傳統(tǒng)邊坡防護(hù)與綜合生態(tài)防護(hù)技術(shù)結(jié)合的應(yīng)用

王靜麗

(山西省公路局忻州分局，山西忻州 034000)

我國(guó)是一個(gè)多山的國(guó)家，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及國(guó)家戰(zhàn)略開(kāi)發(fā)的需要，越來(lái)越多的高等級(jí)公路延伸到丘陵山區(qū)，山地丘陵復(fù)雜的地質(zhì)條件給公路的建設(shè)帶來(lái)了諸多技術(shù)難題，其中一項(xiàng)高邊坡的開(kāi)挖與支護(hù)最為工程技術(shù)人員所關(guān)注。山區(qū)高等級(jí)公路高邊坡的開(kāi)挖，經(jīng)常引起不良地質(zhì)災(zāi)害，造成工期延誤、投資巨額增加甚至是人員重大傷亡。對(duì)于我省這樣一個(gè)山區(qū)大省，在建設(shè)高速公路的實(shí)踐中，更是經(jīng)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(xiàn)的重要基礎(chǔ)，高等級(jí)公路邊坡尤其是山區(qū)高等級(jí)公路挖方邊坡的穩(wěn)定對(duì)確保公路暢通、人車(chē)安全具有極其重要的意義。就在2011年，交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院和山西省交通運(yùn)輸廳專(zhuān)門(mén)承辦過(guò)“高速公路邊坡穩(wěn)定及生態(tài)技術(shù)”培訓(xùn)班，分別就邊坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與防治、公路建設(shè)中的水土保持技術(shù)、空間信息技術(shù)在公路邊坡防治及路域生態(tài)環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用及公路邊坡綜合景觀(guān)協(xié)調(diào)技術(shù)等方面進(jìn)行培訓(xùn)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(jīng)人工填筑或開(kāi)挖形成的工程地質(zhì)體。公路邊坡是一種永久性的人工開(kāi)挖邊坡。線(xiàn)長(zhǎng)點(diǎn)多，地質(zhì)條件種類(lèi)多，情況復(fù)雜，安全度要求高。坡度相對(duì)較矮，坡度略緩，一般直接開(kāi)挖于地表，其坡度通常為幾米至幾十米。公路邊坡病害的類(lèi)型主要有滑坡、崩塌、泥石流、錯(cuò)落、流坍、沖刷、剝落等，其中滑坡、崩塌、泥石流被稱(chēng)為山區(qū)公路的三大主要地質(zhì)病害。按照邊坡的破壞類(lèi)型和破壞特征，公路邊坡防護(hù)大致可分為滑坡防護(hù)、泥石流防護(hù)、落石防護(hù)、崩塌防護(hù)和坡面防護(hù)等幾種。

1 滑坡防護(hù)

滑坡防護(hù)應(yīng)查明滑坡所處地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造及水文情況，對(duì)規(guī)模較大的滑坡和連續(xù)出現(xiàn)的滑坡最好繞避通過(guò)，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(shí)可在滑體上修筑坡面排水溝，簡(jiǎn)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(duì)于大型滑坡的整治近年來(lái)一般采用垂直排水鉆孔與深部水平排水廊道相結(jié)合，此方法應(yīng)用廣泛，整治效果好。支擋工程一般修筑擋墻、打抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索、錨索與抗滑樁聯(lián)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(dòng)滑坡產(chǎn)生區(qū)的物質(zhì)和增加阻止滑坡產(chǎn)生區(qū)的物質(zhì)，可稱(chēng)為減重反壓。這個(gè)方法必須要準(zhǔn)確主滑、牽引和抗滑段的位置?？梢酝ㄟ^(guò)物理或化學(xué)的方法，改變土體性質(zhì)，如電滲法、灌漿法、離子交換法等，也可種植植物。

滑坡的防護(hù)應(yīng)以預(yù)防為主，治理為輔，做到防治結(jié)合。

2 泥石流防護(hù)

當(dāng)遭遇特大暴雨襲擊時(shí)，松散堆積物在其自身重力和雨水沖刷的共同作用下，會(huì)使大量的固體物質(zhì)失去平衡而崩潰，形成泥石流。泥石流防護(hù)首先要攔蓄水流，并將水流引導(dǎo)到溝谷中或繞開(kāi)物源區(qū)排到下游地段，可以通過(guò)修筑隧道、明洞或采取橋涵上跨方式進(jìn)行疏導(dǎo)。另一方面可采取植被護(hù)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(hù)

可修筑落石平臺(tái)，采用先進(jìn)的柔軟防護(hù)技術(shù)，被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，多種形式的骨架式生態(tài)護(hù)坡來(lái)防護(hù)，增加落石與攔截物的作用時(shí)間，減小沖擊力。當(dāng)落石、崩塌位于高處時(shí)，有時(shí)也采用一些被動(dòng)型柔性防護(hù)技術(shù)。

4 坡面防護(hù)

其作用是防止坡面沖刷、風(fēng)化，減少雨水入滲和增強(qiáng)坡面景觀(guān)效果。其防護(hù)形式大致可分為植被保護(hù)、骨架式植被護(hù)坡和封閉式護(hù)坡。封閉式護(hù)坡一般是用傳統(tǒng)的護(hù)面墻、擋墻、噴射混凝土和抹漿等施工方法，其視覺(jué)破壞性強(qiáng)，不環(huán)保，一旦施工完成，坡面綠化很難恢復(fù)，造價(jià)高，現(xiàn)在一般不采用。近年來(lái)植被護(hù)坡應(yīng)用非常廣泛，多用于坡率相對(duì)平緩的坡面，單純的植被護(hù)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(dǎo)致土層滲透能力增加，同時(shí)將風(fēng)引起的動(dòng)載荷傳遞給邊坡。植被護(hù)坡雖然能提供一定的加固力，但是畢竟有限，并且?guī)в袦笮裕羌苁街脖蛔o(hù)坡技術(shù)主要應(yīng)用于局部不穩(wěn)定的工程邊坡。在條件允許的情況下，邊坡的治理宜采取護(hù)坡結(jié)合綠化防護(hù)，在考慮坡體結(jié)構(gòu)加固時(shí)，經(jīng)常會(huì)采用具有一定剛度的坡面骨架結(jié)構(gòu)與錨固技術(shù)相結(jié)合，加以植被護(hù)坡，不僅縮短建設(shè)工期，而且降低成本，實(shí)現(xiàn)坡體與坡面綠化的雙贏目的。

植被護(hù)坡與土木工程防護(hù)主要功能的對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 植被護(hù)坡與土木工程防護(hù)主要功能對(duì)比

將路基邊坡的加固與環(huán)境保護(hù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，形成既穩(wěn)固又具有生態(tài)景觀(guān)效應(yīng)的綜合防護(hù)體系，既可以保證邊坡的穩(wěn)定又能實(shí)現(xiàn)坡面植被的恢復(fù)，必將成為今后邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。生態(tài)防護(hù)的護(hù)坡機(jī)理主要為兩個(gè)部分:1)掛鐵絲網(wǎng)、三維網(wǎng)的加筋錨固作用;2)植被自身的防護(hù)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(shí)能夠改善環(huán)境，恢復(fù)被破壞的生態(tài)環(huán)境、降低噪聲、光污染，促進(jìn)有機(jī)污染的降解，凈化大氣，調(diào)節(jié)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(shí)強(qiáng)度降低，使孔隙水壓增加，邊坡穩(wěn)定性降低，特別是持續(xù)性的暴雨，極易造成坡面分包與坍塌。同時(shí)雨水通過(guò)滲透作用促使地下水位升高，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。邊坡加入鐵絲網(wǎng)、三維植被網(wǎng)、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(zhǎng)固定。植被形成后，植物的根系與網(wǎng)交織纏繞形成保護(hù)層，對(duì)邊坡坡面形成永久保護(hù)，避免雨水對(duì)坡面造成的沖刷，有效保護(hù)了邊坡的穩(wěn)定。植物根系扎入泥土，與網(wǎng)、泥土形成了一個(gè)固定的整體，起到固土蓄水的作用。植被對(duì)護(hù)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(qiáng)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(qiáng)度的根系網(wǎng)，將根系和土壤結(jié)為一體，增加了土體的穩(wěn)定性。因此選擇的植被要根系發(fā)達(dá)，盤(pán)土固結(jié)能力強(qiáng)，而且抗旱(見(jiàn)圖1)。

圖1 植被護(hù)坡機(jī)理

不論采取哪種護(hù)坡方法，前提是邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，包括兩方面內(nèi)容:1)變形穩(wěn)定;2)強(qiáng)度穩(wěn)定。采取植被護(hù)坡與傳統(tǒng)的邊坡加固技術(shù)有機(jī)結(jié)合，在植被生長(zhǎng)過(guò)程中，邊坡不應(yīng)產(chǎn)生較大的變形位移，通過(guò)與傳統(tǒng)的邊坡加固技術(shù)相結(jié)合，一方面要對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用傳統(tǒng)的邊坡加固技術(shù)使邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)達(dá)到變形要求。另一方面要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)邊坡的環(huán)境選擇合適的植被保護(hù)方式。建立既穩(wěn)固又有生態(tài)效應(yīng)的防護(hù)結(jié)構(gòu)體系，這就要考慮植被護(hù)坡方式的環(huán)境適應(yīng)性。與此同時(shí)，綜合考慮草本植物、灌木和藤本植物，形成優(yōu)美、協(xié)調(diào)、穩(wěn)定的景觀(guān)，在邊坡植被防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)所選植物除考慮景觀(guān)效果外兼顧經(jīng)濟(jì)效益(見(jiàn)圖2)。

圖2 邊坡工程設(shè)計(jì)流程

綜合植被護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)護(hù)坡與植被護(hù)坡的有機(jī)結(jié)合，通常有三維植被網(wǎng)結(jié)合植被護(hù)坡、六角空心磚結(jié)合植被護(hù)坡、框格結(jié)構(gòu)結(jié)合植被護(hù)坡等，充分結(jié)合了工程技術(shù)和生態(tài)護(hù)坡的優(yōu)點(diǎn)，既能保證邊坡的穩(wěn)定，又能起到美化環(huán)境、節(jié)約投資的作用。

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