要为所测得的边坡坡面被冲刷面积与整体边坡面积的比。而抗剪强度增加率主要是边坡结构中含有植物根系土壤的面积大小,在实际计算中可利用含有植物根系土壤抗剪强度除以不含植物根系土壤抗剪强度,随后结合土工抗剪实验可确定具体的土壤抗剪强度。
1.3 生态性能
边坡生态性能主要考虑植物多样性、土壤重金属含量、土壤pH值、植物空间层次、植物种数、植物抗逆性等因素。
2 山区高速公路边坡生态防护技术实施
2.1 边坡生态防护技术实施原理
边坡生态防护技术主要是将工程力学、水力学、生态工程学等相关学科进行有机结合,然后在活性植被材料及其他工程材料的应用下,进行生态护坡系统的构建。生态护坡系统自身具有优良的支撑、组织、修复能力,从而有效避免边坡滑动、水土流失等风险,对于周边生态多样性具有非常重要的意义[2]。生态边坡防护主要依据植物根系与边坡土体之间的三维锚固联系,植物根系的垂直特性可以将边坡表层较松软的区域进行稳固,而其在边坡土壤风化残积层的根系蔓延,可以促使整体边坡土质凝聚能力有效提升。此外,植物自身的生物调节能力也可以促使边坡整体抗冲刷能力得到有效的提升,从而降低外部因素对边坡稳定运行的不利影响。
2.2 常见的边坡植被生态防护技术
在实际边坡生态防护技术实施过程中,需根据实际边坡地质特点选择合理的生态防护措施,本文以三维植物网、液压喷播、挂网喷播、植被毯等几种代表性的生态防护技术为例进行了分析,具体如下:
三维植物网主要是利用钢钉、U型钉等设置将三维植被网固定在边坡表面上。三维植被网主要为热塑性树脂材料,同时为了保证边坡防护效果的有效实施,可首先将边坡表面进行适当处理,然后再将三维植被网固定在相应的位置,随后依次进行涂层覆盖、草种播种、植被管理等过程。在实际施工过程中,三维植物网生态边坡防护技术操作较简便,其对于边坡土质的固定作用优良,具有良好的应用效益,但是由于三维植物网系统特点,其仅适用于坡率在1∶1.45左右性质较平稳的边坡。
植被毯主要是将植物纤维层与草种等其他混合物进行拌合后形成的三维复合草毯。常用的辅助材质主要有保水剂、水浆纸层、养土混合物等,植被毯可提高边坡土壤自身的防侵蚀能力,然后结合植物生长机制等成分的输送,为内部植被生长提供充足的养分。植被毯生态边坡防护技术主要适用于坡行较陡、地质较恶劣的情况,如岩石、陡坡等,其实际投入成本较低、且操作便捷,具有极其优良的效用。
挂网喷播主要适用于坡度在61°以上的石质边坡,挂网喷播在实际应用中可利用钢筋、锚杆、钢丝网等设施在边坡的适当位置进行合理配置,随后将适当比例的土壤稳定剂、植物种子、土壤稳定剂、水等物质进行均匀拌合,最后利用泥浆喷施的方式进行生态防护。挂网喷播方式应用过程中边坡内部植被生长效果较优良,其具有均衡的长势,对于边坡泥土流失具有良好的控制作用。与挂网喷播类似的是,客土喷播主要是将适当比例的水、植物种子、土壤稳定剂、覆盖料、肥料、添加剂等物质进行均匀拌合,然后利用喷枪等设施将其均匀喷洒到边坡表面。客土喷播的方式具有较为广泛的应用性,其不仅适用于岩质边坡,而且在土质边坡中也可以发挥良好的效用[3]。需要注意的是当客土喷播区域为土质边坡时,应控制边坡坡率在1∶1.22以下,且边坡高度低于5.8 m。客土喷播的方式工程造价较低,一经播种可以在极短的时间内形成覆盖率较大的草坪。
2.3 常见的边坡土壤设计生态防护技术
常见的边坡土壤设计生态防护技术主要为连续纤维加固喷涂技术、基质保护技术等。
连续纤维加固喷涂技术主要是利用专门的机械设备将连续纤维、沙质土进行喷施处理,两种物质交叉喷施的方式可以促使边坡表面形成一定厚度的混合物质,而这种物质就有一定的抗变形及粘附能力,然后结合植被毯、挂网喷播等厚层基质喷涂技术,对于岩质边坡具有较优良的生态防护性能。依照生态系统运行规律,单一植物防护具有极其优良的植物生长效率及水土保持率,但是由于整体生态系统并不完善,其后期运行效果较差,如易枯萎、耐寒性差、抗病能力差等,而连续纤维加固喷涂技术避免了以往单一植物防护措施的缺点,其根据边坡地质特点有效地采用了草、灌木、乔木相结合的防护措施,并结合当地植物生长特点对植物在边坡上的分布情况进行了合理配置,如植物高低、明暗、疏密等。通过不同生活类型植物的引入,促使边坡生态空间内资源得到了有效的应用,在维持边坡稳定运行的同时也提高了整体高速公路线路的美观性。
基质保护技术主要是利用无纺面料自身的抗冲刷能力对边坡整体进行有效维护,其在边坡表层的覆盖可有效降低边坡土壤流失概率,且无纺面料自身纤维绒材质在增加雨水渗入效率的同时,也可以为植物根系穿过提供有力的条件,便于边坡植被层的有效管理。目前边坡基础植被保护技术主要有基质表面单层、地表单层、基质表面与基质中多层、基质底面与基质表面双层等结构,在实际应用中可依据边坡地质情况进行合理选择,一般随着边坡地质硬度的增加需适当增加边坡无纺面料层数,如岩质边坡大多采用基质底面与基质表面双层无纺面料维护措施。现阶段边坡基质保护技术逐渐完善,目前已出现了聚乙烯与无纺面料结合的基质维护措施,取得了良好的成效。
3 生态边坡防护注意事项
在土壤设计生态防护技术实施过程中,相关工程实施人员应注意对生态学原理及社会效益等因素进行综合分析,建立长远的利益目标,为生态工程实施提供充足的资金支持。如在河北某地高速公路边坡生态防护过程中就将整体工程造价的4%以上的资金用于边坡防护工作。同时应在工程设计阶段综合考虑工期、运行稳定性、施工质量等做方面因素进行环保生态目标的建立,合理的生态施工技术应用也非常重要,施工设计人员可依据区域经济发展特点建立边坡生态防护专项技术档案,在遵循基础施工规范的同时,优先选择当地植被,本土植被不仅在边坡工程区域内具有良好的土壤、气候适应能力,而且与高速公路周边建筑设施协调性较高,从而保证施工工程与自然环境的协调共存。
4 结语
综上所述,现阶段山区高速公路建设过程中,生态边坡防护技术得到了有效的应用,其可以利用生物多样性有效提高整体边坡运行的稳定性,在实际应用中可根据边坡地质及周边生态因素合理选择相应的生态边坡技术,结合土壤设计防护及多物种生态搭建的模式,最大限度地提高边坡绿化效率,并为后期生态系统的可持续发展提供保障。
[1]张烈宁,吴 锋.高速公路边坡生态防护技术研究进展与思考[J].商品与质量,2016,11(12):81-84.
[2]黄星高.公路边坡生态防护的植物选择[J].工程技术:全文版,2016(50):169-170.
[3]李 雄,郭 鑫,张 勇.高速公路边坡生态防护施工技术[J].黑龙江科技信息,2017(5):238-238.