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试论道路建设中边坡水土流失的防治措施

2020-10-26侯建国赵舜梅

甘肃科技纵横 2020年6期
关键词:排水系统水土流失

侯建国 赵舜梅

摘要:道路建设是重大民生工程,也是地区经济发展的基础设施。在道路工程建设规模不断扩大的同时,由于缺少科学规划、环保意识不强,在工程施工中出现了植被破坏、水土流失的问题。本文以道路边坡水土流失为例,分别从产生危害、治理现状和防治措施等方面展开了简要分析。本文首先概述了边坡水土流失对生态环境、道路工程产生的严重危害,随后列举了当前道路边坡水土流失治理中存在的一些问题,最后结合个人工作经验,分别从因地制宜选择边坡防护形式、重视道路排水系统建设等方面,就如何预防和治理边坡水土流失问题展开了简要分析。

关键词:道路边坡;水土流失;三维植被网;排水系统

中图分类号:U416.1+4

引言:随着绿色施工理念的推广,道路工程建设更加重视施工质量与生态保护的统筹兼顾。特别是对于一些山区的道路,本身生态环境比较脆弱,一旦出现水土流失问题,因为无人及时治理,除了会加剧生态破坏外,还会对道路工程、周边农田、水利设施等造成危害。在道路建设中,必须将水土保持、环境保护作为一项核心任务来对待。施工单位应当提前做好道路沿线的地质调查,设计科学的方案,在建设中做好边坡防护,最大程度上降低水土流失的发生概率。同时,对于已经出现的水土流失问题也要积极治理,尽快恢复生态原貌。

1 道路建设中边坡水土流失的严重危害

1.1对生态环境的危害

水土流失带来的最直接的危害,就是造成了区域性的生态破坏。由于植被遭到破坏,失去了固结水土的能力。在降雨天气下,雨水直接冲刷裸露的地表,泥沙随着雨水流动,水土流失现象将会越来越严重。周边一些尚未遭到破坏的植被,也极有可能因为土壤、养分的流失,生存条件被破坏,而造成更大面积的植物死亡、生态破坏。道路边坡的植被还具有防风固沙的效果,在植被遭到破坏后,容易产生大量的扬尘,也会影响空气质量。如果道路周边有河流、湖泊等水利设施,由于水土流失会裹挟这大量的泥沙汇入到河湖中,对水质与水生生物也会造成严重的影响[1]。调查发现,在一些道路水土流失情况较为严重的地区,下游河道因为泥沙淤积,已经出现了河道水位上升,防洪蓄洪能力严重下降的情况。

1.2对道路工程的危害

边坡具有保障路基稳定、维护道路质量安全的重要作用,如果边坡出现严重水土流失,这些保护作用就会失效,进而对公路本身的质量安全、使用寿命等造成负面影响。例如在一些雨水较多的地区,由于水土流失较为严重,路基裸露,雨水会直接灌入并长期浸泡路基。由于路基承载力降低,当有大吨位车辆驶过,就会造成路基的不均匀沉降,表现在路面上就是出现裂缝、唧泥等问题[2]。边坡水土流失治理不及时、不到位,道路工程过早出现严重质量问题,造成了建设资金的损失,也影响了区域交通便利。

2 道路建设中边坡水土流失的治理现状

2.1重视事后治理,忽视事前预防

水土流失带来的危害已经引起了施工单位的重视,但是在施工过程中,多数施工单位还是将工作的重点放在了如何对已经发生的生态破坏进行治理,而没有提前采取预防措施。這种管理理念带来的弊端十分明显:首先,在成本投入上,水土流失的事后处理要远远超出事前预防。按照“谁破坏、谁治理”的原则,施工单位应当对工程施工造成的水土流失及环境破坏负责。后期治理时,除了要恢复道路边坡原有的生态面貌外,还要投入大量的人力、财力,用于处理水土流失带来的其他附带影响。其次,水土流失易,生态恢复难。

2.2治理方式单一化,治理效果不理想

在道路建设中,水土流失的成因复杂,直接原因方面,主要是工程建设中破坏植被,岩石爆破等,造成原有的植被受到破坏;间接原因方面,也与当地的生态系统稳定性、气候环境等有关系。因此,在治理水土流失时,也必须根据现场情况,确定成因、制定计划,才能取得较为理想的治理成效。但是调查发现,大多数施工单位采取的治理措施较为单一,主要是在道路边坡位置培植草皮、树木,而忽视了生态系统稳定性。特别是对于那些环境脆弱、土壤贫瘠的地区,治理水土流失问题具有很大的难度,很多情况即便是投入了大量的成本,也难以取得理想的恢复效果。

3 道路边坡水土流失的防治措施

3.1因地制宜选择边坡防护形式

以往很多施工单位在加固道路边坡时,只追求边坡的稳固性,例如使用水泥砌筑等方式。虽然取得了比较理想的效果,但是也有很多的不足,例如成本较高,且保护周期短。因此,我们在进行道路边坡水土流失问题的预防、治理时,还必须对边坡防护的具体形式,进行科学选择。要充分考虑投资成本、防护效益、使用寿命、操作难度等多方面的因素,才能取得边坡保护的最佳效果。

3.1.1喷混植生护坡

该技术利用特制喷混机械将土壤有机质、保水剂、植物草本、粘合剂等混合干料搅拌均匀后加水喷射到岩石上,形成一层既保障植物生长发育而种植基质又不被冲刷的多空稳定结构层,从而达到快速恢复植被景观,改善生态环境的目的。这一技术的应用优势主要体现在:可以使用机械设备完成作业,效率较高。护坡工程采用的是锚杆加固和镀锌铁丝网覆盖的混合模式,提供了较大的抗拉力,对于边坡稳定、防止碎石滑落有显著作用[3]。在一些凹缓坡面种植灌木,既可以起到绿化效果,又能够通过灌木根系的作用进行水土固结,进一步提高了边坡稳定性。

3.1.2三维植被网

三维植被网是由多层塑料凹凸网和高强度平网复合而成的立体网结构。底层为一个高模量基础层,具有一定的弹性和强度,可防止植被网变形,并能有效防止水土流失。面层外观凹凸不平,材质疏松柔韧,留有90%以上的空间可填充土壤及沙粒,将草籽及表层土壤牢牢护在立体网中间。当坡面较破碎时,单纯依靠三维植被网的防护已不能恢复其稳定性或恢复效果较差。因此将镀锌铁丝网(或土工网)与三维植被网结合运用。目前该技术在边坡治理、堤坝和公路护坡中广泛使用。

作为现阶段道路边坡防护的一种主要手段,三维植被网的特点也十分明显:首先,防护性能优越。植被以灌木、乔木为主,这类植被的根系发达,生长几年后,根系逐渐与网、土石形成错综复杂的整体,一来可以固结水土,以供植物生长所需,二来可以防止泥沙、碎石滑落。有实验表明,在边坡角度为60°以下时,固土阻滞率可以达到90%以上。其次,植被网中的植物多样化程度高,地表草皮、低矮灌木和高大乔木相互搭配,生态系统更加稳定,水土流失防治效果更加理想。

3.1.3格构防护

格构防护是用混凝土、钢筋混凝土、钢筋混凝土格构+锚杆、浆砌块(片)石等材料,在边坡上形成骨架,对滑坡体中深层坡体起保护作用并增强坡体的整体性,能有效防止边坡在坡面水冲刷下形成冲沟,防止地表水渗人坡体和坡面风化,同时,提高坡面地表粗度系数,减缓水流速度,使得一般冲刷仅限于格构内局部范围。格构内喷草穴植灌木,提高了防护效果,同时美化了环境。格构防护适用于风化较严重的岩质边坡、坡面稳定的较高土质边坡和松散堆积体滑坡的治理。当公路两侧有绿化要求而又缺乏绿化用地或绿化用地的土质较差时(如硬质土或花岗岩风化砂土等),可以结合在格构内穴植灌木、平台上植乔木,达到改善视觉效果的目的。

3.1.4植生袋护坡

植生袋是一种由棉麻织成的、具有较大网眼的袋子,袋内装有混合了植物种子的土壤。在公路的边坡上,使用工具沿着与路面水平的方向,开挖形成多个台阶。在台阶上放置植生袋。一段时间后,袋内的植物种子萌发,植物根系会穿透袋子,在道路边坡上形成一个大范围的、致密的根系网[4]。这样既可以提高了边坡的水土固结能力,又能够发挥绿化效果。相比于普通的边坡防护技术,植生袋有一定的优势,例如植生袋的布置方便,抗拉强度高,不容易出现破裂的情况,使用寿命长。还有就是不需要喷洒草种,既可以节约成本,又精简了工序。此外,还可以结合各地的具体环境,调整植生袋内植物种子的类型,提高了这一防护技术的环境适应能力。

3.2加强地质勘察,做好详细规划

道路建设中水土流失的多发部位主要有高深路堑、路堤边坡、临时占地和取(弃)土场等。施工单位在开展道路建设前,需要安排专人进行地质勘察,根据勘察结果做好线路规划。例如,道路沿线应尽量少的穿过农业、林业用地,减少对农业、林业生态的破坏;尽量少的穿过风景区,避免频繁进行改道;避开河谷等低洼地带,避免积水导致公路工程质量受损。另外,在确定线路以后,还要根据勘察信息,提前做好水土流失的预防措施。例如上文中介绍的三种边坡防护方案,在适用环境、投资成本等方面均有差异,施工单位需要综合各方面因素,选择一种边坡防护方案。同时还要注意把握边坡防护的技术要点,兼顾边坡的工程效益、生态效益和经济效益。在预防为主的前提下,还要制定水土流失的治理方案,确保在发生边坡水土流失问题后,能够启动应急方案,第一时间对问题进行处理,避免水土流失区域的扩大化、危害的严重化。

結合边坡水土流失成因分析可知,除了道路施工中破坏原有植被导致的水土流失外,当地脆弱的生态系统和恶劣的气候环境,也是诱发水土流失的主要原因。这就造成了许多边坡加固和水土保持工程,投入使用一段时间后出现了质量问题,没有发挥显著的工程价值和生态效益。针对此类问题,施工单位在进行边坡防护设计时,还应当在追求水土保持效果的基础上,尽量延长边坡防护工程的使用寿命。可以尝试工程措施与生态措施相结合,例如喷混植生护坡、三维植被网等等,通过提高生态稳定性达到了增强了边坡水土保持能力,同时又能够延长使用寿命。

3.3重视道路工中排水系统的建设

通过调查以往许多发生边坡水土流失的道路工程,发现在道路两侧没有设置排水沟,或是虽然有排水系统,但是由于维护不当,已经出现堵塞等问题,无法正常发挥排水作用。在多雨季节,一些低洼路段,道路两侧的积水无法顺利排出,边坡长期被积水浸泡,岩土结构松动,失去了防护功能,容易发生水土流失。针对这类问题,在道路建设中应当注意排水系统的设计与施工。设置拦水带、截水沟,可以将坡顶汇水通过截水沟排放到其他地区,避免对道路边坡产生直接的冲击影响。选择合适的地方建立生态蓄水池,在雨季可以将多余的雨水收集起来,在干旱时节用于灌溉。完善的排水系统能够将雨水侵蚀的危害降到最低,将水土流失造成的危害后果降至最低。

结语:注重环境建设,加强环境保护己成为我国可持续发展战略的关键。因此,使公路在建设期和运营过程中水土流失减小乃至降到最低程度,使公路建设的经济效益和环境效益得以协调发展迫在眉睫。虽然现阶段施工单位对于水土流失问题的严重危害性已经有了较为全面的认识,但是由于处理方法不得当、预防工作不到位,在道路建设中还是经常遇到不同程度的水土流失现象。为了彻底杜绝此类问题,实现绿色施工,必须要通过提前进行调查与做好设计,制定完善的水土保持计划。同时也要采取三维植被网、格构防护等措施,提高道路边坡稳定性,切实保障边坡生态安全,延长公路使用寿命。

参考文献:

[1]王飞,王海燕,白子红.榆阳区水土流失治理中林业技术的推广应用[J].农村科学实验,2019(21):70-71.

[2]邓群刚.新中国成立初期的水土流失及其治理——以河北省邢台县为中心[J].兰州学刊,2019(7):147-148.

[3]陈琳,刘涛.高速公路水土流失防治效果评价研究——以赛果高速公路为例[J].工程技术研究,2018(1):212-213.

[4]周荣英,张海涛.“区域水土流失的治理”教学设计[J].中学地理教学参考,2018(14).

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