1排水系統主要組成分類
高速公路排水壹般包括路界地表、路面內部、地面以下及構造物排水,這些排水的順利實施必須依靠相關的排水構造物,各種排水構造物中主要的組成部分是邊溝和中央分隔帶排水,其選用的合理與否,直接關系到公路的使用性能及人們對公路的總體評價。
邊溝可分為外露式和隱藏式2大類,外露式邊溝包括:梯形斷面邊溝;矩形斷面邊溝;三角形斷面邊溝;碟形斷面邊溝;組合式斷面邊溝等類型。其中梯形、矩形斷面在高等級公路邊溝型式中應用較為廣泛。隱藏式邊溝包括:蓋板邊溝;管網式邊溝;縫隙式邊溝等類型。無論哪壹種類型的邊溝,均有各自的優缺點,目前在高等級公路中均有應用。中央分隔排水壹般采用齊平式、淺碟式、凸起式3種基本型式,另外,對於超高段排水需要增加特殊設計。
2排水系統對公路沿線環境的影響
2.1對植被和水土保持的影響
排水系統施工開挖破壞了沿線植被的連續性,圬工砌體將原來植被生長的小環境阻斷破壞,改變了附近植被的水分和養分供給系統,造成土壤侵蝕、土壤劣化、植被減少,引起附近植物的死亡甚至消失;其次,排水系統的大量圬工會導致原地貌破壞,使沿線區域的地質結構發生壹定變化,裸露地表受到雨水沖刷,造成水土流失,進而使土壤肥力降低,影響路域生態系統的穩定性,甚至在壹些特殊地區,產生如塌方、滑坡、泥石流等地質災害。
2.2對水體的影響
2.2.1對地表水質的影響
公路路面排水對附近區域地表水質的影響較明顯。高速公路營運過程中,汽車灑落有害物質以及尾氣中的物質,在降雨後經路面徑流排入農田、河流,造成附近水環境汙染。
2.2.2對地下水質的影響
排水系統施工中的開挖溝等活動會影響施工區域地下水的質量和數量,改變地下水資源埋藏和運動條件,破壞正常的自然規律,影響到路邊甚至較遠地區的動植物。
2.2.3對地表水流的改變
公路排水系統改變了地表水流的自然狀態,造成水流集中,在許多情況下使水流速度加快,這些變化會導致土壤侵蝕以及河流淤塞,同時,排水系統的砌體降低了土壤的可滲透性,被土壤吸收的徑流減少,形成局部雍水、泥砂下沈淤積而阻塞河道,引發洪澇災害。
2.2.4對地下徑流的改變
公路排水系統開挖降低了周圍區域的地下水位,而路基和其他結構物則會因限制水流並且提高周圍區域的地下水位,造成飲用水和農業用水流失以及影響沿線動物的生存。
2.3對路容景觀的影響
廣泛采用的混凝土砌體結構比較單壹,破壞了沿線的自然景觀,與周圍環境不能協調,其單調的結構造型和色調容易給行車者造成枯燥的感覺,引起視覺疲勞,不利於行車安全。
3排水系統的改進
針對排水系統造成的沿線生態破壞問題,國內外專家對其改進進行了深入研究並取得了壹定成果,尤其是發達國家在高速公路排水系統的建設中不斷進行技術積累和創新,提出了許多值得借鑒的技術和理論成果。美國公路的排水設計非常註重環境保護,其邊溝表面上看基本都是三角形或淺蝶形,邊溝內沒有采用圬工鋪砌,而是土工織物種草,真正的排水系統在地面以下;德國的路基排水方式以地面排水為主,路基邊坡和緩,邊溝斷面多為弧形,其目的是減少圬工。
另外,德國提倡植物防護,推行草養路肩,主要是利用自然生長的草皮防護路基邊坡和路肩;日本公路建設也非常重視排水系統的設計與施工對生態環境的影響。由於日本雨水多,大小水系都很發達,為了保證公路的排水通暢和節約土地,日本從溪流的發源地就開始采取鋪砌式的排水溝。國內公路排水系統經歷了從簡單到多樣、從傳統技術到現代技術的發展過程。近年來,不少在建工程為改變現行排水系統存在的缺陷,從經濟效益和社會效益出發,借鑒國外的壹些經驗和成果,對公路排水系統進行了有益的嘗試,並取得了壹些成效。
廣清高速公路建設在排水系統設計中提出了生態排水技術,其采用的植草排水不僅避免了大量圬工對生態環境的破壞,並大幅節約了工程費用;海南省根據當地具體情況,對邊溝設計進行改進,在其外側或內外側全部種植草皮,既有效預防了路基、路面水毀等病害,又增加了公路整體美感;貴陽至遵義高速公路在修建時將椰絲毯應用於排水系統,結果表明其覆蓋的邊溝具有極強的抗沖刷能力;寧杭高速公路江蘇段的排水系統在設計中充分考慮原有水系,盡量避免大填大切,降低了工程造價並防止了水土流失;青島至銀川高速公路排水設計中排水溝不予加固鋪砌,該技術利於積水緩慢下滲,且在排水無出口時起到蒸發池的作用。
4構建生態型排水系統
可靠的技術參數選取。構建生態型公路排水系統要在設計施工前收集詳細的有關數據和資料,如調查落實公路沿線歷年降雨強度、歷時以及地質地礦條件,坡面坡度、路線平縱線形、路基斷面形式等,為設計計算提供詳盡客觀的計算參數,以確保計算結果的可靠性,並要對各種結算結果反復試算比較,充分考慮各種因素的影響,盡量避免設計過於保守而浪費大量材料和造成不必要的生態破壞。
可靠的排水系統施工工程質量。由於施工不可避免地對沿線附近環境造成破壞,如果排水系統的工程質量不能得到保證,勢必會引起排水效果不佳甚至失效,導致路面積水、路基浸水等後果,進而破壞公路主體,影響其正常營運。同時,大面積的維修會造成周圍生態環境的二次破壞。因此,生態型排水系統必須要滿足工程質量合格的要求。
采用合理的設計技術。排水設施還必須采用形式多樣化的設計方法,不能墨守陳規,既進行科學設計,又要進行大膽創新,不能簡單地按照以往的經驗或規範要求而不顧工程實際情況,同時,設計時盡量將外形美觀的排水設施展現在視野範圍之內,將枯燥、呆板的排水設施預先將之排除視野之外。
合理采用綠化美化技術是構建生態型公路排水系統的重要組成部分。針對排水系統大量圬工造成的生態環境破壞問題,積極推廣各種生態環保新技術,防止其對生態環境的進壹步破壞,盡可能恢復原來的自然狀況。如各種種草和植樹新技術的應用不僅可以美化路容,提高公路沿線綠化水平,同時還具有提高公路排水系統的效率、防止各種自然災害等效能。
5結語
高速公路排水系統的大量圬工造成植被破壞、水土流失等問題,甚至嚴重影響到路域內生態系統的平衡。因此,排水系統設計和施工時要做到綜合考慮各種因素,借鑒國內外的新技術與新成果,使排水系統不僅能滿足公路排水的技術和功能要求,同時,減少對沿線生態環境的影響。
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