谈生物防治桥梁水毁技术

1、谈生物防治桥梁水毁技术        摘要:本文了生物防治桥梁水毁的经验措施及综合治理办法。实践证明:从根本上解决桥梁水毁问题,必须完善桥梁的生物防治措施,改善生态,使桥梁建筑与环境和谐统一。 关键词:桥梁水毁;生物防护 桥梁水毁的生物防治措施具有降低河水流速、拦洪落淤、协调环境与改善生态等优点,并且其防护效果随生物的生长而日益显著;特别是将桥梁的调治与防护工程同生物防治措施完美结合,能使二者的防护功能相互完善、相互融合,收到良好的防护效益与生态效益。结合本地区在防治桥梁水毁方面的实践,本文对生物防治桥梁水毁的经验

2、措施做一探讨。 一、生物防护桥梁的优势 (一) 固岸截流 在河道两岸营造防水林,能有效遏制河道变迁。因为:树木的枝叶能截留降水,减缓地表水流汇集,减轻降水对地表的冲刷;树木的枝干能阻滞洪水,降低河水流速,从而减轻洪水对桥梁的冲击作用;树木的根系盘根错节,能深入土体内部发挥“锚固”作用,提高了土体整体强度,从而稳固了河岸,保护了堤岸及桥梁的安全。生物防护对桥梁的防护效能是工程防护设施所不具备的。 (二)落淤防冲 在宽浅变迁及宽浅游荡河段上建桥,洪水主流摆动对河岸冲此淤彼,易导致河道变迁引发桥梁水毁。因此,应在桥址河段的凹岸设计石笼、丁坝等导流构造物,待丁坝回流区落淤后再栽植树木,用于稳固河岸,防

3、止洪水冲刷加剧。这样做不仅能增强工程防护的效果,还能有效预防工程防护设施被洪水冲毁。据调查,随着树木郁蔽成荫,丁坝间回流区泥沙淤积不断增厚,丁坝(石笼)在淤积的泥沙及树木的保护下,坝头的局部冲刷减弱,坝身会逐步得到稳固,能有效预防某些桥梁因防护设施屡修屡毁而导致水毁。再者,在河道两岸及其上游流域植树,能有效拦蓄降水、消减洪峰,从而减轻洪水对河床及桥梁墩台的冲刷。 (三)生态效益与效益双现 由于洪水泛滥,桥位河段往往是冲沟交错、滩石裸露,加之桥梁施工对生态环境的破坏,桥址生态环境十分脆弱。特别是在季节性河流上,这种现象尤为突出。而在桥位河段两岸营造防护林,树木的枝叶能吸收有害气体,并借助光合作用

4、吸收大量二氧化碳气体,并放出氧气,从而净化了空气。此外,枝叶繁茂的树木还能遮蔽裸露的滩石,将丁坝、护岸等防护设施掩映于树木之中,使桥梁建筑物与河流、树木相融合,形成友好和谐的自然景观,改善了生态环境。再者,桥位河段土壤肥沃且含水量较高,可为生物生长提供充足的养分、水分,栽植杨柳易成活、生长快,一般810年就能成材,更新树木可获得较高的经济收益。不仅如此,由于桥梁的工程防护设施具有易老化、防护效果衰减等不足之处,某些桥梁往往因此屡遭水毁,修复这类设施不仅需要大量资金,而且耗费大量资源(如水泥、砂石等),且后期尚需投入资金进行维修养护。解决这一矛盾的有效措施是对桥梁水毁实施生物防治。因为:生物防护

5、桥梁投入低,成本一般仅需工程防护设施的20%30%,并且其防护效果随时间推移逐渐增强;生物防治措施与工程防护措施相互配合,既能增强工程防护设施的防护效果,又有效保护丁坝、顺坝、锥坡等调治与防护设施免遭水毁。 综上所述,生物防治桥梁水毁不仅具有良好的生态效益与环境效益,而且节约因修复桥梁水毁工程的资金投入与资源消耗,经济效益显著。 二、经验做法与效果 (一)桥台的生物防护 在桥头引道附近及锥坡基础外围植树,树禾根系稳固了地表土层;其枝干能阻滞洪水,降低洪水流速,有效防止洪水直接冲刷引道路基坡角及锥坡基础。树木的固土防冲与导流作用,能消除或有效防止洪水对桥梁锥坡及桥台造成的水毁威胁。例如:1986

6、年敖汉旗新玉线北扎兰营子桥锥坡被洪水冲毁,桥头引道被冲陷。水毁抢修应急措施是在被毁锥坡基础外围每隔20 cm打入直径15 cm、高200 cm的木桩,形成排桩,而后再于木桩上挂树冠(要求将树冠以8号铁丝绑扎在木桩上)。按上述方法布置的木桩及树冠经历洪水后被淤埋固定下来,有效遏制洪水直接冲刷引道与桥台,收到良好的生物防护效果。 1         (二)桥墩的生物防护与加固 桥墩局部冲刷加剧易导致水毁。因此,应根据河水流速及水深采取不同形式的生物防护措施。若河水流速较高,可采取抛石挂柳的形式对桥墩进行防护。这样,抛石

7、能阻止洪水淘刷桥墩基础,挂柳(柳枝)则可降低墩身附近的水流流速,有利于减缓冲刷及墩身外围泥沙沉积;若河水流速较低,可于枯水期在桥墩冲刷严重部位分层填埋(或栽植)亲水性强的树木。这样,桥墩局部冲刷坑内填埋的树枝被洪 水淤积后会与泥沙紧密结合,形成加固的土体结构,有利于阻止洪水冲刷;若填埋的树枝成活生长,其防护效果会不断增强。 (三)河湾的生物防治 桥址河段的河岸遭洪水淘刷易形成河湾,河湾引发洪水冲此淤彼,对桥孔通畅泄洪极为不利,应及时采取生物防护措施进行治理。若河水流速较低,可在河湾内填筑丁坝,待坝间落淤稳定再配植树木。这样,随着树木的增长,河湾凹岸淤积逐年增高,并形成稳定的新河岸;若河水流速较

8、高,河湾凹岸冲刷严重,应先在河湾内布设石笼丁坝、顺坝等导流构造物,将洪水调离河湾区域,待丁坝、顺坝问落淤稳定,再于坝间配植树木,形成生物“柔性坝”,既保护了丁坝、顺坝等防护构筑物,又能拦洪落淤、固岸防冲,有效遏制河道变迁导致桥梁水毁。 (四)生物护岸 在桥址河道两岸的滩地栽植防水林,形成生物护岸,将洪水平顺导入桥孔,防止洪水淘蚀冲刷河岸,保持了河槽稳定。若桥址河岸局部冲刷严重,应重点在河岸坍塌部位栽植树木,以生物防护措施替代砌石防护工程,用于调治洪水、稳固河岸。实践证明:在河道两岸栽植杨柳并配植沙棘,形成乔灌结合、高低合理搭配的生物防护体系,既能有效防止河道演变导致桥梁水毁,又保护了环境,改善

9、了生态。 近年,敖汉地区结合公路绿化对桥位河段实施生物防护,并在河岸两侧的滩地、桥头引道路段以及锥坡附近栽植了杨柳与沙棘,有效地防护了桥梁,减轻了桥梁水毁灾害。 (五)桥位上游流域的生物治理 结合生物措施对桥址上游流域进行综合治理是防治桥梁水毁的根本措施。具体做法:在河道汇流区的山坡上沿等高线方向挖品字形鱼鳞坑,并在坑内植树种草,以拦蓄地表径流,这样能使降雨就地拦蓄、就地下渗;在桥址上游流域的沟谷内修筑塘坝,并于坝问配植树木,形成降水拦蓄下渗植物蒸腾的水分循环体系。上述措施减少了坡面水流汇集,降低了河道洪峰流量,有效防止桥梁遭受水毁损害。1998年内蒙古东部盟市遭遇罕见的洪灾,全区有723座桥梁被洪水冲垮。但是,由于敖汉地区生态环境优良,加之桥梁的生物防护措施比较完善,其境内管护的91座桥梁除老虎山桥、各各召桥及山嘴桥三座桥梁的锥坡发生不同程度水毁外,其他桥梁均安全渡汛。 三、建议与结语 桥梁设计不仅要完善桥梁的调治与防护工程,还要提出完备的生物防治措施,使桥梁的工程防护与生物防护完美结合。 桥梁施工要注意保护生态环境,避免在桥址河床内大量取砂挖