現(xiàn)階段高挖邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)研究

□王云

現(xiàn)階段高挖邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)研究

□王云

邊坡防護(hù)；生態(tài)防護(hù)；風(fēng)化；沖刷；完善設(shè)計(jì)；防治對(duì)策

高速公路建設(shè)在一定程度上會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。邊坡的開(kāi)挖破壞了原有的植被覆蓋層，出現(xiàn)了水土流失現(xiàn)象和大量的次生裸地，加劇了生態(tài)系統(tǒng)的破壞退化進(jìn)程，這些問(wèn)題尤其是在生態(tài)環(huán)境脆弱的地區(qū)表現(xiàn)得十分明顯。因此，如何建設(shè)精品工程，減少公路建設(shè)對(duì)環(huán)境的破壞，完善道路景觀，盡快恢復(fù)自然生態(tài)系統(tǒng)，美化環(huán)境，保證高速、舒適、安全、生態(tài)的行車條件，成為目前公路建設(shè)的首要任務(wù)。在這種形勢(shì)下，邊坡的生態(tài)防護(hù)受到越來(lái)越多的關(guān)注。

生態(tài)防護(hù)作為環(huán)境工程與巖土工程相結(jié)合的產(chǎn)物，兼顧了環(huán)境與防護(hù)兩方面的功效，是一種有效的護(hù)坡、固坡手段，達(dá)到了防護(hù)和環(huán)境保護(hù)的雙重目的。

一、邊坡防護(hù)

邊坡防護(hù)通常分為工程防護(hù)和植被防護(hù)兩種。生態(tài)防護(hù)就是工程防護(hù)與植被防護(hù)有機(jī)適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合，在確保邊坡穩(wěn)定性的前提下，采用合理的工程和防護(hù)措施，結(jié)合邊坡的景觀設(shè)計(jì)，充分利用地形、地貌資源，最大限度地減少對(duì)原始地貌的破壞，最大限度地恢復(fù)和保護(hù)邊坡生態(tài)環(huán)境。

我國(guó)傳統(tǒng)的邊坡防護(hù)以工程防護(hù)為主，主要存在以下問(wèn)題：開(kāi)挖邊坡植被恢復(fù)困難，影響邊坡生態(tài)環(huán)境；大量采用工程防護(hù)，導(dǎo)致防護(hù)成本高、資源緊張，缺乏生機(jī)和美感；邊坡綠化效果差，影響路容美觀，且噪聲大；工程防護(hù)主要強(qiáng)調(diào)的是強(qiáng)度和防護(hù)的功效，卻忽視了環(huán)境的保護(hù)。受造價(jià)因素的影響，加之傳統(tǒng)邊坡防護(hù)治理措施存在的一些問(wèn)題，生態(tài)防護(hù)開(kāi)始在我國(guó)越來(lái)越受到普遍重視，并在不同的實(shí)驗(yàn)路段進(jìn)行了行之有效的探索。

生態(tài)防護(hù)具有護(hù)坡、改善環(huán)境和景觀三大功能。在工程地質(zhì)條件復(fù)雜的山區(qū)修建高速公路，高挖邊坡采用的生態(tài)防護(hù)主要有一些幾種：植草護(hù)坡、三維植被網(wǎng)護(hù)坡、鋼筋砼框架梁內(nèi)填土植被護(hù)坡、預(yù)應(yīng)力錨索框架地梁植被護(hù)坡和地梁植被護(hù)坡。

二、現(xiàn)階段高挖邊坡生態(tài)防護(hù)

筆者通過(guò)對(duì)四川省、陜西省內(nèi)一些高速公路上現(xiàn)階段采用生態(tài)防護(hù)的高挖邊坡進(jìn)行調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，采用工程防護(hù)的高挖邊坡比生態(tài)防護(hù)綠化效果好，而且也達(dá)到了景觀效果和環(huán)境保護(hù)的目的，但是仍然暴露出一些問(wèn)題，最常見(jiàn)的主要有以下幾點(diǎn)。

1.坡面局部風(fēng)化破壞

通過(guò)調(diào)查大量采用了生態(tài)防護(hù)的高挖邊坡，發(fā)現(xiàn)邊坡或多或少地出現(xiàn)一定程度的局部風(fēng)化破壞，有時(shí)坡面可見(jiàn)裸露的鐵絲網(wǎng)。防護(hù)過(guò)后的高挖邊坡經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期風(fēng)吹日曬，在各種自然因素和人為因素的共同作用下，由于干旱和覆土厚度過(guò)小，導(dǎo)致坡面植被較稀疏，三維植被網(wǎng)出現(xiàn)風(fēng)化破壞，坡面可見(jiàn)綠色的殘余網(wǎng)片（如圖1所示）。

圖1 坡面局部風(fēng)化破壞情況

2.部分高挖邊坡坡腳沖刷破壞

高挖邊坡的坡腳在向上1～2米的范圍內(nèi)容易出現(xiàn)沖刷破壞。在降雨量較大的區(qū)域，坡腳沖刷痕跡較明顯，細(xì)小的沖溝排列較密集，坡面上的植被防護(hù)有些已經(jīng)喪失了作用，坡腳堆積一定數(shù)量的坡面沖積物。這類破壞主要出現(xiàn)在巖質(zhì)邊坡表層坡體較松散，坡腳沒(méi)有進(jìn)行必要的防護(hù)加固的地方，或部分橋臺(tái)錐坡（如圖2所示）。

圖2 坡腳處的沖刷破壞情況

3.框架梁內(nèi)填土的局部沖刷破壞

有的高挖邊坡在防護(hù)時(shí)采用框架梁內(nèi)掛鐵絲網(wǎng)＋三維網(wǎng)防護(hù)。由于人為和自然因素的作用，在坡面植被成型之前，框架梁內(nèi)部的填土部分就被沖刷淘空了，出現(xiàn)框架梁架空的現(xiàn)象（如圖3所示）。此時(shí)，框架梁形同虛設(shè)，沖刷導(dǎo)致坡面凹凸不平，框架梁內(nèi)部的綠色三維網(wǎng)風(fēng)化，露出基巖面。

圖3 邊坡框架梁內(nèi)的沖刷破壞情況

4.高挖邊坡與橋臺(tái)錐坡連接處的局部風(fēng)化沖刷破壞

高速公路由于建設(shè)需要，會(huì)在路線上修建一些天橋。在有些人行、過(guò)街天橋的橋臺(tái)錐坡與坡面的連接處兩側(cè)局部范圍內(nèi)，容易出現(xiàn)一定程度風(fēng)化破壞，而且情況比較嚴(yán)重，坡面沖刷痕跡明顯（如圖4所示）。

圖4 橋臺(tái)錐坡連接處的風(fēng)化沖刷破壞情況

以上這些破壞現(xiàn)象，只是出現(xiàn)在高挖邊坡的局部小范圍之內(nèi)，具有一定的局限性，不影響邊坡的整體穩(wěn)定性和公路的運(yùn)行，只是景觀效果稍差。但總體上來(lái)說(shuō)，采用生態(tài)防護(hù)的高挖邊坡的防護(hù)效果還是很好的，值得在以后的工程實(shí)際中推廣應(yīng)用。

三、生態(tài)防護(hù)的原則

針對(duì)上述問(wèn)題和邊坡生態(tài)環(huán)保方面的不足，按照“建綠色生態(tài)通道，走環(huán)保之路，公路自然和諧相處互為景觀”的思路，總結(jié)出目前高挖邊坡生態(tài)防護(hù)的原則：穩(wěn)定是根本、軟硬防護(hù)結(jié)合、樹(shù)灌草結(jié)合、經(jīng)濟(jì)美觀環(huán)保。

穩(wěn)定是根本，就是無(wú)論在何種情況下，防護(hù)都要確保邊坡的穩(wěn)定。軟硬防護(hù)結(jié)合指的是硬性防護(hù)與柔性防護(hù)相結(jié)合，以防為主，兼顧綠化需要。樹(shù)灌草結(jié)合，指在植物的選擇上廢除傳統(tǒng)的單一植草觀念，選擇適合當(dāng)?shù)貧夂蛞约暗刭|(zhì)條件的植物進(jìn)行目標(biāo)植物群落設(shè)計(jì)。樹(shù)灌草結(jié)合，即通過(guò)人工輔助建立適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的自然植物群落，喬木、灌木和草本植物有機(jī)結(jié)合，最大限度地恢復(fù)植被原始的生長(zhǎng)環(huán)境，使邊坡呈現(xiàn)形態(tài)各異的自然環(huán)境。經(jīng)濟(jì)美觀環(huán)保，旨在通過(guò)提高生態(tài)環(huán)保處治的技術(shù)含量來(lái)達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

四、防治改善對(duì)策及注意的問(wèn)題

對(duì)于高挖邊坡的生態(tài)防護(hù)，除了遵循以上原則之外，建議在采用生態(tài)防護(hù)的前提下，還應(yīng)重點(diǎn)從防護(hù)和排水兩方面完善設(shè)計(jì)和施工。因?yàn)榕潘c防護(hù)息息相關(guān)，只有防護(hù)與排水相輔相成、恰當(dāng)結(jié)合，才能發(fā)揮更大的作用。筆者認(rèn)為，應(yīng)從3個(gè)方面做好高挖邊坡的生態(tài)防護(hù)。

1.加強(qiáng)高挖邊坡防護(hù)

（1）采用三維網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)時(shí)，應(yīng)保證高挖邊坡的坡面上有足夠的覆土厚度。足夠的覆土厚度不僅能夠防止坡面沖刷，固土保水蓄留草種，還能夠防止三維網(wǎng)的風(fēng)化，同時(shí)也會(huì)給植物的生長(zhǎng)提供一個(gè)適宜的環(huán)境，促進(jìn)植被繁榮。

（2）對(duì)于高挖邊坡容易沖刷的一級(jí)邊坡，應(yīng)該因地制宜、有針對(duì)性地選取防護(hù)措施，盡量采取植被與工程防護(hù)相結(jié)合，不僅穩(wěn)固坡面，還有利于綠化坡面。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)坡腳的防護(hù)，對(duì)坡腳進(jìn)行工程加固，防止坡腳巖土體的風(fēng)化脫落，并處理好坡腳防護(hù)與公路兩側(cè)排水溝之間的關(guān)系，保證排水暢通。

（3）加強(qiáng)橋臺(tái)錐坡范圍的防護(hù)，做好橋梁與邊坡連接處的防護(hù)與綠化工作。設(shè)有渡槽、天橋或者下穿分離式立交的路塹邊坡應(yīng)沿路線方向兩側(cè)邊坡一定范圍設(shè)置護(hù)面墻，以確保橋臺(tái)穩(wěn)定。

（4）植被防護(hù)的草種應(yīng)盡量選擇鄉(xiāng)土或本土植物，容易在當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)、根系比較發(fā)達(dá)、莖矮葉茂的耐旱草種，并加強(qiáng)日常養(yǎng)護(hù)。同時(shí)，在選擇坡面植被的時(shí)候，除了滿足坡面植被的一些基本要求外，盡量選擇有利于排水的植被，考慮坡面的植物排水。

（5）做好地質(zhì)勘探工作，探明邊坡的工程地質(zhì)。防護(hù)之前，對(duì)于土質(zhì)邊坡高度超過(guò)20米、巖石邊坡高度超過(guò)30米以及不良地質(zhì)、特殊巖土地段，應(yīng)進(jìn)行個(gè)別勘察設(shè)計(jì)。重點(diǎn)加強(qiáng)挖方高邊坡地質(zhì)橫斷面的勘察，尤其是軟弱結(jié)構(gòu)面分布形態(tài)與路線關(guān)系、結(jié)構(gòu)面力學(xué)特性，以及覆蓋土層與下覆基巖的接觸狀態(tài)和斜坡度。對(duì)于不同巖層的交界處、軟弱夾層等軟弱結(jié)構(gòu)面，以及容易發(fā)生滑坡的路段，應(yīng)該采取特殊措施進(jìn)行特殊處理，針對(duì)特殊路段做好防護(hù)工作。

（6）建設(shè)管理單位應(yīng)聘請(qǐng)有關(guān)專家對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行相關(guān)施工技術(shù)專題培訓(xùn)，以提高施工水平。同時(shí)，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，建立健全的養(yǎng)護(hù)管理體制，組織專業(yè)人員做好養(yǎng)護(hù)工作，對(duì)坡面植被及時(shí)灑水追肥、除草防病，保證坡面植被茁壯生長(zhǎng)，防止干枯。

2.做好高挖邊坡排水

（1）高挖邊坡上的各類排水設(shè)施應(yīng)相互銜接配合，并兼顧路面排水、路基防護(hù)、地基處理等進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，形成完善的排水系統(tǒng)。排水設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意當(dāng)?shù)丨h(huán)境變化所造成的暴雨強(qiáng)度大、突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大的特點(diǎn)，有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)計(jì)。施工場(chǎng)地的臨時(shí)性排水設(shè)施，應(yīng)盡可能與永久性排水設(shè)施相結(jié)合。

（2）在坡面上因地制宜設(shè)置適當(dāng)長(zhǎng)度的截水溝，有效阻止上坡面因降雨形成的坡面徑流對(duì)下坡面的沖刷。截水溝的形狀、尺寸可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕涤陱?qiáng)度選擇，在此基礎(chǔ)上使設(shè)計(jì)尺寸稍微偏大，以滿足突發(fā)的特大暴雨。

（3）做好高挖邊坡的臺(tái)階排水，主要目的是排除邊坡各級(jí)平臺(tái)上聚集的坡面徑流。及時(shí)將平臺(tái)上的坡面雨水有序地排除，能夠有效阻止臺(tái)階雨水下滲對(duì)邊坡的危害，可在臺(tái)階上設(shè)置臺(tái)階排水溝，也可設(shè)置反濾層，或者填筑一些有利于排水的粒料，切斷雨水的下滲通道。

（4）考慮在坡面設(shè)置泄水孔?？蓪⑵旅娼瓶醋鲹跬翂?，在坡面雨水集中、沖刷頻繁嚴(yán)重的地方設(shè)置一定數(shù)量的微型泄水孔，作為導(dǎo)流通道，但需要處理好進(jìn)出口段和坡面的關(guān)系。

（5）沿路線縱向做好縱向排水，使其與公路的其他排水設(shè)施相協(xié)調(diào)，進(jìn)一步完善排水系統(tǒng)?？筛淖兣潘疁系目v坡，在滿足最大降雨強(qiáng)度和長(zhǎng)時(shí)間降雨匯流時(shí)間的基礎(chǔ)上，提高縱坡0.5%，有利于排水。

（6）邊溝采用淺碟形邊溝。其為生態(tài)綠化邊溝，不僅排水路容美觀，且綠化效果良好（如圖5所示）。淺蝶形邊溝頂面附近加鋪綠色三維網(wǎng)以加強(qiáng)生態(tài)邊溝的抗沖刷能力，加鋪綠色三維網(wǎng)后再采用液壓噴播或者其他植草綠化。樂(lè)宜高速和永武高速都采用了淺碟形邊溝，不僅排水效果良好，而且符合生態(tài)環(huán)保。

圖5 生態(tài)綠化的淺碟形邊溝設(shè)置形式與綠化效果

3.完善設(shè)計(jì)

除了加強(qiáng)防護(hù)和邊坡排水之外，還應(yīng)該完善邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)，做好以下幾點(diǎn)。

（1）在邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)上，應(yīng)該提前做好工程所在區(qū)域的暴雨資料收集工作，分析暴雨強(qiáng)度歷時(shí)要考慮區(qū)域內(nèi)的最大暴雨強(qiáng)度，注意當(dāng)?shù)丨h(huán)境變化的特點(diǎn)，并結(jié)合坡面雨水的特點(diǎn)有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)計(jì)，防止出現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷。

（2）強(qiáng)調(diào)高挖邊坡各類排水設(shè)施的設(shè)計(jì)和施工應(yīng)密切配合，實(shí)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。

（3）合理布置高挖邊坡的防護(hù)形式，做到因地制宜，有針對(duì)性。

（4）設(shè)計(jì)時(shí)，考慮高挖邊坡的美化和綠化，達(dá)到生態(tài)防護(hù)的目的。增加邊坡植物的種類，改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。

與工程防護(hù)相比較，生態(tài)防護(hù)兼顧了環(huán)境與防護(hù)兩方面的功效，是新時(shí)期公路建設(shè)的提倡的新理念，符合全球氣候變化下提倡環(huán)境保護(hù)的大趨勢(shì)，改變了舊的筑路模式和設(shè)計(jì)原則，是今后邊坡防護(hù)的一個(gè)發(fā)展方向。針對(duì)現(xiàn)階段高挖邊坡生態(tài)防護(hù)存在的一些問(wèn)題，提出要合理應(yīng)用邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)，總結(jié)高挖邊坡生態(tài)防護(hù)的原則，指出要重點(diǎn)從防護(hù)和排水兩個(gè)方面完善設(shè)計(jì)和施工，對(duì)該地區(qū)同類工程建設(shè)提供了一定的參考。

（作者單位：鄭州市交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院）

10.3963/j.issn.1006-8864.2014.1.023