高速公路建设与生态环境保护协调发展的思考

高速公路建设与生态环境保护协调发展的思考

1降低路基土壤水分、降低边坡排水设施范围,完善公路路基排水系统根据不同的震源，水流可以分为地表水和地下水。地表水主要是由降水(雨或雪)形成的地面径流;地下水主要分为上层滞水、潜水、承压水三类。排水系统工程是由各种拦截、汇集、输送、排放地表水或地下水的排水设施和构造物组成的总体。目的是将可能危害路基稳定的地面水和地下水通过适当的排水设施,迅速排出至路基范围以外,将路基工作区内的路基含水量降低到规定的范围内,确保路基强度、边坡稳定及行车安全。在进行公路路基排水设计时,应收集工程所在地的有关气象资料、降水频率、降水量周期及降水特征,对气候寒冷地区,收集低温天气、冻融周期和深度等资料。探查沿线地区的地形及工程地质条件、土壤类别、土层厚度及地下水的情况(水源、水量及埋藏深度等)。对沿线地区各种已有天然水系或人工排灌构造物均应调查研究并纳入排水设计范围内,结合当地排灌系统进行综合设计,使各种排水设施形成一个功能齐全、排水能力强的完善的排水系统。宁杭高速公路排水系统的设计,不但考虑了高速公路自身排水需要,同时力求排水系统设计与高速公路总体景观相协调,达到工程建设与环境保护的和谐统一。2排水系统的设计宁杭高速公路主要的景观设计理念可以归纳为“珠链”二字:整条高速公路就像是一条“链绳”,而各个互通、服务区和收费站就像是链上一粒粒的“珍珠”。这一理念成为宁杭高速公路景观设计的灵魂,根据这一理念,宁杭高速公路进行了全面系统的景观设计,目的是要在穿山越水中做到因地造势,显山露水,路随景出,景由路生,实现顺应自然、呼应自然、融入自然的景观效果。具体就排水系统而言,排水系统要在满足高速公路一般排水要求的基础上,融入到高速公路的整体景观系统中。从减少人工痕迹、融入自然入手,将公路路肩、边坡、护坡道、边沟、碎落台、路堑、坡顶、截水沟等要素结合沿线自然地形综合考虑,达到与自然环境的统一。3排水系统结合环境景观设计的创新本文对于高速公路路基路面一般排水设计的要求不再予以阐述,主要结合宁杭高速公路穿越丘陵岗地及平原水网地区的特点,将其排水系统结合环境景观设计的创新予以介绍。3.1道路边坡排水《公路排水设计规范》(JTJ018-97)规定,路肩可设置拦水带以汇集路面水,并每隔一定间距设置一处边坡急流槽以排除汇集的路面水。由于平原地区的路线纵坡受被交道路及被交河流跨径控制,一般路段路线纵坡较小,路肩拦水带的设置应持慎重态度。路面水主要沿路面横坡排至路面外边缘,由于路肩拦水带的存在,减缓了路表水的排除,并在行车道上形成一层水膜,对高速行车安全构成隐患,部分路表水沿硬路肩边缘流向纵坡底部,并在路面边缘的凹处产生积水,使沥青混凝土路面长时间受雨水浸泡,将产生松散,甚至出现坑槽。因此,应尽量取消路肩拦水带,采用散排方式,并对土路肩、路基边坡进行防护,以减小路面水对土路肩、路基边坡的冲刷和冲蚀。宁杭高速公路路线所经地区有挖方、填方,结合这种地形地貌特点,对于填方较高的路段,改变传统在路面边缘设置拦水带的排水设计方法,在土路肩处设置浅碟形拦水带(图1),同时在拦水带外侧进行植草绿化。对于低填路段和挖方段,由于路基边坡放缓至1∶6甚至接近于平坡,在这种路段,直接取消了路面边缘排水系统,路表水直接由路面横坡经放缓植草绿化的边坡漫流至路侧暗沟顶部弧形汇水区(图2),弧形区汇水通过集水井进水口进入暗沟,最后通过暗沟排出路基外。宁杭高速公路的低填路段和挖方段这种放缓边坡的方式淡化了土路肩和路基边坡的界线,给路肩外绿化留下了空间,同时结合取消路肩防撞护栏和设置暗埋式边沟,在路肩外缓边坡上种植高低参差有致的不同花木,营造出一种接近于自然的绿地景观效果。3.2和水突变式中央分隔带表面形成分为浅碟式、齐平式和凸起式。浅碟式主要用于宽度>3.0m的中央分隔带,齐平式和凸起式主要用于宽度≤3.0m的中央分隔带。(1)浅沟、集水、横向排水浅碟式中央分隔带须进行加固处理,一般采用浆砌片石或水泥混凝土进行加固,形成浅沟,结合路线纵坡,浅沟纵坡应≥0.3%以利排水,对于落入中央分隔带及超高路段超高外侧的路面降水,则通过浅沟、汇集路表水,并通过每隔50～70m设置一处的集水和横向排水等排出路基外。(2)沥青混凝土路面结构层加固技术齐平式中央分隔带表面须进行加固处理,一般采用水泥混凝土予以加固,也可以直接采用沥青混凝土路面结构层予以加固,这样,减少了路面接缝,从而减少了路表水的下渗,正常路段落入中央分隔带的降水,沿路面横坡向两侧排流,超高路段,超高外侧路面水一般沿超高横坡,经加固的中央分隔带和内侧路面表面排出路基以外。(3)中央分隔带绿化设计凸起式中央分隔带,对于高速行车的线形诱导起很大作用,中央分隔带顶面一般采用部分圆柱形,对于落入其中的渗水,绝大部分沿圆柱面排出,而对于可能产生的下渗水,在中央分隔带底部设置碎石盲沟,路面结构层内侧设置防水层,以防止下渗水渗入路面结构层中。经比选,宁杭高速公路采用全绿化、凸起式中央分隔带,既满足了中央分隔带的基本使用功能,又为中央分隔带绿化留下了空间。通过选择不同常绿树种,同时两侧配以不同品种的低矮花、灌木,层次分明。一方面可以对驾驶员驾车时的视线诱导,缓解疲劳有很大帮助,另一方面也为高速公路景观增添特色(图3)。3.3路基边沟设计路基边沟设置的目的是为了排除路面、路基表面降水,防止雨水对路基产生冲刷,保证路基的稳定性。考虑到环境景观的需要,在路基边沟设计时,不能仅从工程角度进行边沟排水设计,更要注重将边沟设计与环境美化相结合。根据以上原则,宁杭高速公路高填方段路基边沟采用弧形预制边沟(图4)。对于局部排水长度较短、汇水面积较小路段,在作好坡面植物防护的基础上,取消混凝土边沟,结合场地整治形成宽浅土质边沟并对土沟进行植物绿化,使公路本身与沿线环境自然融合。3.4截水压口及出水口一般来讲,山坡表层覆盖土上层疏松,渗透系数较大,自上而下逐渐密实,渗透系数愈来愈小,因此,相对于上层,下层土壤成为弱透水层。当上层滞水向下渗透时,一部分水向下渗透,另一部分水则在两层交界面积聚,沿层面侧向流动,从边坡或断裂处流出。因此,截水沟断面尺寸除进行水力计算外,还应根据植被情况、土壤厚度、土质类型、土壤空隙率等条件综合确定。另外,对截水沟出水口也应根据实地调查情况专门设计,避免因出水口处理不当而冲刷填挖交界处的路堤边坡。宁杭高速排水设计时根据地形和降水量的情况确定截水沟的形式,对于一般坡顶处,结合地形及景观要求,由开挖式截水沟调整为填筑式截水沟(图5),对于平台截水沟,考虑到施工的适应性采用矩形砖砌截水沟(图6)。对于截水沟出水口的设置,结合沿线地形走向尽量外移,一方面避免了对路基边坡的危害;另一方面减小截水沟对行车视觉效果的影响。3.5排水暗沟设计根据已建成高速公路的调查显示,低填方路段、挖方路段及填挖交界处的路面损坏比例远大于正常路段,因此,作为高速公路的设计者应高度重视低填方路段、挖方路段以及填挖交界处的地下排水。当高速公路通过含水地层或地下水富集地带,应根据具体情况采取措施拦截、旁引、排除含水层中的地下水,降低地下水位或者疏干坡体内的地下水。在宁杭高速公路的设计过程中,吸收了市政道路的做法,在低填方路段、挖方路段及填挖交界处,将明排水沟调整为暗沟,在暗沟顶部设置弧型的与自然边坡融为一体的土质绿化覆盖的圆弧汇水区,通过集水井进水口(间隔30m左右)汇集雨水进入暗沟,再通过暗沟排出路基外。使公路整个断面浑然一体,自然流畅,同时取消了路侧防撞护栏,使驾乘人员的视野更加开阔,行车安全亦得到保证(图7、8)。3.6注重与周围地形的协调互通区占地面积大,车速较慢,是重要的景观区,对于互通区排水系统的处理应采用与当地地形条件相适宜的手法进行美化。如果互通有较大的水塘,或周围有湖泊、河流,水体面积较大的,可调整水系,使之形成视觉效果上相互关联,疏密相间,变化有致的以水景为主的绿化景观;如果周围是平原,地形的整治可略有起伏,与周围平原的地形特点相协调;如果是丘陵,在整治地形时,依据原地形、地貌的起伏,整治出跌宕起伏的地形,并且与周围的地形走势一致,达到与周围的地形协调。创造的景观效果融入到高速公路周边环境中,达到自然、生态的景观效果。宁杭高速公路所有互通的排水全部采用湿地处理系统替代传统的排水沟工程,是高速公路互通排水系统的一大革新。具体作法为:取消互通区域内部边沟,边坡适当放缓,或能缓则缓,使路堤边坡或路堑边坡尽量与原有地貌保持一致或自然顺接,避免了人工开挖或填筑的生硬痕迹,通过自然地形或对地形稍加修饰,将雨水汇集到互通区的湿地或原有沟渠中,既解决了排水问题,又增添了互通区内的景观效果,使人造工程返璞归真。3.7生活、生产废水处理服务区的功能是泊车、加油、休息、餐饮、住宿。该区域排水系统的设计应结合服务功能的特点,充分考虑原有地形、地貌,尽量不破坏原有水系,不改变地表水径流机制,同时避免污水对原有生态环境的破坏。要求在各管理、服务设施处均设有满足污水处理要求的地埋式污水处理设备,各种生活、生产污水不能直接排入农田、河流、湖泊,经净化处理达标后方可外排至湿地或用作高速公路绿化养护。如天目湖服务区首次采用了中水回用技术处理生活污水,实现了污水再利用,既节约用水,也体现了高速公路的环保特色(图9)。3.8种植临水植物边沟外侧空地排水系统的考虑结合地形进行,以与沿线当地的环境相协调为原则,一般有以下几种情况:(1)边沟外侧临近水塘、湖泊或河流,可取消边沟的设置,并因地制宜地栽植临水植物,如杨柳、鸢尾和菖蒲等,还原当地风光原貌,形成水乡的特征。(2)边沟外侧周围有较好风景,并无密集居住区,采用种植低矮灌木、草皮,将外界风景引入,边沟隐于绿化环境中。(3)高速公路穿越城镇及人口密集区,周围环境较不美观,可考虑暗埋式排水沟并与城镇排水系统相衔接,在暗管上方