高速公路边坡水土流失机理与养护管理研究--中国期刊网

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高速公路边坡水土流失机理与养护管理研究

发表时间：2020/8/20 来源：《基层建设》2020年第10期作者：李权辉

[导读] 摘要：近年来，在开发建设过程中进行的大量采挖活动，特别是高速公路项目建设中，对土壤和植被自然形态产生了剧烈扰动和破坏，加上在施工过程中保护监管措施不到位，对生态环境产生了严重的破坏，导致大量的水土流失。

        清远市公路应急抢险中心 511500
        摘要：近年来，在开发建设过程中进行的大量采挖活动，特别是高速公路项目建设中，对土壤和植被自然形态产生了剧烈扰动和破坏，加上在施工过程中保护监管措施不到位，对生态环境产生了严重的破坏，导致大量的水土流失。高等级公路的修建，往往需要开挖大量的边坡。边坡的开挖卸荷导致岩土体内部的应力状态发生改变，当边坡所受的应力达到应力极限时，边坡就会发生失稳破坏，造成大量的人员伤亡。大量工程开挖和人工降雨也会造成大量的水土流失，尤其是在复杂的高速公路建设中，不可避免地破坏生态和植被，留下了大量的裸露边坡，造成了水土流失的加剧。因施工过程处理不当而导致建筑材料大量浪费，并且，导致地表土质松散变质，当遇到雨水侵蚀时就会造成大量的水土流失，如不加以有效防护，由于土壤侵蚀导致坡面局部崩塌形成大型滑坡，将造成巨大财产损失以及人员伤亡，对生态环境也造成大面积的破坏。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对高速公路边坡水土流失机理与养护管理研究提出了一些建议，仅供参考。
        关键词：高速公路边坡；水土流失机理；养护管理研究
        引言
        现如今，高速公路边坡水土流失机理与养护是边坡绿化美化的基础和前提，边坡生态设计应以工程防护为主、绿化防护为辅的原则，相关工程防护如截水沟、排水沟等排水系统要防护到位。
        1、主要修复难点和设计原则
        1.1主要修复难点
        （1）失稳边坡和不稳定边坡的有效防护。采用何种支挡结构稳定边坡，采用何种表土固定和改良方法对失稳边坡和不稳定边坡进行生态恢复，有效避免客土层发生滑移、植物退化等问题，是边坡生态防护的重点内容。（2）修复植物的科学配置。要想在较短的时间内把开挖的边坡恢复到自然状态，就要结合立地条件和气候特征，根据当地自生优势群落的结构特点，考虑如何确定植物种子的配比，并明确植物配比与最终形成的植物群落之间的动态关系。
        1.2设计原则
        （1）植物防护与工程防护相结合。边坡生态修复最根本的措施是植物防护，但边坡稳定是生态修复的前提条件和应遵循的基本原则。植物防护对边坡稳定有辅助作用，但不能保证对不稳定边坡的防护效果。因此，对于不稳定边坡，应当采用植物防护与工程防护相结合的措施，在保证边坡稳定的前提下进行生态修复。（2）经济适用、便于日后养护管理。公路生态修复时，必须考虑合适的生态修复方法，做到经济合理、便于养护，避免日后过高的养护管理费用。
        2、高速公路边坡水土流失机理
        2.1边坡生态防护的水文效应
        2.1.1植物茎叶对降雨的拦截及削弱作用
        当发生降雨时，一方面雨水的入渗会使得边坡岩土体含水率增大甚至达到饱和状态，使得边坡稳定性降低；另一方面，雨滴具有一定的动能和势能，当其滴落到边坡上会对边坡浅层土体造成渐蚀，破坏土体结构。坡面上植物茎叶对降雨的拦截及削弱作用。当发生降雨时，植物的茎叶能截留一部分降雨，并且减缓降雨落到坡面的速度，从而减少了到达坡面的降雨量，降低了雨水对坡面的渐蚀，同时减缓了坡面土体含水率的提高。关于植被对降雨的截留有定性和定量两方面的研究。通过分析发现植被茎叶对降雨的截留作用显著，且截留作用的大小与边坡防护植被类型和种植密度等密切相关。目前普遍认为植物对降雨的截留量与降雨的强度、降雨时常、植被类型与森林冠层结构等因素有关。坡面上的植物存在特别是如果坡面上有落叶覆盖，也会明显降低甚至消除到达坡面的雨滴对其渐蚀。
        2.1.2植被对坡面径流的抑制作用
        由降雨或者其它原因引起的坡面径流，会冲刷边坡岩土体，引起水土流失。径流的速度和持续时间决定了土体遭受冲蚀的程度。

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低矮的草本植物和坡面上的落叶等覆盖物会降低坡面径流的速度，并使其发生分散，减少径流量。减轻径流对边坡的冲刷，降低坡面水土流失。通过径流模拟试验，对百喜草、香根草和黄花菜3种植被类型对边坡径流速度的减缓效果进行了研究。稍微高大的灌木等的深根从边坡深层吸收水分，其枝叶的蒸腾作用可使岩土体的中的水分降低，从而减少了边坡土层的孔隙水压力，提高了边坡的稳定性。
        2.2边坡生态防护的力学效应
        植被护坡的力学效应表现在植被根系对边坡土体力学性质的增强作用，即根系对土体的加固作用。通过以往的研究可以看出，植被的根系能够增强土体的抗剪强度。浅部根系主要作用是对边坡土体的加筋固化，深部根系主要起到锚固作用。植被根系能够提高边坡土体抗剪强度的原因在于：某些植被根部会释放黏性物质，增加边坡土体粘聚力；植物根系自身抗拉强度较高，通过形成根土复合体，可以增大土体的内摩擦角。
        2.3植物与工程措施相结合的防护机理
        植物护坡虽然具有明显的防护效益，但同时也具有一定的局限性。由于植物护坡的整体培育周期较长，在植物生长前期，盖度较低，根系分布稀疏，短期内不能达到稳定边坡与保持水土的预期目标。然而同传统的土木工程措施相比，植被与工程措施相结合的护坡措施具有传统土木工程措施所无法比拟的优点，它能够快速恢复由于工程建设所破坏的生态环境；植被护坡造价低，经济性较工程护坡优越；而且可以避免工程加固措施随着时间的推移，伴随岩石的风化、混凝土的老化、钢筋的腐蚀而产生的强度降低、效果也越来越差的问题。相反，采用植被护坡，随着植物的生长、繁殖，增加坡面稳定性与减少土壤侵蚀的作用越来越大。正因为如此，将植被与混凝土框架等工程措施相结合的生态护坡具有长久的防护效益并能促进生态环境的恢复，受到了工程师们的青睐与关注。生态防护不只是边坡绿化的措施，还是自然生态系统的恢复与重建的一种方式，具有工程防护以及其它防护类型不可取代的作用与地位。生态护坡将植物措施与工程措施相结合，为植被的生长、恢复创造有利的条件，不仅能防治边坡土壤侵蚀，而且能够恢复由于高速公路建设对生态环境造成的破坏，维护公路沿线的生态平衡与重建边坡的景观。
        3、高速公路边坡的养护管理研究
        （1）完善养护制度，对其养护条件进行监督；（2）建立相应的养护管理台账，并且确保时刻有人进行执行；（3）重视日常维护保养；（4）在路基、路面、等施工区域，种植一定的植物来增加其防风固沙的能力，并且保持土壤的完整性，防止降雨对高速公路边坡的侵蚀；（5）建立完善的应急体系。边坡如果长期处于水的侵蚀作用下，水会降低边坡的强度，导致高边坡稳定性降低，因此要经常查水、定期清理、疏通边坡排水系统。高速公路边坡水土流失问题是威胁高速公路安全的一大隐患，应以预防为主，防治结合，共同对边坡进行养护以及对高速公路路基进行灾害治理，建立完善的应急体系。
        结束语
        综上所述，加强对高速公路高边坡养护的研究，可以提高高速公路边坡的强度，对制定高速公路边坡的防护措施具有重要意义。相关工作人员要对边坡水土流失机理进行勘察研究，找到并分析影响高速原因所在，比如养护条件等。在此基础上，确定科学的高边坡的养护管理措施，对其养护条件进行监督，并且确保时刻有人进行执行，重视日常维护保养。
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