張 波
中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司,貴州 貴陽 550081
基于環(huán)境保護原則對公路路基進行設計應當重視道路本身與外部環(huán)境之間的和諧關系,秉持“創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放”的設計理念,確保公路路基建設期間能盡可能地節(jié)約資源、減少污染、降低工程成本,并建設以質量優(yōu)良為前提,以生態(tài)環(huán)保為關鍵特征的公路工程。環(huán)保型公路路基設計應重點關注以下幾方面內容[1]:第一,強調全生命周期,即環(huán)境保護的理念應貫穿至公路立項、勘察設計、施工、運營、養(yǎng)護等各個階段;第二,在路線方案比選階段就要重視節(jié)地、節(jié)能、節(jié)材和環(huán)境保護,避免路基出現(xiàn)高填深挖現(xiàn)象,盡量做到土石方平衡;第三,公路路基邊坡防護應選擇與自然環(huán)境相協(xié)調的生態(tài)防護形式。
(1)預防為主原則。環(huán)境保護設計內容應納入公路總體設計,路基設計應結合自然地形、地貌,充分重視水土流失、生態(tài)破壞等環(huán)保問題,最大限度地減少環(huán)境損害問題的發(fā)生,以更好地體現(xiàn)路基工程建設價值與環(huán)保特性。
(2)保護優(yōu)先原則。環(huán)保型公路路基設計應當把生態(tài)保護放在優(yōu)先位置,在生態(tài)利益和其他利益發(fā)生沖突時,優(yōu)先考慮生態(tài)利益,工程建設應滿足生態(tài)可持續(xù)性的要求。
(3)因地制宜原則。路基設計期間,工程人員必須深入現(xiàn)場詳細勘查地質條件,充分了解工程所在地的自然環(huán)境、地形特征及水文條件,制訂經(jīng)濟合理又環(huán)保的路基設計方案,以確保路基穩(wěn)定性,提高沿線資源利用率。
(4)加強綠化原則。路基應留出適當?shù)木G化空間,在邊坡平臺、護坡道等位置布置一定的綠化帶或景觀植物,這樣不僅可以提高公路的美觀度,還能緩解駕駛人員的疲勞感,并減輕水土流失,提高邊坡的穩(wěn)定性,達到環(huán)保、防護、美化的多重目標。
從環(huán)境保護的角度考慮,高路堤及深路塹對自然景觀和道路沿線植被破壞較大。公路路基設計時應對路基填方高度、挖方高度進行合理的控制,對于高填深挖路段,應采用加大橋隧比例的方案,減少高路堤和深路塹對自然景觀和植被的破壞。當路基填高大于20m,挖深大于30m時,應進行橋隧替代方案的論證[2]。
公路路基構造物設計應體現(xiàn)與自然環(huán)境協(xié)調和就地取材的原則。
(1)路基防護工程環(huán)保設計。路基防護應盡量避免使用高大混凝土或漿砌工程防護結構物,在滿足功能和條件許可的前提下,路堤、路塹邊坡優(yōu)先采用生態(tài)防護工程或圬工防護工程與生態(tài)防護相結合的設計方案。生態(tài)防護的主要功能是防止邊坡受到水流沖刷發(fā)生破壞,公路路基邊坡常用的生態(tài)防護措施有直接噴播綠化防護、挖溝植草綠化防護、三維網(wǎng)噴播綠化防護、客土噴播綠化防護、土工格室綠化防護、植生混凝土防護等。圬工防護工程與生態(tài)防護相結合可實現(xiàn)防護與綠化的兼顧,常用的圬工防護工程與生態(tài)防護相結合的措施有植被混凝土防護、骨架植被防護、階梯式護面墻等[3]。路基設計中應根據(jù)工程結構穩(wěn)定性及環(huán)保要求選用合適的路基防護措施。
若必須采用圬工擋墻及圬工邊坡防護,可在邊坡底部、邊坡馬道、擋墻底部等位置設置種植槽,槽內種植攀緣植物營造邊坡綠墻,或在擋墻、邊坡頂部種植垂枝植物對防護工程進行綠化(見圖1)。
圖1 路基防護工程環(huán)保設計示意圖
(2)路基排水工程環(huán)保設計。路基設計時需重點關注對環(huán)境影響較大的邊溝、排水溝、截水溝等地表排水設施。路基邊溝常用的斷面形式有三角形、淺蝶形、矩形、梯形等[4]。傳統(tǒng)的公路地面排水設施多采用圬工砌筑,可考慮在排水設施周邊采用植草種樹等綠化措施進行遮掩,綠化措施應與路基填挖方邊坡統(tǒng)一考慮,并做到與周邊自然環(huán)境相協(xié)調。因傳統(tǒng)圬工邊溝對自然生態(tài)造成破壞,在滿足排水功能的基礎上,應優(yōu)先考慮采用與沿線地形、地貌和自然環(huán)境相協(xié)調的生態(tài)邊溝。生態(tài)邊溝采用立體式多層排水組合方式,底部排水、頂部綠化,邊溝同時滿足排水和生態(tài)環(huán)保的要求。生態(tài)邊溝的主要形式有雙側柔化淺蝶形、雙側柔化U形、單側柔化L形、單側硬化形、埋管+生態(tài)明溝形[5]。
山區(qū)公路受地形地貌等因素影響,路基挖方常多于填方。路基設計人員可從以下角度出發(fā),實現(xiàn)挖余土石方的有效利用。
(1)將路基填方邊坡與山體之間的區(qū)域填平,可避免路基內側積水,減少涵洞設置,同時可以消化路基土石方,填平區(qū)域根據(jù)需要進行綠化或復耕(見圖2)。(2)路基外側地形較緩時,可放緩填方邊坡坡率,邊坡采用噴播植草綠化。(3)挖方石料除滿足填方要求外,也可作為路基防護工程、排水工程的片石料來源。(4)路基開挖剝離的表土可應用于復耕、植被恢復,也可用于其他區(qū)域的土地整治。
圖2 路基棄方利用設計示意圖
棄土場選址應充分考慮節(jié)約用地,原則上不占良田、堰塘等農用設施,宜選擇水量較小的荒溝、凹地、沖溝等處,同時應考慮棄土完畢后的棄土場綠化及土地的再利用。具備耕種條件的棄土場應考慮復耕,不具備耕種條件的應對裸露邊坡及棄土場平臺采用噴播植草、間植喬木和灌木等方式進行綠化,以盡快恢復生態(tài)環(huán)境[6]。為了避免水流沖刷棄土場引起水土流失和環(huán)境破壞,棄土場必須設置完善的截排水實施將水流引出棄土場范圍以外,再利用天然溝渠或人工排灌渠排出。
路基邊坡分為土質邊坡和巖質邊坡,綠化方案隨著邊坡坡度、邊坡高度、巖土體性質等因素的變化而變化。其中,土質邊坡綠化主要目的是減輕坡面沖刷,確保公路的正常運營。如果土坡高度較矮,可選擇種植適應能力強、耐旱、低矮的草坪固土護坡,并在護坡道種植矮小灌木類植物來美化環(huán)境。如果土坡高度較大,應選擇不同植物種類(高低組合)來綠化坡面;巖質邊坡可根據(jù)其分級特點來選擇蕨類或者藤本植物綠化破面,并確保綠化具有空間層次感(見圖 3)。
圖3 公路路基邊坡綠化示意圖
在分析環(huán)保型公路路基設計理念和設計原則的基礎上,文章從路基整體方案、路基構造物、路基棄方利用、棄土場、邊坡綠化等方面探討了公路路基的設計方法,主要得出以下結論:(1)公路設計時應協(xié)調路基本身與外部環(huán)境的關系,堅持預防為主、保護優(yōu)先、因地制宜、加強綠化等原則。(2)路基工程應盡可能考慮采用生態(tài)防護措施,路基排水優(yōu)先考慮采用生態(tài)邊溝。(3)填方路段可利用路基內側填平或放緩填方邊坡坡率等方式消耗棄方,以實現(xiàn)挖余土石方的有效利用。(4)棄土場選址應充分考慮節(jié)約用地,同時應綜合考慮棄土完畢后的棄土場綠化及土地的再利用。(5)路基邊坡綠化方案應根據(jù)邊坡坡度、高度,巖土體性質合理選用,同時要做到與自然景觀相融合。