边坡是路政建设沿线的重要组成部分[1]。边坡生态防护是在保证结构稳定性的基础上修复破损的生态环境。分析高速公路边坡的生态防护技术及设计理念,对生态防护技术在边坡的应用具有重要作用。文章以某高速公路边坡为例,具体分析边坡生态防护设计方案的选择意图,解读生态防护对高速公路边坡防护治理的重要性。1边坡生态防护技术边坡防护在满足稳定性的基础上,应积极采用新结构、新技术、新材料,固化与绿化相结合,以此促进边坡的生态恢复,维护生态系统。文章对高速公路边坡主要的生态防护技术进行简要总结。1.1生态挡墙生态挡墙是通过采用基本单元预制构件(加筋格宾笼、不同结构砌块等)进行现场拼装,使整体外形适应空间布局,在预制构件内部或表面填充土壤,以满足植物草种生长环境[2]。生态挡墙主要包括加筋格宾笼挡墙、荣勋挡墙、自嵌式挡墙等,其构件加工流水化程度较高,预制构件拼接整体性好,在实现边坡绿化绿化的同时,模块化结构也可以有效改善边坡景观,达到良好的生态效果。加筋格宾笼挡墙结构[3]属于“土石-钢”复合结构,其外观柔性良好,钢筋骨架采取铰接方式连接,套笼整体结构稳定,骨架各点位抗拉强度基本一致,构件个体抗压强度较好,适用于坡度小于70o的边坡,实施效率高,结构稳定性优良,复绿效果好。荣勋生态砌块挡墙[4]采用PP或钢塑类土工格栅,属于刚性筋式,砌块与土工格栅由卡锚固定。植物生长在与土体直接连通的砌体孔洞中,适宜种植的植物直径不大于11 cm,基本满足一般植物生长空间需求,且植物根系直接生长在砌块背后的土体,在正常生长的同时有利于挡墙的牢固。自嵌式挡墙是“砌块+插销+砌块孔填灌碎石+碎石反滤+土工布反滤+纤维织造土工格栅+回填土”组成的整体结构,采用纤维织造土工格栅,属于柔性筋式,砌块与土工格栅之间采用插销棒以及在砌块孔内填灌碎石两种措施进行连接,保证整体牢固。植物在砌块的孔洞中生长,从而实现绿化效果。1.2土工材料护坡土工材料主要包括三维土工网垫、土工格室、土工格栅等,土工材料护坡是将土工材料固定在坡面,通过上部牵引以及堆砌两种方式形成结构挡墙,并保证土工格室结构层以及整个边坡坡体的稳定,在结构体内完成植草、洒水养护的生态防护技术。适用于坡面稳定,坡面完好,坡底承载力稳定,坡比1/0.8~1/0.3的边坡。1.3植生基材护坡植生基材护坡是通过将种植土壤、纤维、绿化基材、草种等按比例配比均匀混合成浆体,通过液压、高次团粒等技术,将植生基材喷射到边坡并覆盖无纺布进行定期浇水养护的生态防护技术,主要包括液压喷播、高次团粒喷播、厚层基材喷播等。1.4骨架结构护坡骨架结构护坡是指在满足边坡骨架设计强度的基础上,在骨架结构内添加客土、植物草种、肥料及土工纤维等复合材料进行绿化。骨架结构护坡包括钢筋框格悬梁、浆砌片石骨架结构、SNS主动防护网等,钢筋框格悬梁绿化技术采用锚杆将一定规格的悬梁和框格连接成整体,使悬梁上的力从锚杆传到石壁,形成定向牵引力稳固坡面挡墙,向悬梁框格内添加客土、植物草种、肥料及土工纤维等复合材料。浆砌片石骨架植草护坡是采用浆砌片石和水泥砂浆砌筑,在边坡坡面组成框架结构,在框架结构内铺草皮、撒播草种或放置植生袋绿化,对填方边坡采用撒播的方式来撒播草籽,对挖方边坡采用喷播植草技术。1.5生态混凝土生态混凝土包括植生混凝土结构护坡、混凝土砌块生态护坡。植生混凝土结构护坡是指在大孔无砂混凝土结构体内填充有机质肥料,并在结构体表面覆土撒草籽或铺草皮,从而达到生态防护的目的。植生混凝土结构如图1所示。混凝土砌块生态护坡是混凝土工程构建生态体系的主要形式,将混凝土材料用现浇技术、铰接技术营造出植草空间,提高边坡稳定性的同时美化岸坡景观。10.19301/j.cnki.zncs.2022.11.031.F001图1植生混凝土结构2边坡生态防护技术设计高速公路边坡生态防护技术选择时要遵循“稳定性原则”及“生态循环原则”。边坡稳定性决定着公路安全,边坡在进行防护时需要优先考虑边坡稳定性,对影响边坡稳定性的因素展开细致研究,以满足结构的设计强度与整体稳定。将绿化和自然环境相结合,使生态效益最大化。选择绿化物种时,充分发挥植物外观属性以及生态功能,尽量选择乡土植物,以保证生态环境稳定。选择边坡生态防护技术的选择应根据以下情况进行选择。2.1边坡为土质边坡对土质边坡,生态防护技术的选择要根据属地的地形地貌条件、土质结构及降雨情况等综合考虑。在降雨量充沛地区,可以选用挡墙、框格梁、骨架结构等支护主体来进行防护,减少降雨对坡体的侵蚀。当土质边坡坡度平缓,可以选用简单的植草护坡或喷射植生基材等防护措施。当土质边坡较陡或土质疏松的情况下,可以选用骨架结构护坡体系或生态混凝土结构进行防护。2.2边坡为岩质边坡对岩质边坡应从岩质边坡的坡度、岩土体性质、节理发育、风化程度、稳定性等因素来考虑。当岩石硬度高,节理发育较少,坡度较缓可选用单纯的喷射厚层基材防护方法;坡度较陡可选用挂三维网喷射植生基材技术;岩质边坡有破碎岩石,应选用落石网工程或选用挂网喷播技术;当破碎岩块较大,且山体与破碎岩体接触面较少时,可用锚杆进行加固,以保证岩质边坡的稳定性,并通过喷射植生基材进行植草复绿。节理发育,且表面易风化的岩质边坡,可以选用喷射混凝土植草技术。对整体岩性易风化的岩质边坡,选用挂网喷播技术或挂网喷锚技术。对于全风化岩或者软岩,其稳定性较差,应选用钢筋框格悬梁技术或挂网喷锚技术。2.3边坡为土石混合边坡。土石混合边坡,当边坡较稳定,且坡度较缓时,可选择喷播技术;对于边坡坡度较陡,且质地松软的混合边坡,可以先对边坡采用挡墙、框格梁或骨架结构的主体进行加固,再选用挂网喷播技术。3某高速公路边坡生态防护设计方案3.1工程概况项目拟将双车道匝道单侧扩建为双向四车道,全长约0.43 km,按照双向四车道一级公路标准建设,道路全线采用沥青栓路面。以样本项目中路堑边坡ZK1为例,该路堑边坡地处低缓丘陵,地形起伏较大,坡体地面标高约25.0~50.0 m,左自然坡角最大约35°,右自然坡角最大约45°。山体植被多为橄榄植物,坡顶建设有信号塔。ZK1横断面如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.11.031.F002图2ZK1横断面3.2生态防护设计思路以“因地制宜、经济适用”为原则,贯彻“环保、舒适、和谐”的先进理念,采取“坡脚支挡、坡体加固、坡面防护、综合治水”相结合的方法,开展综合设计,确保边坡稳固,采取“防、排、截、输”的综合措施进行自然降水与径流的防治设计。一般路堑边坡坡率值根据各个坡体地质条件确定,包括边坡岩土层分布特点、结构面产状、节理裂隙发育程度、边坡岩体类型、岩体完整性。参照沿线已有人工边坡,路堑边坡坡率值如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.11.031.T001表1路堑边坡坡率值序号风化程度坡率1微风化岩1/0.5~1/0.32中风化岩1/0.5~1/0.753强风化岩1/0.75~1/14全风化岩1/1~1/1.255坡残积土1/1.25~1/1.5样本项目边坡为土岩混合边坡,坡体残积粉质黏土,全、强风化层较厚,植被发育。边坡上部由覆盖层残坡积土及花岗岩风化层组成,在土体含水量饱和状态下易软化、崩解,结构强度降低,应强化防水、排水措施,提升结构间连接强度。3.3生态防护技术确定及依据根据前期勘探结果,对边坡进行防护时,根据地形的变化情况应设置堑顶截水沟,边坡平台设置平台截水沟,坡面设置排水孔。若受用地范围的限制,需要收陡边坡时,先对坡体进行稳定性验算,根据结果采取必要的防护措施。降雨量较多情况下,土质及混合土质边坡易被冲刷、拉槽,导致流土流泥病害。为防止坡面受雨水冲刷影响,一般采用植物防护,使植物在坡面形成生态保护层,减少雨水在渗流和表面径流过程中对土体的损害。也可以采用分割受水面积、减缓雨水流速以及引排坡面水的措施来保护坡面,如搭建各种类型骨架、框架梁护坡等。在强、弱风化岩质和坡率较陡的边坡,普通植草不易成活的情况下,以喷混植草、客土植草和培土植草为主要技术手段。对土质及混合土质边坡进行防护工程时,尽量采用预制构件吊装或人工与吊装相结合的方式进行防护框架搭建。对岩性差且需要加固的边坡,采用格梁、框梁等坡面预制件作为边坡传力的结构形式。4边坡生态防护问题及发展趋势边坡的生态防护技术存在一定问题,如边坡植物物种选择单一或物种选择不合理、没有建立良性的生态系统等。此外,设计过程中对影响边坡稳定性的因素(如地形地貌、土质结构等)考量有待补充。需要对边坡植物进行合理的选择与配置,如选用乔、灌、藤、花、草相结合的方式,通过分段、分区种植不同种类、不同颜色的植物,丰富植物在“恢复生态体系”中的饱和程度及多样性,将植被与公路、铁路等边坡治理相结合,提升人工植被与原生地质情况的结合度。5结语边坡生态防护技术作为绿色、环保、经济的实用防护措施,植被根系对壤土层及人工构件内的填土提供了良好的“固结”效果,提升了边坡的稳定性,达到了固坡的目的,此外,植被还可以吸附过往车辆及自然风带来的空气污染物(如颗粒物、粉尘等),净化空气,提高空气质量。目前边坡生态防护技术还处于发展阶段,未见具体研究性成果表明生态防护技术为属地环境、空间状态带来的生态效益,对于如何合理选择防护方式以及配置植物物种,仍然需要给予相应的研究。随着边坡生态防护技术日趋成熟,该技术的应用也会越来越广泛。
使用Chrome浏览器效果最佳,继续浏览,你可能不会看到最佳的展示效果,
确定继续浏览么?
复制成功,请在其他浏览器进行阅读
复制地址链接在其他浏览器打开
继续浏览