美国和日本公路排水设计的异同

美国和日本公路排水设计的异同

0公路自然生态价值目前，中国大部分道路车道的车道都采用了矩形或梯形砂浆，从而使车轮的视觉美感受损。同时，大量劳动力的出现破坏了自然生态，这与维护生态平衡，大力捍卫环境保护的基本理念相矛盾。同时有些公路在浆砌边沟旁的路肩上并未设置波形护拦,存在一定的安全隐患。因此国内一些地方开始提出建设生态边沟的新理念,如四川九寨沟专用路、广东的广清北高速公路和江珠高速公路、湖南韶山高速公路、海南很多国省干线等都在部分路段采用了生态型植草沟,且都通过了暴雨的考验,取得了很好的经济和社会效益。1农田间的污染传统的公路边沟大量采取浆砌片石或钢筋混凝土结构,破坏了原有地区的径流状态,并且不能与周围的自然环境融为一体。平原、微丘区的公路建设占用了大量农林业资源,如农业高产地、林地等,导致沿线居民人均耕地减少、土地生产力丧失、农作物减产;通过农田耕作区的公路会干扰农田水利排灌系统;汽车尾气产生的有毒有害固体物质、污染颗粒在晴天积累,不但会造成沿线大气污染,还会在雨天以非稳定、非连续流形式将集水流域上的污染物排入受纳体,污染生活饮用水、渔业养殖水以及周边的湿地。所谓生态型植草沟就是摒弃以往设计采用的浆砌片石或钢筋混凝土结构,而是采用宽浅的土质边沟,沟表面用三维网草皮覆盖,冲刷强烈处可在沟底铺设卵石,或在土质沟下面设置盲沟,常见的生态型植草沟如图1所示。2国外公路绿化技术的应用,让道路更公开、健康美国公路的排水设计非常注重环境保护,从其边沟表面上看基本都是三角形或浅碟形,边沟内不用圬工铺砌,而是土工织物种草,真正的排水系统在下面。公路两边的植被非常好,滞留系数大,水流缓慢,雨水通过边坡漫流至边沟,再渗至边沟下面的暗沟里,然后由地下排水系统排除。即使下大雨也很难看到边沟中的流水,地表径流对边坡冲蚀力很小。对没有地下排水系统的一般公路边沟,采取在沟内铺碎石和天然石头的措施,以减慢水流速度,有效防止了水土流失。日本在公路绿化方面起步比美国晚,但其现在的公路绿化水平处于世界领先地位。通过利用乡土植物,开花的树、秋叶树和草花等来创造出与周围环境相融的景观空间,使道路更具有亲切感和情趣。在德国,绿化植物的种类选择非常受重视,真正体现了“因地制宜”的原则。不同的地域,不同的自然地理环境,种植着不同的乔灌草等,产生了丰富的植物配置形式。植物适得其所,长势强健茂盛,大大有利于后期的养护管理。法国很注重公路建设和生态保护的关系。法国政府明文规定,在建造公路的同时必须有绿化的规则,而且要由专门的路线景观设计师进行设计和协调。3我国道路生态排水的研究与分析3.1排水系统的设计江珠高速公路全长53.3km,设计标准为平原微丘区4车道高速公路,路基宽26m,设计行车时速为120km。项目于2003年8月正式开工建设,2007年5月建成通车。江珠高速公路设计之初排水系统全部采用的是生态边沟,边沟型式如图2所示。但由于生态边沟的养护费用较高、该地区雨量充沛,经过综合考虑,最后在公路建设过程中只在部分路段采用了生态边沟,其余绝大部分路段采用了半生态边沟,即浅碟形预制块+草皮护坡组合边沟,其设计图如图3所示。通过调研发现,江珠高速公路半生态边沟的使用性能良好,排水顺畅,且安全性比纯圬工边沟大大提高。生态边沟采用了三维网植草,但在使用过程中由于养护管理不到位,原植草已完全被当地生命力较强的杂草和灌木取代,且已基本将边沟堵塞,边沟的排水功能受到严重影响(见图4)。3.2混凝土路面的排水系统海榆东线全长319.192km,于2007年改建完成,技术标准主要为二级公路和三级公路,路面主要为沥青混凝土和沥青贯入式及沥青表处路面。排水系统主要是生态边沟排水。黄屯线公路是海南省“三纵四横”重点公路网项目之一。主要技术标准为二级公路,设计时速为40km/h,路基宽9m,路面宽7.5m,主要采用沥青混凝土路面,排水系统主要是生态边沟排水。海口绕城高速公路一期工程主线修至美兰机场,全长33.93km,双向4车道,设计时速为120km/h,沥青混凝土路面,主要采用圬工排水系统、局部生态边沟或漫流排水。从调研情况来看,海榆东线和黄屯线调研段主要有如图5所示的几种边沟形式。这两条公路的边沟所采用的草种主要是当地的鸭舌草、蜈蚣草和蟛蜞菊,一般都是在土质边沟修建成形后,从田野中移植而来,生命力旺盛,价格低廉。生态边沟在道班工人的养护下,应用情况非常好,葱绿或开遍鲜花的边沟与平顺的公路相得益彰(见图6),真正做到了“人在画中游,车在景中行”,与国际旅游岛建设的生态要求不谋而合。最重要的是,通过对道班工人的采访了解到,生态公路在道班工人的养护下,草皮不会对排水带来不利影响,而且所采用的草种都为本地草种,根系发达或贴近地面生长,具有良好的抗冲刷性能。海口绕城高速公路局部路段也采用了生态边沟,但其效果与江珠高速公路生态边沟类似,究其原因,仍然是正常的高速公路排水系统养护投入不足以维持生态边沟良好的排水功能。3.3项目建设基本完成川主寺至九寨沟口公路(以下简称“川九路”)全长94.14km,其中新建九寨黄龙机场连接线5.54km,旧线改造88.6km,按二级公路标准建设,路基宽8.5m,沥青砼路面,设计行车时速为40km,概算投资3.94亿元。该工程从2002年10月开工到2003年9月底基本完工,达到了交通部提出的“安全、舒适、环保、示范”要求,基本实现“以人为本”和“可持续发展”。川九路排水系统在开阔路段,大量采用与路容配合协调的土质碟形边沟和浅三角形边沟,在达到排水效果的同时,也体现出自然特色,起到了美化公路两边景观的作用(见图7)。3.4京郊公路边沟绿化模式据北京市各路政分局资料统计,至2007年,北京市市域范围内国道、市道、县道的绿化率已达90%以上。“十五”期间,绿化年均投资达到1.2亿元,其中2006年达到1.4亿元,绿化体系逐步完善,绿量大幅增加,绿化植物逐渐丰富,路域生态环境大幅度改善,“三季有花、四季常青”、层次多样、结构合理、功能完备、景观优美的绿色走廊基本形成。目前,京郊公路边沟绿化的主要模式有:a)部分排水量不大的土质边沟,在充分利用现有植被的前提下,人工撒播根系发达的固土草种并结合覆盖措施,形成草边沟,可对边沟起到生态防护、提高绿量的作用,同时保证了雨水排放、增加径流滞留下渗,减少了边沟清理养护工作量,综合评价结果为“很好”;b)部分排水量稍大的道路边沟,采用预制混凝土空心砖并栽植适当灌草进行植被覆盖,这种形式既能解决道路排水,又与整个公路及周边环境相协调,综合评价结果为“很好”。例如,111国道还首次采用了新型的生态型卵石排水设施,即用卵石覆盖,做成剖面为U型的排水边沟(如图8所示)。4道路、环境植物生长生态草沟具有良好的生态效益,视觉效果较好。对于新建和改建公路,除特殊路段外,应尽量采用生态边沟,特别是旅游公路和景区公路。由于国省干线和地方道路都有道班工人管养,生态草沟可以保持很好的使用性能。高速公路排水系统养护投入较少,高速公路路段采用生态草沟时须选择生长迅速、抗杂草能力强,并且是贴地生长的草种,如蜈蚣草。为了保持高速公路路基的稳