“坡改平”生态护坡技术的研发与应用--论文

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1、“坡改平”生态护坡技术的研发与应用摘要笔者在多年水土保持监测工作中发现，高速公路、河道等基础设施广泛采用的六角空心砖护坡技术普遍存在着严重的土壤流失问题，根据对该类工程大量实际监测计算，土壤流失强度达（1.5万～6.0万）t／km2·a。目前，这种形式的水土流失还未引起人们的重视，其直接危害是影响边坡稳定，造成土壤资源的浪费，而且给排水系统以及河道、湖库造成了大量的泥沙淤积，并缩短其使用年限。为解决这种“隐蔽”的水土流失危害，开展了“坡改平”生态护坡技术的研发。通过应用“坡改平”生态护坡技术，把不稳定的坡面分解为若干个小的稳定水平面，使坡面

2、土壤达到稳定，从而控制土壤流失，并通过草—灌—乔相结合的植被防护体系，丰富坡面绿化设计的内容和空间，为生态护坡提供一种新的解决方案。关键词土壤流失坡改平生态护坡研发与应用中图分类号S157.2 文献标志码B 文章编号1673-4637（2011）02-0016-051“坡改平”生态护坡技术研发背景1.1老式护坡存在的土壤流失问题水土保持技术人员在多年的水土保持监测工作中发现，目前在高速公路、铁路、河道、立交桥护坡中常用的六角空心生态护坡砖（以下称“老式护坡砖”）存在着比较严重的土壤流失问题。通过对北京境内的四环路、五环路、六环路、京承高速公

3、路、京津高速公路、京开高速公路、延庆县康张公路及2009年新建成的西六环等20余处老式护坡砖工程的调查，除莲花桥等个别地处城市中心区、灌溉管护条件较好的护坡工程外，绝大多数护坡工程的老式护坡砖内土壤流失量在20%～80%。仅延庆县康张公路0.5km长的一段挖方道路两侧护坡工程的水土流失量就达47t。通过对坡比为1∶1.5（坡度约为34°）的边坡上常用的外边长为20cm、砖壁厚3cm、砖内深10cm的老式护坡砖（见图1）分析，1m2土壤流失量约在（15～60）kg，一处1万m2的护坡工程土壤流失总量可达到（150～600）t。图1老式护坡砖由

4、此可以推算这种在全国范围被广泛采用的“生态”护坡技术所带来的土壤流失量是相当惊人的，这无疑形成了“生态护坡反而造成剧烈土壤流失”的尴尬局面。然而，大量的文献查阅和和检索发现六角空心护坡砖引发的水土流失问题至今没有相关研究和报道──这是一种目前仍被忽视、隐蔽性极强的水土流失。1.2原因分析造成老式护坡砖土壤流失的原因是由于空心部分填充的土壤处于斜面不稳定状态，当遇首次降雨或灌溉时，砖内土体会发生沉降，使砖内上部土体与砖壁间产生一个缝隙；当坡面径流继续流入砖内时，从缝隙处开始发生对土壤的冲淘，随着坡面汇集的雨水逐步累积并加速下冲，使土壤在水力冲

5、蚀和重力作用下逐渐被冲向下部。另外，砖内的土在冬季会产生冻胀现象，使表层土壤结构变得疏松，到雨季时土壤流失加剧。随着时间的推移，直至砖内剩余土壤在砖的下边框阻挡下，表面达到趋于稳定的“水平状态”时，坡面才进入相对稳定状态，根据对北京地区现有工程调查，砖内土体稳定过程约需要（3～5）a。即使在有草或灌木防护的坡面上，这一流失过程发生的概率也在90%以上。1.3老式护坡砖的不足及危害1.3.1极易发生土壤流失，影响边坡稳定，危及道路安全老式护坡砖内的土体处于“斜面”不稳定状态，极易发生土壤流失，带来路基的局部冲塌，影响边坡稳定，危及道路基础安全

6、。1.3.2不利于植物生长，影响绿化效果在实际应用中与老式护坡砖配合的植被措施以种草或铺草皮为主，虽然也有采用沙地柏、连翘、地锦等植物进行景观绿化，但灌木的树冠截流效应会在根部造成砖内土壤的加速流失，不利于水、肥的保持，造成灌木和草生长的立地条件差，且可选择的植物配置形式单一，影响绿化效果，无法发挥植物的蓄水保土作用。1.3.3后期管护成本高通过对20余处老式护坡砖护坡工程的监测，90%的工程水土流失情况较为严重，只有西三环莲花桥、西四环定慧桥下的护坡效果较好，这主要是由于这两处工程的后期管理和灌溉条件较好，而其他野外管护条件差的护坡工程（

7、如延庆县康张公路）都不同程度地发生了植被生长状况不良，水土流失现象较严重的问题，说明采用老式护坡砖护坡对后期管理的要求较高。1.3.4流失的土壤阻塞排水系统，缩短设施使用年限老式护坡砖内流失的土壤顺水而下，流入城市排水管网或沟道、水库，产生大量泥沙淤积，缩短了排水系统或水利工程的使用年限，使得各部门投入大量的人力、物力、财力进行清淤，造成了社会财富的极大浪费。1.3.5造成土壤资源的流失，不符合“环境友好型社会”的发展要求老式护坡砖具有一定的绿化和防护功能，但这种生态防护的表面现象却掩盖着较剧烈的土壤流失，失去了生态保护的意义，这种现状与全

8、国加快经济建设和保护生态环境，创建和谐社会要求背道而驰，形成了“生态护坡反而造成剧烈土壤流失”的尴尬局面，不符合“环境友好型社会”的建设要求。2“坡改平”生态护坡砖的设计2.1“