公路邊坡生態組合防護技術探討

張偉斌

（山西路橋橋隧工程有限公司，山西 朔州 036000）

0 引言

公路路基邊坡多位于未經開發的自然環境中，受公路工程施工影響，公路過境范圍內的自然生態環境將受到較大的影響，尤其是公路路基填挖方施工對原有土體穩定性造成的影響，極易誘發嚴重的土體滑坡、泥石流等地質災害[1]。

邊坡生態防護技術不僅能夠提高公路邊坡的穩定性和抗沖刷性，同時有助于恢復因公路施工造成的局部生態環境破壞；目前，可用于公路邊坡生態防護的技術眾多，但防護效果存在一定的差異，為進一步強化邊坡生態防護效果，本文在現有技術的基礎上，提出了組合防護概念，即通過對多種生態防護技術的有機組合，發揮出不同防護技術的優勢。

1 公路邊坡生態防護機理分析

公路邊坡生態防護主要依靠植被本身的根系作用和植被與構筑物之間的組合強化作用完成邊坡加固，以下詳細闡述兩種加固補強作用的機理。

1.1 植被根系力學及水文效應作用機理

1.1.1 根系力學效應

隨著植被根系的向內生長，根系可深入邊坡土體內1.0～1.5 m范圍內，植被根系可等效為打入邊坡土體內的預應力錨桿，提高邊坡土體的抗剪強度。此外，大量植被根系相互交叉，并在邊坡土體內向外延伸，可等效為在邊坡土體內部敷設了大面積的土工加筋材料，依靠根系的網結作用提高了邊坡土體的多向穩定性。最后，植被根系在生長過程中可持續分泌黏性有機質，土體顆粒與黏性有機質充分混合后，土體顆粒間的黏結力明顯增強，土體固結效果大幅提升[2]。植被根系的錨定及網結作用示意詳見圖1所示。

圖1 植被根系錨定及網結作用示意圖

1.1.2 根系水文效應

坡面積水下滲和水沖刷是造成公路邊坡滑塌的重要誘因之一，坡面植被依靠蒸騰和虹吸作用能夠消耗大量的坡面積水，從而抑制了積水下滲量和坡面沖刷強度，降低了邊坡土體的孔隙水壓力，提高了土體的抗剪強度[3]。此外，在強降雨天氣條件下，邊坡表面的植被起到了天然的雨水攔截和緩沖作用，削弱了水流對坡面的沖刷和侵蝕能力，植被殘枝落葉與坡面土體充分混合后，能夠大幅改善坡面土體的孔隙結構，進而加強了邊坡整體的水土保持能力[3]。

1.2 植被與構筑物組合強化機理

植被對邊坡的加固防護作用不僅體現在植被本身，其與工程構筑物組合后形成的防護加固作用則更加明顯。考慮到植被生長具有一定的周期性和季節性，在植被剛栽種或越冬過程中，由于邊坡植被的根系強度不足、坡面覆蓋率較低，僅靠植被防護具有明顯的局限性，無法滿足既定的邊坡防護和水土保持要求。通過植被與工程構筑物的組合防護，不僅可以彌補植被周期性和季節性的缺陷，還能發揮植被環保性、經濟性優勢，同時可以控制工程構筑物的劣化、風化進程[3]。目前，邊坡工程中多采用“植被+混凝土框架”“植被+預應力錨桿”等組合形式，并已取得較好的工程應用反饋。

2 公路邊坡生態組合防護技術分析

為了加強公路邊坡的防護能力，充分發揮植被生態防護與工程構筑物防護各自的優勢，進而達到邊坡防護的綜合性、可靠性、生態環保性及經濟性等目的，本文基于邊坡的形式特點，提出了具體的組合防護形式。

2.1 “混凝土框格梁+錨桿+三維植被網”組合防護形式

傳統的生態組合防護技術多采用“混凝土框格梁+坡面草皮”或“錨桿+坡面草皮”形式，但對于部分地質條件較差的挖方路塹路段或坡率較大的填方路堤高邊坡路段，上述生態組合防護技術的防護效果仍舊無法滿足需求。為進一步提高坡面生態組合防護技術的可靠性，本文提出了“混凝土框格梁+錨桿+三維植被網”生態組合防護形式，最大限度發揮了生態防護與工程構筑物防護的自身優勢。

以坡率較大的填方路堤高邊坡為例，為了避免邊坡受外荷載擾動而出現不同程度的滑塌病害，先對邊坡坡面進行徹底的清表修整，保證坡面的平整性，依靠坡面搭設施工腳手架，根據設計圖紙定位后鉆孔、清孔，將錨桿打入孔道內并快速高壓注漿，以坡面整體為對象，劃分框格梁網格，現場支設混凝土模板，下入鋼筋骨架后現澆混凝土形成一體框格梁。待錨桿內注漿及框格梁混凝土凝固后，在坡面裸露區域鋪設三維植被網，相較于鋪設草皮，三維植被網具有更強的土體固結能力，同時可大幅降低雨水侵蝕及沖刷作用對坡面土體的影響，且三維網還能發揮一定的坡面加筋補強作用[2]。“混凝土框格梁+錨桿+三維植被網”生態組合防護形式示意如圖2所示。

圖2 “混凝土框格梁+錨桿+三維植被網”生態組合防護形式示意圖

2.2 “土工加筋材料+植草”組合防護形式

相較于上述生態組合防護形式，“土工加筋材料+植草”防護模式則適用于邊坡穩定性良好或填方路堤邊坡率較小的路段，該生態組合防護模式成本低廉，施工難度較低，應用范圍更廣。通過敷設土工加筋材料能夠為植被生長提供一個更加穩定的土壤環境，植被根系的固定作用同時也增強了土工加筋材料與邊坡土體的貼合性。“土工加筋材料+植草”防護模式優勢如表1所示。

表1 “土工加筋材料+植草”防護優勢

3 結語

公路邊坡生態組合防護技術不僅發揮了植被防護與人工構筑物防護二者的優勢，同時有助于恢復公路邊坡的自然生態環境，生態環保價值更高。本文以現有邊坡生態防護與人工構筑物防護技術為基礎，在充分結合不同形式公路邊坡特點后，提出了“混凝土框格梁+錨桿+三維植被網”與“土工加筋材料+植草”兩種公路邊坡生態組合防護模式，并指出了不同生態組合防護模式的應用場景，希望為完善和優化現有的邊坡生態防護技術提供借鑒。