傳統邊坡防護與綜合生態防護技術結合的應用

王靜麗

(山西省公路局忻州分局，山西忻州 034000)

我國是一個多山的國家，隨著經濟的發展以及國家戰略開發的需要，越來越多的高等級公路延伸到丘陵山區，山地丘陵復雜的地質條件給公路的建設帶來了諸多技術難題，其中一項高邊坡的開挖與支護最為工程技術人員所關注。山區高等級公路高邊坡的開挖，經常引起不良地質災害，造成工期延誤、投資巨額增加甚至是人員重大傷亡。對于我省這樣一個山區大省，在建設高速公路的實踐中，更是經常涉及高邊坡加固的情況。公路自身的安全是確保其功能和效益體現的重要基礎，高等級公路邊坡尤其是山區高等級公路挖方邊坡的穩定對確保公路暢通、人車安全具有極其重要的意義。就在2011年，交通運輸部公路科學研究院和山西省交通運輸廳專門承辦過“高速公路邊坡穩定及生態技術”培訓班，分別就邊坡崩塌地質災害調查與防治、公路建設中的水土保持技術、空間信息技術在公路邊坡防治及路域生態環境保護中的應用及公路邊坡綜合景觀協調技術等方面進行培訓研究探討。

邊坡分為自然邊坡和人工邊坡，邊坡工程一般指人工邊坡，是一種把自然邊坡經人工填筑或開挖形成的工程地質體。公路邊坡是一種永久性的人工開挖邊坡。線長點多，地質條件種類多，情況復雜，安全度要求高。坡度相對較矮，坡度略緩，一般直接開挖于地表，其坡度通常為幾米至幾十米。公路邊坡病害的類型主要有滑坡、崩塌、泥石流、錯落、流坍、沖刷、剝落等，其中滑坡、崩塌、泥石流被稱為山區公路的三大主要地質病害。按照邊坡的破壞類型和破壞特征，公路邊坡防護大致可分為滑坡防護、泥石流防護、落石防護、崩塌防護和坡面防護等幾種。

1 滑坡防護

滑坡防護應查明滑坡所處地形地貌、地質構造及水文情況，對規模較大的滑坡和連續出現的滑坡最好繞避通過，滑坡防治做到一次根治。地表排水以攔截和旁引為原則，用截水溝將地表水引入天然溝谷。排除地表水時可在滑體上修筑坡面排水溝，簡單易行，并且效果顯著。排除地下水可采用截水盲溝、邊坡滲溝、排水隧洞、水平鉆孔群等，對于大型滑坡的整治近年來一般采用垂直排水鉆孔與深部水平排水廊道相結合，此方法應用廣泛，整治效果好。支擋工程一般修筑擋墻、打抗滑樁、預應力錨索、錨索與抗滑樁聯合形成的錨索樁、加筋土、抗滑明洞。第三種措施就是減少推動滑坡產生區的物質和增加阻止滑坡產生區的物質，可稱為減重反壓。這個方法必須要準確主滑、牽引和抗滑段的位置。可以通過物理或化學的方法，改變土體性質，如電滲法、灌漿法、離子交換法等，也可種植植物。

滑坡的防護應以預防為主，治理為輔，做到防治結合。

2 泥石流防護

當遭遇特大暴雨襲擊時，松散堆積物在其自身重力和雨水沖刷的共同作用下，會使大量的固體物質失去平衡而崩潰，形成泥石流。泥石流防護首先要攔蓄水流，并將水流引導到溝谷中或繞開物源區排到下游地段，可以通過修筑隧道、明洞或采取橋涵上跨方式進行疏導。另一方面可采取植被護坡，兼以修建擋墻、坡面樁、混凝土注漿固化等防治泥石流的沖刷和侵蝕。

3 落石、崩塌的防護

可修筑落石平臺，采用先進的柔軟防護技術，被動防護網，多種形式的骨架式生態護坡來防護，增加落石與攔截物的作用時間，減小沖擊力。當落石、崩塌位于高處時，有時也采用一些被動型柔性防護技術。

4 坡面防護

其作用是防止坡面沖刷、風化，減少雨水入滲和增強坡面景觀效果。其防護形式大致可分為植被保護、骨架式植被護坡和封閉式護坡。封閉式護坡一般是用傳統的護面墻、擋墻、噴射混凝土和抹漿等施工方法，其視覺破壞性強，不環保，一旦施工完成，坡面綠化很難恢復，造價高，現在一般不采用。近年來植被護坡應用非常廣泛，多用于坡率相對平緩的坡面，單純的植被護坡也有其局限性，諸如植被根莖增加地表粗糙度和土層的滲透性，導致土層滲透能力增加，同時將風引起的動載荷傳遞給邊坡。植被護坡雖然能提供一定的加固力，但是畢竟有限，并且帶有滯后性，骨架式植被護坡技術主要應用于局部不穩定的工程邊坡。在條件允許的情況下，邊坡的治理宜采取護坡結合綠化防護，在考慮坡體結構加固時，經常會采用具有一定剛度的坡面骨架結構與錨固技術相結合，加以植被護坡，不僅縮短建設工期，而且降低成本，實現坡體與坡面綠化的雙贏目的。

植被護坡與土木工程防護主要功能的對比見表1。

表1 植被護坡與土木工程防護主要功能對比

將路基邊坡的加固與環境保護有機結合起來，形成既穩固又具有生態景觀效應的綜合防護體系，既可以保證邊坡的穩定又能實現坡面植被的恢復，必將成為今后邊坡防護結構設計的發展趨勢。生態防護的護坡機理主要為兩個部分:1)掛鐵絲網、三維網的加筋錨固作用;2)植被自身的防護作用:a．深根的錨固加筋作用;b．淺根的加固作用;c．降低坡底空隙水壓力;d．降雨截留;e．控制土粒流失。同時能夠改善環境，恢復被破壞的生態環境、降低噪聲、光污染，促進有機污染的降解，凈化大氣，調節小氣候。

水是造成邊坡破壞的主要因素之一，由于降雨后地表材料軟化同時強度降低，使孔隙水壓增加，邊坡穩定性降低，特別是持續性的暴雨，極易造成坡面分包與坍塌。同時雨水通過滲透作用促使地下水位升高，導致邊坡失穩。邊坡加入鐵絲網、三維植被網、土工格柵后，能降低雨滴的沖擊，起到緩沖消能作用，降低流速，有效控制雨水沖刷。在邊坡表層中起到加筋加固作用，有效防止表層土的滑移。植被的根系也容易在坡面土層中生長固定。植被形成后，植物的根系與網交織纏繞形成保護層，對邊坡坡面形成永久保護，避免雨水對坡面造成的沖刷，有效保護了邊坡的穩定。植物根系扎入泥土，與網、泥土形成了一個固定的整體，起到固土蓄水的作用。植被對護坡的影響方式首先是增加固土層，其次是增加了土層的抗剪強度，將植被覆蓋在坡面上，植物根系互相纏繞形成了具有一定張拉強度的根系網，將根系和土壤結為一體，增加了土體的穩定性。因此選擇的植被要根系發達，盤土固結能力強，而且抗旱(見圖1)。

圖1 植被護坡機理

不論采取哪種護坡方法，前提是邊坡處于穩定狀態，包括兩方面內容:1)變形穩定;2)強度穩定。采取植被護坡與傳統的邊坡加固技術有機結合，在植被生長過程中，邊坡不應產生較大的變形位移，通過與傳統的邊坡加固技術相結合，一方面要對邊坡的穩定性進行分析評價，在此基礎上，應用傳統的邊坡加固技術使邊坡處于穩定狀態，同時達到變形要求。另一方面要根據現場邊坡的環境選擇合適的植被保護方式。建立既穩固又有生態效應的防護結構體系，這就要考慮植被護坡方式的環境適應性。與此同時，綜合考慮草本植物、灌木和藤本植物，形成優美、協調、穩定的景觀，在邊坡植被防護設計時所選植物除考慮景觀效果外兼顧經濟效益(見圖2)。

圖2 邊坡工程設計流程

綜合植被護坡技術的應用實現了傳統護坡與植被護坡的有機結合，通常有三維植被網結合植被護坡、六角空心磚結合植被護坡、框格結構結合植被護坡等，充分結合了工程技術和生態護坡的優點，既能保證邊坡的穩定，又能起到美化環境、節約投資的作用。

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