黃 寅

1 概述

近年來,隨著我國經(jīng)濟建設的蓬勃發(fā)展,高等級公路的修建,特別是高速公路的建設得到飛速發(fā)展。由于高速公路路基較寬,挖填較大,特別是在江蘇南部丘陵地區(qū)的高速公路,高填深挖較多,路基的不穩(wěn)定因素較多,所以路基邊坡防護越來越受到工程研究人員重視,對于路基邊坡防護的投入也越來越大。

路基邊坡坡面防護措施主要有：灌漿、液壓噴播植草、鋼筋混凝土骨架加鋼筋錨固護坡及片石護面墻。隨著新型實用專利“一種用于邊坡穩(wěn)固的碳纖維網(wǎng)”(注冊專利號：200820175300.3)的出現(xiàn)[1],高速公路路基邊坡防護措施又出現(xiàn)一種新選擇：碳纖維—三維植被網(wǎng)護坡。它不但具有骨架護坡的加筋加固效果,同時滿足人們對環(huán)境和景觀的高要求。目前,碳纖維—三維植被網(wǎng)護坡已在蘇南地區(qū)多條高速公路路基防護工程中得到不同程度的試驗和運用,均取得了良好的社會、經(jīng)濟和工程效益,碳纖維—三維植被網(wǎng)作為一種新型的邊坡防護材料,其應用正在不斷推廣。

2 路基邊坡防護的主要措施

2.1 工程防護

工程防護適用于草木不易生長的、坡度較陡的路基坡面上。一般采用框格、抹面和噴漿。坡面護墻、護坡等框格防護用鋼筋混凝土、漿砌片石等材料在邊坡上形成骨架,并將此骨架錨固在路基之中,從而提高了邊坡表面粗糙度系數(shù),減緩了水流速度,起到了保護坡面、穩(wěn)定坡面的效果?？蚋窨勺龀筛鞣N造型,除對路基邊坡有一定的防護作用外,還對整個道路起到較好的美化效果[2]。

2.2 植被防護

工程實踐中植被防護一般采用鋪草皮,種植灌木或景觀樹木等形式。植物覆蓋對地表徑流和水土沖刷有極大減緩作用,植被根系能與土層密切結合,根與根相連,盤根錯節(jié),使地表層土壤形成不同深度牢固的穩(wěn)定層,從而有效的穩(wěn)定土層,阻擋沖刷和坍塌。實際工程施工中應根據(jù)當?shù)貧夂?、土質、含水量等因素,選用易于成活,便于養(yǎng)護,經(jīng)濟的植物類種。植被護坡最主要的是加強對植被的養(yǎng)護管理,保證成活率。在保證路基邊坡穩(wěn)定的前提下,植物防護還能起到美化環(huán)境,提高行車視覺效果的作用[2]。

2.3 常用防護方法的比較

常用防護方法的比較見表1。

3 碳纖維—三維植被網(wǎng)的特點、造價、效果、社會效益

3.1 碳纖維網(wǎng)的特點

碳纖維網(wǎng)用到的碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維,碳纖維具有一般碳素材料的特性,如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等。但與一般碳素材料不同的是,其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物,沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強度。碳纖維比重小,因此有很高的比強度。碳纖維網(wǎng)是一種用碳纖維絲編織而成的,可以用于公路或鐵路邊坡壁的碎石護屏或用于保護巖土表層,在使用中需要根據(jù)坡壁的形狀和鋪設面積將多個碳纖維網(wǎng)連接于一起形成一個整體的防護網(wǎng)[1](見圖1)。

表1 幾種防護方法的比較

3.2 碳纖維—三維植被網(wǎng)的特點

1)作為護坡基礎采用了新型碳纖維材料制成的纖維網(wǎng)強度極高,大大提高了防護網(wǎng)的強度和抗腐蝕能力;各個網(wǎng)間采用線連接方式,連接部位各網(wǎng)格受力均勻,連接強度高,能有效將各個網(wǎng)連成一個整體,使連接過程變得規(guī)范且顯著提高工效,能有效穩(wěn)固路基邊坡。2)碳纖維網(wǎng)的上覆植被能有效降低雨滴的沖擊能量。植被表面凸凹不平,可使風和水流在其表層產生小漩渦,起到緩沖消能作用;降低流速,從而有效地抵御雨水的沖刷,同時植被在邊坡表層土中起著加筋加固的作用,從而有效的防止表層土層的滑移。3)由于碳纖維網(wǎng)網(wǎng)格較為稀疏,從而保證了上覆植物根系與土壤結合,有利于植被生長和形成,幫助植物根系增強抵抗水土流失能力,這樣能有效地保護坡面不受風、雨、洪水的侵蝕。

3.3 碳纖維—三維植被網(wǎng)的工程造價

碳纖維—三維植被網(wǎng)防護投資小,見效快,效果好,只需作適當?shù)募竟?jié)修剪工作。工程實踐表明：其工程造價僅為同等面積鋼筋混凝土骨架植被護坡的45%。

3.4 碳纖維—三維植被網(wǎng)的工程效果

植物根系與碳纖維網(wǎng)交織,形成致密的覆蓋層,對路基邊坡形成連續(xù)和長期的保護,使坡面不受日曬雨淋而自然侵蝕剝落,減緩雨水沖擊和水流沖刷;同時植物扎根較深,固土蓄水,調節(jié)土體溫度,保持水土,使邊坡不致受環(huán)境的影響而產生裂縫或坍塌。

3.5 碳纖維—三維植被網(wǎng)的社會效益

植被的種植恢復了道路沿線的自然生態(tài),保護了自然環(huán)境;改善道路周圍環(huán)境的溫度和濕度;吸收機動車排放的尾氣和大氣中的灰塵,達到凈化空氣的目的;吸收和減弱行車噪聲,減少行車對周圍生活環(huán)境的影響;減小太陽輻射和美化沿途環(huán)境;給沿線居民、道路交通參與者心情舒暢的感覺,形成人為工程與自然環(huán)境和諧相處的氛圍;有利于行車的安全。

4 碳纖維—三維植被網(wǎng)植物物種的選擇

1)根系發(fā)達,枝葉茂密,生長快,綠期長,能迅速覆蓋地表;2)生根性強,成活率高,并能吸收深層水分和養(yǎng)分,有效固土;3)對土質要求不高,適應氣候能力強,耐寒冷、耐高溫、耐干旱等;4)價格經(jīng)濟,養(yǎng)護容易,病蟲害少。

5 碳纖維—三維植被網(wǎng)的施工工藝流程及要點

5.1 工藝流程

碳纖維—三維植被網(wǎng)施工工藝流程：路基邊坡整理成型→鋪設表土→開挖碳纖維網(wǎng)固定溝槽→覆網(wǎng)→錨固碳纖維網(wǎng)→覆土→植被種植(移植)→再覆土→覆蓋保護網(wǎng)→灑水養(yǎng)護→后期管理[4]。

5.2 施工要點

1)施工前做好充分準備,確定施工器械、人員配備,覆蓋所需土方、植被;2)對路基邊坡進行修整,使之盡可能平整;3)在坡頂開挖溝槽,按實際確定尺寸,寬不小于 10 cm,深不低于10 cm[5];4)緊貼坡面自上而下將碳纖維網(wǎng)展開,按碳纖維網(wǎng)連接施工工藝將其連成大面積網(wǎng),頂端固定于溝槽內,并用鋼制地釘釘入路基進行錨固;5)種植或移植所需植物;6)回填細砂質營養(yǎng)土,并在表面附上植物保護網(wǎng),澆水養(yǎng)護;7)當植被生長成型或其根系已穿過碳纖維網(wǎng)格,即可撤去上覆的保護網(wǎng),以后定期養(yǎng)護植被[6]。

6 結語

碳纖維—三維植被網(wǎng)所具有的耐腐、高強、美觀的特性,解決了現(xiàn)有的金屬質邊坡防護網(wǎng)易于被雨水腐蝕、使用壽命短、工程維護成本高、形制呆板等的問題,滿足了路基邊坡坡面的保護和加固的要求,保證了路基不因雨水沖刷和氣候變化而破壞,而且兼顧了道路景觀和環(huán)境和諧相處,在實際工程中已成功運用,具有廣闊的市場應用前景。

[1] 黃 寅.一種用于邊坡穩(wěn)固的碳纖維網(wǎng)：中華人民共和國,200820175300.3[P].2009-10-21.

[2] JTJ 019-98,公路土工合成材料應用技術規(guī)范[S].

[3] 王翠華.高等級公路景觀美化與環(huán)境保護[Z].北京：交通信息科技研究所,1993.

[4] 李俊喜.三維植被網(wǎng)在粉性土路堤邊坡防護中的應用[J].路基工程,2006(3)：109-110.

[5] 張 磊,林 輝.玻璃纖維防護網(wǎng)在高速公路路基邊坡防護中的應用[J].公路交通科技,2007(2)：51-52.

[6] 邱國鋒,王孟霞.三維植被網(wǎng)護坡在高速公路邊坡中的試驗[J].重慶交通學院學報,2002,21(1)：74-76.