公路工程路基邊坡防護設計研究

李明

摘 要：近些年，我國交通運輸的需求得到了快速增長，刺激著公路建設水平也隨之得到了極大的發展，其中路基邊坡作為公路工程中關聯廣泛、影響巨大的一部分，有著顯著的實際意義。本文主要基于公路路基邊坡防護的基本概念，結合工程實際探討目前存在的防護問題，并對公路工程路基邊坡防護設計的原則展開討論，提出防護設計中各環節的要點。

關鍵詞：公路工程;邊坡防護;設計方案

中圖分類號：U416.14 文獻標識碼：A

0 引言

在公路工程中，路基邊坡作為其中重要的組成部分，對整體工程的安全性、經濟性都有著顯著影響。如果路基邊坡的穩定性不足，將會對公路工程主體產生極大的安全威脅，此外也會對建設周邊環境產生影響，引發滑坡、泥石流等地質災害。因此，在公路工程中，需要對路基邊坡進行可靠的設計與施工，特別對于實際項目中邊坡存在的風險應當予以特別的關注。總體而言，針對于公路工程路基邊坡防護的設計具有很強的研究價值。

1 公路路基邊坡防護概述

1.1 公路路基邊坡

邊坡即指為保障路基具有足夠的穩定性而在路基兩側形成的具有一定坡度的土體，根據其形成原因可分為人工邊坡和自然邊坡兩種，根據土體性質可分為巖質邊坡和土質邊坡兩類。在公路工程中，路基是公路結構承受上部荷載的主體部分，是公路工程開展的地基，一般由土、石等材料按一定空間位置混合修筑形成，其承受著自身重量、人和車行走等的作用。在公路工程的施工過程中，路基需要經歷挖、填、夯等多道工序，這對原有巖土的空間位置、受力狀態會產生各種各樣的影響，形成人工邊坡。在工程實際中，有些人工邊坡通過調整坡角能夠形成較為穩定的邊坡，而有些則可能因為調整不當而發生失穩，對工程項目產生不利影響。

1.2 公路路基邊坡防護

為保證邊坡具有足夠的穩定性，路基邊坡防護需要緊密聯系工程建設地地形條件、相關設計標準來設計、施工，以此來抵抗環境因素等的破壞，防止因為邊坡防護強度不足而引發公路工程的破壞，威脅行車安全。

2 常見的公路路基邊坡防護問題

路基是公路工程整體承重結構的主要組成，承擔著公路上部荷載的作用，因此路基建設的水平直接決定了公路工程整體建設的質量。但是在實際的工程中，由于公路工程建設環境具有復雜性、不確定性，在邊坡的防護設計上往往容易出現偏差，對工程的功能、耐久產生影響，嚴重者甚至會對公路結構產生破壞，導致其威脅使用安全。具體而言，常見的路基邊坡防護問題可歸為以下幾個方面：

2.1 設計方法選擇不合理

在路基的邊坡設計中，防護設計可以采用植被防護、噴漿防護等多種設計方法，各種方法有著各自的適用范圍與應用效果，因此在實際設計中需要依據工程條件、設計需求來確定防護設計方法。如果脫離工程實際，則很容易對防護效果造成影響，從而對路基結構產生破壞，影響公路正常使用。

2.2 設計指標確定不合適

路基邊坡防護設計的實現，是通過對路基高度、壓實度等指標的控制來進行的，如果這些指標在設計中無法得到準確、可靠的確定，則會直接對設計質量產生干擾，使得路基設計無法很好的滿足預期。

2.3 防護材料使用不恰當

合理的防護設計落實到施工中，則需要符合質量要求、規范規定的材料來支撐，如果為了獲得更高的經濟效益而選用劣質、廉價的材料，往往很難滿足設計需求，使得實際建設的質量遠低于設計，從而導致防護效果產生折損。

3 公路路基邊坡防護設計的原則

3.1 質量可靠

質量可靠是路基邊坡設計的首要目標，其直接決定著公路使用過程中的安全性。公路是一類露天的建設工程，因此路基就不可避免的會受到雨水侵蝕、太陽暴曬等各種環境因素的侵蝕，并發生下陷、坍塌等問題，嚴重威脅安全。所以在路基邊坡設計時就應當充分考慮其使用狀態，最大化完善設計方案，來使得路基邊坡防護具有足夠的質量保障。

3.2 生態友好

公路工程建設具有跨度廣、施工量大的特點，這也就導致其施工對于公路沿線環境具有一定的破壞性。因此在路基邊坡防護設計時，就需要對生態保護予以重視，并通過綠化等方式來實現建設項目與周邊生態環境的和諧統一，充分實現生態友好的建設目標。

3.3 經濟效益

設計應當充分考慮環境因素，積極采用先進設計方法、施工技術、材料機械，在滿足防護設計基本的質量、耐久、功能需求基礎之上，來盡可能地降低建設成本，提升建設項目的綜合經濟效益。同時也應當從施工組織設計入手，采取合理的施工搭接，盡可能地縮短工期，減少人工投入。

4 公路路基邊坡防護設計的對策

4.1 采用合理的防護設計方法

已有的研究表明，如果能夠選擇科學、有效的公路路基邊坡防護設計方法，那么其防護水平將會得到極大的提升，能夠在有限的成本內取得可靠的防護效果。所以，進行設計的第一步就需要根據工程的實際情況選擇適合的設計方法。目前在工程中廣泛應用的方法根據原理不同可大致分為植物防護設計法和工程防護設計法兩大類，這兩種方法具體如下：

4.1.1 植物防護設計法

植物防護設計法的原理是借助于植物自身對于土壤顯著的穩固作用來提高邊坡整體穩定，并增加其抵抗雨水沖刷、土層松動的能力。具體而言，植物防護設計法可以組合使用種草、植樹、噴混植生等手段。使用噴混植生時，可以借助于PMS技術（又稱植生基質噴射技術）來進行作業，其一般應用于酸性土質的邊坡或土質較硬的邊坡防護中，但在酸性土質的邊坡中應用時需要注意該邊坡的坡度應小于1：0.5，否則應當改用其他方法。此外，為最大化發揮植物防護設計法的作用，在設計時需要特別注重建設地附近的環境，根據當地的水文地質、地理條件、氣候環境等來綜合決定所種植的植被種類、數量，并盡可能地提高植被存活率。

4.1.2 工程防護設計法

工程防護設計法根據防護方式的不同可大致分為坡面防護設計法和工程加固設計法兩種，前者作為植被防護設計法的拓展與補充，主要應用于植被生長稀少的基巖環境下。工程防護設計法在工程實踐中常用的具體方式有抹面防護設計法、噴漿防護設計法等，其與植物防護設計法相類似，都需要根據建設地的實際地質條件、氣候環境來進行組合應用。

在工程加固設計法的應用中，需要遵從以下要求來開展設計：（1）建立明確的加固設計原則。在開始設計前，設計人員應當針對于建設地所處的客觀環境進行全面、詳細的勘測，特別是邊坡的不穩定邊界、巖土的物理性質等指標應當確定清楚;充分認識邊坡巖土力學性能，采用可靠的方式來保障其穩定性，如有需要可采用土釘墻等加固手段;設計時留有足夠的安全裕度，來應對可能出現的設計外失穩影響;制定可靠的邊坡穩定監測手段，保證公路運營階段邊坡整體處于可控范圍內。（2）采用適應于工程實際的設計方法。目前在工程中廣泛應用的設計方法可大致分為格構加固邊坡設計法和邊坡錨固設計法兩種，格構加固邊坡設計法具備更為靈活的施工技術以及更好的工程適應性，能夠依據邊坡的不同外形來調節設計細節，此外該方法還能夠很好地結合植被、混凝土面層等方法來進行額外的加固。而邊坡錨固設計法則主要借助于預應力錨索，通過坡面的加固手段來抑制邊坡可能產生的位移等不穩定現象。

4.2 確定合適的設計參數

路基邊坡防護的可靠性依賴于防護設計中對于參數的選擇來實現，為保證防護質量，路基高度、壓實度等設計參數的確定應當密切結合工程實際條件，充分考慮防護質量的影響因素。實踐表明，邊坡穩定與否除了與水文地質、氣候條件等客觀環境因素有關外，還與設計時的人為因素有著密不可分的關聯。在邊坡設計中，設計人員可以適當地借助工程地質比擬法，基于建設地及其附近地區的邊坡設計方法建立研究模型，運用計算機技術和工程經驗對比設計方法間的可行性與借鑒性，并將這些已有邊坡設計的參數作為參考。但需要注意的是，為保證該方法的參考價值，模型的建立應當盡可能選取類似地質環境、地理條件下的邊坡設計。此外，設計人員在進行設計時，除了需要考慮以上巖土性質、地理條件等因素外，還應當充分結合路基設計方案、節能環保目標以及建設項目的經濟效益，以此來綜合開展設計工作，提升工程的綜合效益。

在實際的設計工作中，設計人員自身的設計理念、設計習慣也都會對設計方案的制定產生一定的影響，因此需要及時地予以調整。具體而言，就要求設計人員及時地對設計參數進行評估、分析，并做出適當的調整。特別是要注意設計的開展應當針對于客觀環境逐步進行、及時完善，不應脫離實際、一次成形。同時，設計人員也應當克服設計時視角單一的問題，譬如在防護設計中加入植被對于抵抗水流沖擊、穩固巖土狀態有著良好的效果，但同時植被根系的不斷擴張也會在巖土中產生各種裂隙，以此減弱土層的抗滲性能，反而對邊坡的穩定產生不利影響。此外，邊坡防護設計也應當避免對于設計外觀的過度追求，而損害植被等美化設計所帶來的防護上的不利。設計人員應當首先從設計需求出發，依據建設地水文地質條件、氣候條件選擇適宜的植被種類，并合理確定種植位置、數量，來最大化平衡生態需求和防護需求。

4.3 選擇恰當的防護設計材料

防護設計里，材料的選擇直接決定著防護方案的實踐效果，若材料選擇不當，即使設計方案合理也會產生各種的安全隱患。因此設計人員應當基于所選擇的邊坡防護設計方法，密切結合建設地的巖土性質、氣候條件等影響因素來確定防護材料，譬如在采用捶面邊坡防護設計法時則可以考慮混凝土、石灰、四合土等建設材料。此外，材料的選擇的核心依據是最大化發揮設計方案的效果，保障路基防護質量，在滿足這一基本要求的基礎上還應當充分考慮經濟效益、環境保護等因素，選擇能夠充分綜合以上指標的材料。

5 結語

公路路基邊坡防護設計是公路工程設計中影響重大、關聯廣泛的一項，其設計水平直接決定著邊坡的安全性，在保障公路工程的正常運營中發揮著極為重要的作用。因此，公路路基邊坡防護設計需要密切聯系實際，充分考慮各項影響因素，借鑒相似條件下的防護設計，來制定更為全面、可靠的設計方案。

參考文獻：

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