高速公路绿化技术专题.doc
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1、高速公路绿化技术专题摘要:关键词:1绪论1.1基本概况高速公路是指能适应年平均昼夜小客车量为25000量以上、具有特别重要政治与经济意义的、专供汽车分车道高速行驶并全部控制出入的公路,是现代化公路运输中新型的运输载体,也是国民经济发展到一定阶段的必然产物川,在国民经济中发挥着重要的作用。随着高速公路建设规模的进一步扩大,公路交通条件的改善,大大促进了人们的物质、文化交流,加快了信息的传递,缩短了人们的时空观念,扩大了人们的活动范围。但同时人们在享受现代物质文明的过程中,对因公路建设与使用而引起的水土流失、废气、噪声、烟尘等环境污染现象也越来越重视。人们对公路建设的要求不再局限于其使用功能上,而
2、是要求公路应及周围环境相协调,达到“安全畅通、舒适悦目、消除疲劳、保护环境”之目的。由此,近年来高等级公路的绿化、美化技术迅速成为新时期公路设计组成部分中的一个重要课题。高速公路的绿化与生态学、环境学、生物学、美学、自然地理学与路桥工程及历史、文学、艺术等科学领域都有密切的联系。它的主要作用是分隔交通、保持水土、美化环境,为司乘人员创造一个安全、舒适、丰富多彩的旅途环境。对于防止水土流失、减轻污染、稳固路基、保障行车安全等有着极为重要的意义。然而,高速公路边坡生物防护技术的实施与研究在我国尚处于初级阶段,有着十分广阔的发展前景。沿路边坡是对路面起支持保护作用的有一定坡度的区域。可以说,边坡既是
3、人类改造自然的成果,又是破坏自然的“伤口”,同时也是公路生态及景观建设、融公路于自然的桥梁。边坡是公路的重要组成部分,起着保护路基,延长公路使用年限与畅通安全的重要作用。高等级公路车流量大,车速快,对边坡的坚固、持久与耐用性能要求更高。在高速公路挖、填方施工中,边坡上原有地貌及植被遭到破坏一旦受到雨水冲刷、侵蚀,就会造成水土流失、塌方甚至滑坡,破坏路面,堵塞交通。所谓植物防护是指利用植物对边坡进行植被恢复措施,建立一个新的植物群落,以期达到恢复生态环境,治理水土流失之目的。也指以环境保护与工程建设为目的的生物控制或生物建造工程,还指利用植被进行坡面保护与侵蚀控制的途径及手段。随着人们对植被与侵
4、蚀之间的因果关系以及对植被坡面保护作用的认识的不断加强,使植被越来越成为控制侵蚀与稳定斜坡的一个有效途径。应用绿色植物护坡,不但能有效地防止坡面裸露、断裂及变形,减缓径流,降低雨水冲刷,保护坡脚、路基、路面,而且能降低与消除汽车尾气、噪音污染,净化路域空气,形成一个洁净、舒适、环保的行车环境。对充分发挥公路的效益,保护公路环境都具有重要的意义。1.2国内外研究现状随着我国公路建设的飞速发展,高等级公路边坡植物防护系统研究日渐引起公路部门的重视。边坡植物防护设计是高等级公路设计的重要内容之一,需根据公路等级、降雨强度、地下水、地形、土质、材料来源等情况综合考虑,合理布局,因地制宜地选择实用、合理
5、、经济、美观的工程措施,确保高等级公路的稳定与高速行车安全,同时达到及周围环境的协调,保持生态环境的相对平衡,美化高等级公路的效果。公路的植物防护是公路建设的一种趋势,是今后公路建设发展的方向。国际上,很多国家己致力于这方面的研究,例如日本、美国,加拿大,瑞典等国近二十年来经过专门的设计机构与专业研究人员进行了较深入、较全面的研究后,己制定处出较完善的设计、施工规范。有的研究已开始将水对边坡的侵蚀冲刷定量化。根据降水侵蚀力系数,土固有的侵蚀性参数、地形分类及侵蚀控制参数等计算边坡上的平均流失,从而更科学地选择合适的边坡防护措施。Eillison提出击溅板得出雨滴的击溅侵蚀公式:G=K*V4.2
6、2*d*1.07*i0.05(G:侵蚀量;V:雨滴下降速度;d雨滴直径;i:降雨强度;K:系数),开创了植物防护定量研究的先河,以后经多人的努力,如50年代美国学者Wischmeiere.W.H与simithD.D等人利用美国35个土壤保持试验站8250个休闲小区的降雨侵蚀实测资料,进行了降雨量、降雨动能、最大时段降雨、前期降雨以及各种复合因子及土壤流失量的回归分析,最后得到一个通用土壤流失方程式,至今在国际上广泛采用。同时许多国家都针对各自国家或地区的不同情况,确定最佳参数,推导土壤流失方程式,取得了丰硕的成果。日本、美国等国家在设计规范中明确了防护设计与公路园林的设计重点、原则与具体措施,
7、如日本高等级公路设计规范(日本道路公团,1983,4)中,比较大的篇幅对护坡的方法、分类、方案设计以及公路园林设计的基本原则,不同物种在本地区的适应性均作出了详细的规定,具有很强的设计指导性。在边坡防护的系统设计中,国际上特别是发达国家尤为重视植物防护或植物及污工防护相结合的方法,以期达到同时发挥防护及美化的作用。目前,在国外,存在有两种不同模式绿化工程技术,以欧美为典型的高养护型一湿式喷播快速植草技术与以日本为典型的高投入型一客土及厚层生长基础喷播技术。如:客土喷播技术在京城五环高速公路山体绿化工程应用的成功。在此方面,我国还处于探索与试验研究阶段。各地工程实践水平不一,形式多样。一般地,我
8、国现阶段高速公路基本思路可概括如下:一是在保证边坡稳定的前提下,边坡尽可能采取植被防护方法。根据国发200031号文件“国务院关于进一步推进绿色通道建设的通知”的指示精神,绿色通道建设要与公路、铁路、水利设施建设统筹规划并及工程建设同步设计、同步施工、同步验收。二是遵守交通部颁发的公路绿化美化“GBM”工程标准,并参照国内外的公路绿化的具体做法。首先要确定绿化、美化路容,恢复生态平衡的总体规划原则,充分利用乡土树种,结合沿线各地地理特点,因地制宜,合理编制施工方案,搞好公路植物绿化。随着我国公路等级与人们生活水平的提高,路基边坡防护日渐引起公路部门的重视。在我国多年的道路工程实践中,积累了不少
9、防护及加固技术的经验。但总的来说,由于诸多原因,我国公路的环保技术研究远远不能适应当今高速公路发展的道路建设要求,同时关于边坡冲刷防护、交通环境美化进行的综合设计也鲜为报道。随着人们环保意识的增强与生活质量的提高,针对高速公路边坡植物防护得到了越来越多的重视。国内近些年最通常的实践是在适宜植物生长的土质边坡、根据土壤、气候特点栽种花草树木,既可防风护坡,恢复因建路而破坏的生态平衡,美化环境、吸收尾气、诱导视线,还可防止暴雨对路基边坡的击溅冲刷,但就整体而言,植物防护在融于自然方面做得不够。另一方面,我国在高速公路植物防护方面也开展了大量研究。西北水保所在引用美国通用土壤流失方程式方面取得了一系
10、列成果。贵州毕节公路段做过公路绿化效应及山区公路水毁防治的研究,北京市公路管理处作了一系列公路绿化设计研究,河南省交通厅及天津大学联合完成了”土工合成材料在郑洛高速公路护坡工程中的应用及绿化研究”,交通部科技信息所环保部分别在昆(明卜曲(靖)路,楚(雄卜大(理)路实施了”生物防护及景观再造工程”等等,取得了较好的防护效果。同时由于各处工程项目的地理气候差异性,以及公路植物防护及园林专业的交叉相容,导致了防护物种与设计方案的千差万别,这就需要根据不同地区用于公路防护的植物类型及特性,确定最佳边坡防护设计方案。2 裸露坡面绿化技术2.1基本概况高速公路的绿化由中央隔离带绿化、边坡绿化与互通绿化组成
11、。中央隔离带内般小成行种植乔木,避免投影到车道上的树影十扰司机的视线,树冠太大的树种也小宜选用。隔离带内叫种植修剪整齐、具有丰富视觉韵律感的大色块模纹绿带,绿带中选择的植物品种小宜过多,色彩搭配小宜过艳,重复频率小宜太高,节奏感也小宜太强烈,般叫以根据分隔带宽度每隔30一70米距离重复段,色块灌木品种选用3一6种,中间叫以间植多种形态的开花或常绿植物使景观富于变化。边坡绿化的主要的是固土护坡、防止冲刷,其植物配置应尽量小破坏自然地形地貌与植被,选择根系发达、易于成活、便于管理、兼顾景观效果的树种。互通绿化位于高速公路的交叉日,最容易成为人们视觉上的焦点,其绿化形式主要有两种:种是大刑的模纹图案
12、,花灌木根据小同的线条造开呀中植,形成大气简洁的植物景观。另种是苗圃景观模式,人工植物群落按乔、灌、草的种植形式种植,密度相对较高,在发挥其生态与景观功能的同时,还兼顾了经济功能,为城市绿化发展所需的苗木提供了有力的保障。高速公路中不论是填方路基还是挖方路基都具有较长的边坡,坡面为自然状态,表层活,易受冲刷,水土流失严重,如何进行边坡的防护是迫切需要解决的问题,采用浆砌片石或水泥混凝土等构造物进行防护处理,包括水泥网格防护,浆砌片石防护,不但造价高,应用范围有限,而且影响公路生态环境与自然景观。采用绿化植物栽植对边坡进行防护,不但可以保持水土,稳定边坡,而且恢复了因修路而破坏的路域生态,创造出
13、很多优美的公路景观,大大降低边坡的防护成本,随着植物的生长,植物越来越茂盛,防护作用越来越大,可节约大量的养护经费。综合来说,边坡绿化的功能主要表现在以下三个方面。首先,边坡绿化起到的作用是固土护坡,提高边坡的稳定性。公路边坡所受的上壤侵蚀就是水土流失,即在水力作用下,边坡土壤表层及其母质被侵蚀、搬运与沉淀的过程。降雨时,边坡不断经受降雨的袭击,一部分水自然下渗,一部分水在边坡汇集成径流,径流在土壤颗粒表面产生剪力,当这种力达到能抵消土的抗侵蚀能力时,土壤颗粒即被径流带走,从而发生水土流失。植物对边坡的保护,主要表现在拦截雨水、减缓径流与固结土壤三个方面。在边坡采取植物防护措施,种植灌木、草坪
14、及其他地表植物后,就可有效的防止水土流失,植物具有致密的地表覆盖层与在表土中有絮结的网状根系,因而具有良好的固土作用。植物的地上部分(植物的茎叶及枯枝落叶层)具有对水的缓冲作用,可有效的减轻雨水对地表的直接打击,从而减少坡面侵蚀,防止水土流失。植物的网状根系可以通过分泌的有机质将土壤紧密地粘聚在一起,使土壤成一个加筋的整体,从而起到良好稳定的固土作用。植物就是通过地上部分遮蔽雨水,减少地表径流,降低雨水对路基冲刷与地下网状根系对土壤的固结、稳定来防止水土流失,从而达到保护边坡的目的。其次,边坡绿化起到的作用是恢复植被,保护公路环境。通过边坡绿化,可以迅速恢复因公路建设而破坏的自然植被,从而维持
15、生态平衡,防止水土流失,保护公路沿线的自然环境。植物体可以通过自身的光合作用吸收二氧化碳,制造并释放出氧气,使公路沿线的空气保持新鲜。植物体还能迅速吸收与阻滞在公路上行使的车辆排放的尾气与飘尘,从而减少污染、降低噪音、净化空气与改善大气质量。再次,边坡绿化起到的作用是美化环境,改善公路景观。通过绿化可以避免边坡裸露,使公路及自然景观与谐统一,从而大大改善公路景观。通过植物种类的变化或添加花草,还可以改善单调的公路景观,美化运营环境。2.2植物护坡的主要模式及防护方法以欧美为典型的高养护型一湿式喷播快速植草技术与以日本为典型的高投入型一客土及厚层生长基础喷播技术是目前高速公路切方边坡防护的两类主
16、要模式。此外还存在植草皮防护等的传统模式。综合起来说,目前高速公路切方边坡的植物防护方法主要采用以下七种进行,分别是:铺草皮防护、植生带、三维土工网、液压喷播植草护坡、客土喷播技术护坡、植生袋、藤蔓植物护坡。其中,液压喷播植草护坡及客土喷播技术护坡主要在工艺流程及基质配备方面表现出各自不同的特点:液压喷播植草护坡:工艺流程:一般地,切方边坡液压喷播植物防护方法工艺通过如下流程实现人工清坡坡面开沟一挂塑料网一喷播草种覆盖无纺布养护基质配备:由植物种子、土壤稳定剂、肥料、保水剂、等及水等按一定的比例混合而成。客土喷播技术护坡:工艺流程:切方边坡客土喷播(包括普通客土喷播、厚层基材喷射护坡、CS高次
17、团粒喷射护坡)植物防护方法工艺通过如下流程实现人工清坡坡面瞄杆一挂金属网一安装垫板喷播乔、灌、草覆盖无纺布养护基质配备:由过筛腐殖土、草纤维、泥炭土、缓释营养肥、粘合剂、保水剂、水等混合材料构成。基质厚度:在日本岩盘绿化工协会发行的有机质系吹付岩盘绿化工法中关于客土喷播厚度规定如下:土壤硬度为8 16 kg/cm 2时,厚度取35 cm,硬度为40 kg/cm 2以上时,取412 cm;当边坡边率为1:12时,厚度取35 cm,当坡率为1:0.61时,取612 cm。2.3公路边坡草地建植技术2.3.1草皮建植方法介绍草坪建植方法很多,分为无性繁殖法(营养繁殖法)与有性繁殖法(种子繁殖法)两类
18、。无性繁殖法包括铺草皮卷、铺茎、分栽等,有性繁殖法包括撒播法、种子喷射法与植生带法等.(1)铺草皮卷可形成速生草皮,施工方便,种植后管理省工;但草皮很贵,造价往往是播种的法的5一7倍.草皮繁殖占地大,周期长,大面积使用时往往难以保证供应,运输费用高,难以保存。(2)铺茎将葡旬茎撒播在湿润的土表,并施加表土。适用于葡旬茎发生较强的品种,如狗牙根、地毯草、细叶结缕草等,此法较省繁殖材料,但葡旬茎的准备要求挖掘切断,费工费时,形成草皮的时间较长。(3)分栽法适用于有葡甸茎的草种,如野暖草、结缕草。此法较省繁殖材料,但施工麻烦,运输费用高,形成草皮时间长。(4)撒播法造价最低。由于草籽一般很小,施工一
19、般要求较精细。在边坡上播种,种籽容易被冲走,形成的草皮往往生长不均匀,上部稀下部密,边沟中生长茂盛,且往往杂草较多,质量难以保证。(5)种子喷射法用湿式喷枪等将种子、肥料、土、水等的混合物,以压缩空气向边坡喷射1一3cm,混合物贴在边坡表面形成膜状的结构,不易被水冲跑。适用于土壤成分少、土壤硬度高的挖方边坡,需要专门的机械设备。(6)植生带法植生带(Lawn Nuiseery Strip )是将草籽复合胶结在两层无纺布中的一种用于建植草坪的中间产品。植生带法建植草皮只要将植生带铺在土壤表面,覆一层薄土,浇上水就可以了。植生带法是草皮建植的一种新技术。交通部信息所对该技术在边坡绿化与防护中的应用
20、进行了大量的研究与实践。实践表明,植生带法建植公路草皮具有许多优越性:载体无纺布的固定作用,既可以保证草籽分布均匀,又可以避免边坡建植草皮时造成的种子流失,因此建立的草皮密度大、均匀、质量好。载体无纺布,具有一定的抗拉强度,在运输、施工中不易撕裂。植生带铺在边坡上能起土工布的作用,对稳定边坡有利。植生带采用工)一化生产,产量高,能满足大面积绿化的需要。施工时间的选择较灵活,因为植生带易于保存(干燥条件下可保存一年以上),因此在建设公路时可以建成一段路基或搞好一段路堑就绿化一段,从而及时地稳定边坡。植生带重量轻,运输方便。施工简单,省工省时。造价低,仅比撒播法略高一些。从以上分析可以看出,植生带
21、法与种子喷射法建植草皮比较适合公路绿化,具有重要的推广价值。2.3.2实例讲解以下以福建某一高速公路为例,选择了白喜草( Paspalum,、wettsteinii Hackel)与狗牙根(Cynodon dactylon(L.)Pers.)两种亚热带草种作为护坡植物,讲解其栽培管理技术。(1)苗床准备由于公路边坡为特殊的土壤类型,坡度较陡,为300,在苗床准备中既要考虑边坡的防冲,也要考虑种子的萌发与草苗的生长,尤其是在我国南方省份,年雨量多目集中,若按常规的全垦撒播,一旦雨水来临极易造成边坡冲刷而使种子流失,故不宜全面动土。在实际操作中,我们的具体做法是:在边坡沿着等高线挖播种沟,沟及边坡
22、成垂直,沟宽810cm,沟深6cm,行距25cm。,这样可截断坡面径流,减缓径流速度。播种沟挖成后,将川园表土及复合肥混合,回填播种沟,约3cm厚。这样制作的播种沟就形成了下紧上松的构造,适宜于草苗的生长,提高了保水保肥能力,又不易使水分下渗而导致边坡滑塌。(2)施足基肥由于公路边坡土质条件较差,苗期根系细弱,边坡水分易蒸发,因此苗肥的养分对草苗的生长很重要。草苗在初期要求较多磷肥,所以在种植过程,选用复合肥作基肥,复合肥的氮、磷、钾比例为1:1:1,含氮量为16%。种植之前每hm2取田园表土750kg及150kg的复合肥混合,回填播种沟;播种时每hm2再用300kg的田园表土与75kg的复合
23、肥进行拌种。这样每hm2施用基肥为复合肥225kg田园表土1050kg,能够满足苗期生长对磷肥的需求,也能够满足苗期的氮肥需求,是保证全苗与促进草苗快长的关键。(3)适时播种由于选用的草种原产于热带、亚热带地区,在生长过程中要求较高的温度。根据福建省沿海气候条件,最早播种时间应在二月下句或四月上句,气温稳定在25以上,发芽才能正常。虽然草种在福建省一年四季均可播种,但由于气温的关系,会形成出苗不齐或断苗;年末播种的,要待来年才能发芽,春雨来临时若气温较低,种子还未出苗,极易造成种子的流失。从川间出苗情况看,这两种草种经过特殊处理,其发芽出苗较快。早播种的,很快就可以达到齐苗覆盖的效果;迟播种的
24、,由于生长发育不够,当年不能有效地形成覆盖。所以要求草地种植前的各项准备工作应在二月上句做好。播种期可延续到八月底,九月份以后因气候十旱、风大、蒸发快、气温开始回落等原因,不利于种子的出苗与生长。因此,播种工作这时就得结束。根据我们的试验,各时段播种草种的齐苗情况为:四至六月份播种的草地齐苗率为85%;七至八月份播种的草地齐苗率为52%;九月份播种的草地齐苗率仅25 %,而且还会影响来年的覆盖效果。可见福建省沿海最适宜的播种时间为四至六月,这时段气温高,雨水多,利于齐苗,草苗也有足够的时间生长发育。(4)种植方式与播种量按播种形式分,主要有单播与混播两种。由于公路边坡草地建植比较困难,单播草种
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