淺談公路邊坡防護(hù)技術(shù)

趙彥賢 于可忱 孫建勛 周 磊

隨著我國公路建設(shè)的迅速發(fā)展，公路工程各部分的建設(shè)工藝也日益先進(jìn)，方式也越來越多樣化。在保持公路路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性、減少公路路基病害的發(fā)生、確保行車安全方面，公路路基邊坡的防護(hù)具有重要的作用。

1 邊坡的形成及破壞機(jī)制

路基邊坡是由于地形的變化，道路設(shè)計標(biāo)高與天然地面標(biāo)高的相互關(guān)系不同，所出現(xiàn)的高于天然地面的填方路基即路堤、低于天然地面的挖方路基即路塹和介于前兩者之間的半填半挖路基兩側(cè)的斜坡。由巖土體填挖而成的路基，改變了原地層的天然平衡狀態(tài)，且暴露在自然環(huán)境中，長期受各種自然因素（尤其是雨水沖刷）的影響，巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)會發(fā)生較大的變化，引起巖土體變形、移動，破壞邊坡的穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致一系列環(huán)境地質(zhì)問題和生態(tài)環(huán)境問題，如崩塌滑坡、泥石流、土壤侵蝕和植被破壞等，因此，需結(jié)合當(dāng)?shù)厮摹⒌刭|(zhì)及材料等情況，采取有效措施，對各類土、石邊坡進(jìn)行必要的防護(hù)。

根據(jù)邊坡土質(zhì)類別、破壞原因和規(guī)模不同，主要破壞形式為溜方、滑坡、剝落和碎落崩塌4種。溜方是由于少量土體沿土質(zhì)邊坡向下移動所形成，即邊坡上薄的表層土下溜，通常是由于降水、降雨等流動水沖刷邊坡或施工不當(dāng)而引起的。滑坡是指一部分土體在重力作用下沿邊坡的某一滑動面滑動，主要是因土體的穩(wěn)定性不足引起的。路堤邊坡發(fā)生滑坡的主要原因是邊坡坡度過陡或坡腳被挖空，或填土層次安排不合適等;路塹邊坡發(fā)生滑坡的主要原因是邊坡高度和坡度與天然巖土層次的性質(zhì)不相適應(yīng)。剝落和碎落是指邊坡風(fēng)化巖層表面，在各種外界環(huán)境的影響下使表層巖石從坡面上剝落下來的破壞形式。崩塌通常是指較大的石塊脫離邊坡表面沿坡面滾落下來。

2 邊坡防護(hù)的設(shè)計原則

邊坡防護(hù)的設(shè)計應(yīng)遵循以下要點：

（1）“綜合設(shè)計、就地取材、以防為主、確保施工”是邊坡綜合防護(hù)設(shè)計的基本原則。

（2）在對路基防護(hù)施工中應(yīng)注意養(yǎng)護(hù)結(jié)合的原則，嚴(yán)格按照路基的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，針對當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件特點，能就地取材的盡量地做到就地取材，減少工程的成本，對路基的防護(hù)材料的選擇要綜合考慮，不能為了節(jié)約成本而在防護(hù)上進(jìn)行縮減。

（3）對路基進(jìn)行防護(hù)施工中，要根據(jù)不同地質(zhì)情況進(jìn)行綜合設(shè)計，在施工中首先要考慮好路面的排水問題，然后再綜合相關(guān)因素進(jìn)行施工，這樣才能保證施工的質(zhì)量，達(dá)到施工的目標(biāo)。

（4）在防護(hù)的同時，要注意保護(hù)環(huán)境和創(chuàng)造環(huán)境，盡量采用適當(dāng)?shù)木G化防護(hù)方法來進(jìn)行，使公路具有安全、舒適、美觀、與環(huán)境相協(xié)調(diào)等特點。

3 邊坡防護(hù)設(shè)計

公路路基邊坡的防護(hù)主要有：一種是邊坡的生態(tài)防護(hù)，所謂邊坡生態(tài)防護(hù)是指單獨用植物或者植物與土木工程和非生命的植物材料相集合的固坡措施；另一種是邊坡的工程防護(hù)，它主要是利用堆砌混凝土、磚塊或其它材料對邊坡進(jìn)行防護(hù)，是公路邊坡防護(hù)的傳統(tǒng)方法之一。目前常用的方法包括：漿砌片石、干砌片石、水泥混凝土預(yù)制塊防護(hù)等。

3.1 生態(tài)防護(hù)

生態(tài)防護(hù)即采用植被護(hù)坡的方法護(hù)坡，植被護(hù)坡一般多采用在邊坡上種植草、植樹或鋪草皮，以減緩邊坡上的水流速度，利用植物根系固結(jié)邊坡表層土壤以減輕沖刷，從而達(dá)到保護(hù)邊坡的作用。

（1）種草防護(hù)，適用于邊坡穩(wěn)定，坡面沖刷輕微的路基邊坡上。草籽應(yīng)均勻撒布在清理好的土質(zhì)坡面上，同時做好澆水、養(yǎng)護(hù)管理。路蜇較陡或較高時可通過實驗，將草籽與含肥料的有機(jī)質(zhì)泥漿噴射到坡面上，草的品種應(yīng)適應(yīng)當(dāng)?shù)刈匀粭l件，應(yīng)選用根系發(fā)達(dá)有良好的固土和護(hù)坡效果、覆蓋度大、密度大，多年生長易于管理的品種。種草坡面防護(hù)方法比較簡單，能夠美化環(huán)境而且所需成本相對較低，有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）植樹防護(hù)，植樹應(yīng)在l∶1.5或更緩的邊坡上，或在邊坡以外的河岸及漫灘外。樹種應(yīng)選用能迅速生長且根深枝密的低矮灌木類。種植樹木對公路邊坡防護(hù)，公路綠化等有著重要的作用，但是樹木的品種和種植位置及寬度的選擇，應(yīng)根據(jù)防護(hù)的要求并且結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀磺闆r來確定，施工時應(yīng)注意季節(jié)。樹種應(yīng)采用耐寒、耐旱，容易成活的樹種。

（3）鋪草皮護(hù)坡，是在邊坡鋪設(shè)天然草皮的一種傳統(tǒng)邊坡植物防護(hù)措施，具有施工簡單、工程造價較低等特點，適用于附近草皮來源較易，邊坡高度不高且坡度較緩的各種土質(zhì)及嚴(yán)重風(fēng)化的巖層和成巖作用差的軟巖邊坡防護(hù)工程。由于其可以預(yù)先在選定的地點培植，需要時從培植地運至坡面鋪植就能起到防護(hù)作用，還具有成坪時間短、護(hù)坡功能見效快、施工季節(jié)限制少的特點。但其前期管理難度大，新鋪的草皮容易遭受各種災(zāi)害，往往達(dá)不到滿意的邊坡防護(hù)效果，而造成坡面沖溝，表土流失、坍滑等邊坡災(zāi)害，因此，在新鋪草皮養(yǎng)護(hù)期間，必須加強(qiáng)管理。

（4）三維植被網(wǎng)護(hù)坡，是利用植物結(jié)合三維土工網(wǎng)等工程材料對邊坡進(jìn)行加固。三維植被網(wǎng)護(hù)坡技術(shù)綜合了土工網(wǎng)和植物護(hù)坡的優(yōu)點，能起到復(fù)合護(hù)坡的作用。具有固土性能優(yōu)良、消能作用明顯、網(wǎng)絡(luò)加筋作用突出、保溫功能良好等特點。適用坡度較緩的各種土質(zhì)、強(qiáng)風(fēng)化巖石邊坡。

（5）土工格室植草護(hù)坡，是指在展開并固定在坡面上的土工格室內(nèi)填充改良土，然后在格室上掛三維植被網(wǎng)，進(jìn)行噴播施工的一種護(hù)坡技術(shù)。利用土工格室為草坪生長提供穩(wěn)定、良好的生存環(huán)境。采用土工格室植草，可使不毛之地的邊坡充分綠化，帶孔的格室還能增加坡面的排水性能。適用于坡度較緩的泥巖、灰?guī)r、砂巖等巖質(zhì)路塹邊坡。

（6）噴混植草，是一種將草種、有機(jī)質(zhì)、肥料、水泥、酸堿改良劑和土壤的混合物等通過混凝土噴射機(jī)噴附在巖石坡面上的邊坡綠化方法，適用于所有開挖后的巖石坡面的綠化。尤其是坡面較陡、缺乏土壤母質(zhì)、立地條件惡劣的坡面。

3.2 工程防護(hù)

（1）抹面護(hù)坡是將二合土（石灰、爐渣）、三合土（水泥、石灰、爐渣）或水泥砂漿均勻的攤在路基邊坡，經(jīng)壓實，提漿、抹光后形成的一種邊坡防護(hù)層。它適用于各種易風(fēng)化但尚未嚴(yán)重風(fēng)化的巖石邊坡。常用的抹面材料主要有石灰漿等，抹面的厚度不宜超過30 mm，表層可涂軟化點稍高于當(dāng)?shù)貧鉁氐臑r青保護(hù)層，抹面防護(hù)使用年限為8～10年，高速公路路基邊坡不宜采用抹面防護(hù)。

（2）噴漿和噴射混凝土防護(hù)。對堅硬易風(fēng)化，但是未嚴(yán)重風(fēng)化的巖石邊坡，為防止進(jìn)一步風(fēng)化，可在坡面上噴射一層水泥砂漿，形成保護(hù)層，噴漿可用于高而陡的邊坡，但所防護(hù)的坡面必須干燥和堅硬，地下水發(fā)育或成巖作用差的黏土巖邊坡不宜使用，噴漿防護(hù)厚度不宜小于50 mm，采用砂漿強(qiáng)度不應(yīng)低于M10，噴射混凝土防護(hù)的厚度不宜小于80 mm，混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于C15，噴漿和噴混凝土防護(hù)坡面應(yīng)設(shè)置泄水孔和伸縮縫。噴射混凝土法分為素噴法和錨噴法。素噴法為直接將高標(biāo)號砂漿噴射在大致平整的巖面上，使坡面易松散的顆粒得以穩(wěn)固，保證行車及行人的安全。它用于表層易松散的風(fēng)化巖面。錨噴法，其工作原理是利用錨桿將滑動體固定在山體上，以錨桿約束山體的滑動，并在滑動體表面錨頭上加掛鋼筋網(wǎng)并噴射混凝土，在滑動體表面形成鋼筋混凝土板體結(jié)構(gòu)，這樣可以將松散的巖石固定為一個整體，以達(dá)到徹底根治滑坡的目的。錨噴法適用于大部分巖石土和碎石土等地質(zhì)結(jié)構(gòu)山體和易產(chǎn)生滑坡地段，它可預(yù)防早期滑坡的產(chǎn)生。只要產(chǎn)生滑動的區(qū)域面積不很大，滑動層不很厚，都可以采用此方法。噴射混凝土護(hù)坡在具有重量輕、防止風(fēng)化、施工簡單等優(yōu)點的同時，也具有費用高、厚度難控制等缺點。

（3）護(hù)面墻防護(hù)適用于防護(hù)易風(fēng)化或風(fēng)化嚴(yán)重的軟質(zhì)巖石或較破碎巖石的挖方邊坡以及坡面易受侵蝕的土質(zhì)邊坡，邊坡不宜陡于1∶0.5。護(hù)面墻類型應(yīng)根據(jù)邊坡地質(zhì)條件確定，窗孔式護(hù)面墻防護(hù)的邊坡不應(yīng)陡于1∶0.75，拱式護(hù)面墻適用于邊坡下部巖層較完整而上部需防護(hù)路段，邊坡應(yīng)緩于1∶0.5，單級護(hù)面墻的高度不宜超過10 m，并應(yīng)設(shè)置伸縮縫和泄水孔。護(hù)面墻的基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)置在穩(wěn)定的地基上，埋置深度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件確定：冰凍地區(qū)，應(yīng)埋置在冰凍深度以下不小于250 mm，護(hù)面墻前趾應(yīng)低于邊溝鋪砌的地面。

（4）漿砌片石護(hù)坡是工程中坡面防護(hù)應(yīng)用最多的方法，主要有片石護(hù)坡和片石護(hù)面墻兩種方式。通過漿砌片石防護(hù)坡面，可防止雨水對坡面的沖刷，同時對坡體也具有一定的穩(wěn)定作用。護(hù)面墻是漿砌片石的坡面覆蓋層，用于封閉各種軟質(zhì)巖層和較破碎的挖方邊坡，多用于易風(fēng)化的云母片巖、綠泥片巖、泥質(zhì)灰?guī)r、千枚巖及其他風(fēng)化嚴(yán)重的軟質(zhì)巖層和較破碎的巖石地段，以防止繼續(xù)風(fēng)化?？梢杂行У胤乐惯吰聸_刷，防止滑動型、流動型及落石型邊坡崩坍，是邊坡最常見的一種防護(hù)形式。護(hù)面墻除自重外，不擔(dān)負(fù)其他荷載，亦不承受墻后土壓力，因此，護(hù)面墻所防護(hù)的挖方邊坡坡度應(yīng)符合極限穩(wěn)定邊坡的要求。漿砌片石護(hù)坡施工工藝簡單，是應(yīng)用較為普便的一種邊坡防護(hù)形式，但由于其形式單一，與環(huán)境協(xié)調(diào)效果差，在現(xiàn)代公路邊坡防護(hù)中，其應(yīng)用有不斷減少的趨勢。

（5）干砌片石防護(hù)，當(dāng)邊坡為緩于1∶1.25的土質(zhì)或土夾石邊坡，較軟的土質(zhì)路基邊坡因雨水沖刷會發(fā)生泥流、拉溝與小型溜坍，或有嚴(yán)重剝落的較質(zhì)巖層邊坡，周期性浸水的河灘等均可采用干砌片石防護(hù)。干砌片石防護(hù)厚度不宜小于250 mm。干砌片石防護(hù)可有效的防止雨水或地面水流的沖刷，干砌片石結(jié)構(gòu)，不僅節(jié)省費用，而且可以適應(yīng)邊坡有較大的變形。但干砌片石受水流沖擊時，細(xì)小顆粒易被流水沖刷帶走而引起大的沉陷。干砌片石應(yīng)使用不易風(fēng)化的堅硬巖石。

（6）水泥混凝土預(yù)制塊防護(hù)，在選擇設(shè)計路基邊坡沖刷防護(hù)類型時，有些地區(qū)缺乏片石、塊石材料，此時可選擇水泥混凝土預(yù)制塊防護(hù)。它比漿砌片石防護(hù)能抵抗較大的水流速度和波浪的沖擊（其容許水流速度在4～8 m／s以上、容許波浪高度可在2 m以上），還能抵抗較強(qiáng)的冰壓力。為了減小水流或波浪對預(yù)制塊的沖擊與上浮力，在預(yù)制板塊時可留出整排的孔眼。

（7）主動防護(hù)網(wǎng)是鋼絲繩柔性網(wǎng)覆蓋包裹在所需防護(hù)斜坡或巖石上，以限制坡面巖石土體的風(fēng)化剝落或破壞以及危巖崩塌。能穩(wěn)定邊坡，抑制邊坡風(fēng)化，不破壞和改變坡面原有地貌形態(tài)和植被生長條件。作為一種定型化的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，施工安裝的具體方法都會在設(shè)計說明書或產(chǎn)品安裝手冊中給出，主要工序有清坡、放線、基礎(chǔ)施工、錨桿安裝、支撐繩安裝、格柵的鋪掛、鋼強(qiáng)網(wǎng)鋪掛與縫合。

（8）被動防護(hù)網(wǎng)是立起的一面圍網(wǎng)，不是覆蓋在需要防護(hù)的坡體上面，鋼柱和鋼絲繩網(wǎng)連接組合構(gòu)成一個整體，對所防護(hù)的區(qū)域形成面防護(hù)，從而阻止崩塌巖石土體的下墜，起到防護(hù)作用。安裝方便快捷，施工簡單，易操作，防巖崩效果好，所以它適宜在開挖成臺階的高大外邊坡上使用。作為一種定型化的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，施工安裝的具體方法都會在設(shè)計說明書或產(chǎn)品安裝手冊中給出，主要工序有基座錨固、鋼柱及上拉錨繩安裝、側(cè)拉錨繩的安裝、上下支撐繩安裝、鋼繩網(wǎng)安裝、格柵安裝。

3.3 兩種邊坡防護(hù)的優(yōu)缺點

（1）植物防護(hù)可以改善環(huán)境、保持生態(tài)平衡；調(diào)節(jié)凈化空氣，降低環(huán)境污染；降低汽車噪聲污染；調(diào)節(jié)氣候、保護(hù)道路；美化環(huán)境，減輕疲勞；調(diào)和自然環(huán)境、生活環(huán)境；合理規(guī)劃苗木栽植位置，有助于引導(dǎo)駕駛員視線，集中注意力；由于植物防護(hù)的技術(shù)方法簡單，造價便宜，效果明顯，植物防護(hù)在短期內(nèi)能防止邊坡的沖刷和恢復(fù)公路沿線的綠色景觀，能保持土壤的溫度和水分的相對穩(wěn)定、緩和地表水的沖刷、減少坡面徑流和降低流速，減少水土流失，可在很大程度上改善生態(tài)環(huán)境。但植物防護(hù)初期效果比較差，植物防護(hù)需要不斷進(jìn)行養(yǎng)護(hù)與管理等工作，日常養(yǎng)護(hù)管理主要是及時檢查、灌水、除草松土、施肥修剪、防治病蟲害和補(bǔ)植等。

（2）工程防護(hù)技術(shù)的優(yōu)點是見效快，能迅速保證邊坡的穩(wěn)定性，但由于很多工程防護(hù)與環(huán)境綠化及景觀之間的關(guān)系不能很好的協(xié)調(diào)，所以很多工程防護(hù)坡面呈現(xiàn)外觀顏色單調(diào)，缺乏生氣，例如錨桿掛網(wǎng)噴射混凝土坡面，在行車視線中呈現(xiàn)大片的灰色，不能滿足公路對環(huán)保綠化以及消除駕駛疲勞等多方面的要求，并且工程防護(hù)造價較高。

4 結(jié)語

搞好公路建設(shè)，確保路基邊坡穩(wěn)定，搞好環(huán)境保護(hù)，要深入了解現(xiàn)場，針對不同的工程土質(zhì)、水文、氣候、施工條件及工程需求等特點設(shè)計靈活的防護(hù)形式。