高速公路邊坡生態(tài)防護技術(shù)設(shè)計探究

楊 城

（廣東省交通規(guī)劃設(shè)計研究院集團股份有限公司，廣東廣州 510000）

邊坡是路政建設(shè)沿線的重要組成部分[1]。邊坡生態(tài)防護是在保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上修復(fù)破損的生態(tài)環(huán)境。分析高速公路邊坡的生態(tài)防護技術(shù)及設(shè)計理念，對生態(tài)防護技術(shù)在邊坡的應(yīng)用具有重要作用。文章以某高速公路邊坡為例，具體分析邊坡生態(tài)防護設(shè)計方案的選擇意圖，解讀生態(tài)防護對高速公路邊坡防護治理的重要性。

1 邊坡生態(tài)防護技術(shù)

邊坡防護在滿足穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，應(yīng)積極采用新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新材料，固化與綠化相結(jié)合，以此促進(jìn)邊坡的生態(tài)恢復(fù)，維護生態(tài)系統(tǒng)。文章對高速公路邊坡主要的生態(tài)防護技術(shù)進(jìn)行簡要總結(jié)。

1.1 生態(tài)擋墻

生態(tài)擋墻是通過采用基本單元預(yù)制構(gòu)件（加筋格賓籠、不同結(jié)構(gòu)砌塊等）進(jìn)行現(xiàn)場拼裝，使整體外形適應(yīng)空間布局，在預(yù)制構(gòu)件內(nèi)部或表面填充土壤，以滿足植物草種生長環(huán)境[2]。生態(tài)擋墻主要包括加筋格賓籠擋墻、榮勛擋墻、自嵌式擋墻等，其構(gòu)件加工流水化程度較高，預(yù)制構(gòu)件拼接整體性好，在實現(xiàn)邊坡綠化綠化的同時，模塊化結(jié)構(gòu)也可以有效改善邊坡景觀，達(dá)到良好的生態(tài)效果。

加筋格賓籠擋墻結(jié)構(gòu)[3]屬于“土石-鋼”復(fù)合結(jié)構(gòu)，其外觀柔性良好，鋼筋骨架采取鉸接方式連接，套籠整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，骨架各點位抗拉強度基本一致，構(gòu)件個體抗壓強度較好，適用于坡度小于70o的邊坡，實施效率高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性優(yōu)良，復(fù)綠效果好。

榮勛生態(tài)砌塊擋墻[4]采用PP或鋼塑類土工格柵，屬于剛性筋式，砌塊與土工格柵由卡錨固定。植物生長在與土體直接連通的砌體孔洞中，適宜種植的植物直徑不大于11 cm，基本滿足一般植物生長空間需求，且植物根系直接生長在砌塊背后的土體，在正常生長的同時有利于擋墻的牢固。

自嵌式擋墻是“砌塊+插銷+砌塊孔填灌碎石+碎石反濾+土工布反濾+纖維織造土工格柵+回填土”組成的整體結(jié)構(gòu)，采用纖維織造土工格柵，屬于柔性筋式，砌塊與土工格柵之間采用插銷棒以及在砌塊孔內(nèi)填灌碎石兩種措施進(jìn)行連接，保證整體牢固。植物在砌塊的孔洞中生長，從而實現(xiàn)綠化效果。

1.2 土工材料護坡

土工材料主要包括三維土工網(wǎng)墊、土工格室、土工格柵等，土工材料護坡是將土工材料固定在坡面，通過上部牽引以及堆砌兩種方式形成結(jié)構(gòu)擋墻，并保證土工格室結(jié)構(gòu)層以及整個邊坡坡體的穩(wěn)定，在結(jié)構(gòu)體內(nèi)完成植草、灑水養(yǎng)護的生態(tài)防護技術(shù)。適用于坡面穩(wěn)定，坡面完好，坡底承載力穩(wěn)定，坡比1/0.8～1/0.3的邊坡。

1.3 植生基材護坡

植生基材護坡是通過將種植土壤、纖維、綠化基材、草種等按比例配比均勻混合成漿體，通過液壓、高次團粒等技術(shù)，將植生基材噴射到邊坡并覆蓋無紡布進(jìn)行定期澆水養(yǎng)護的生態(tài)防護技術(shù)，主要包括液壓噴播、高次團粒噴播、厚層基材噴播等。

1.4 骨架結(jié)構(gòu)護坡

骨架結(jié)構(gòu)護坡是指在滿足邊坡骨架設(shè)計強度的基礎(chǔ)上，在骨架結(jié)構(gòu)內(nèi)添加客土、植物草種、肥料及土工纖維等復(fù)合材料進(jìn)行綠化。骨架結(jié)構(gòu)護坡包括鋼筋框格懸梁、漿砌片石骨架結(jié)構(gòu)、SNS主動防護網(wǎng)等，鋼筋框格懸梁綠化技術(shù)采用錨桿將一定規(guī)格的懸梁和框格連接成整體，使懸梁上的力從錨桿傳到石壁，形成定向牽引力穩(wěn)固坡面擋墻，向懸梁框格內(nèi)添加客土、植物草種、肥料及土工纖維等復(fù)合材料。

漿砌片石骨架植草護坡是采用漿砌片石和水泥砂漿砌筑，在邊坡坡面組成框架結(jié)構(gòu)，在框架結(jié)構(gòu)內(nèi)鋪草皮、撒播草種或放置植生袋綠化，對填方邊坡采用撒播的方式來撒播草籽，對挖方邊坡采用噴播植草技術(shù)。

1.5 生態(tài)混凝土

生態(tài)混凝土包括植生混凝土結(jié)構(gòu)護坡、混凝土砌塊生態(tài)護坡。植生混凝土結(jié)構(gòu)護坡是指在大孔無砂混凝土結(jié)構(gòu)體內(nèi)填充有機質(zhì)肥料，并在結(jié)構(gòu)體表面覆土撒草籽或鋪草皮，從而達(dá)到生態(tài)防護的目的。植生混凝土結(jié)構(gòu)如圖1所示。混凝土砌塊生態(tài)護坡是混凝土工程構(gòu)建生態(tài)體系的主要形式，將混凝土材料用現(xiàn)澆技術(shù)、鉸接技術(shù)營造出植草空間，提高邊坡穩(wěn)定性的同時美化岸坡景觀。

圖1 植生混凝土結(jié)構(gòu)

2 邊坡生態(tài)防護技術(shù)設(shè)計

高速公路邊坡生態(tài)防護技術(shù)選擇時要遵循“穩(wěn)定性原則”及“生態(tài)循環(huán)原則”。邊坡穩(wěn)定性決定著公路安全，邊坡在進(jìn)行防護時需要優(yōu)先考慮邊坡穩(wěn)定性，對影響邊坡穩(wěn)定性的因素展開細(xì)致研究，以滿足結(jié)構(gòu)的設(shè)計強度與整體穩(wěn)定。將綠化和自然環(huán)境相結(jié)合，使生態(tài)效益最大化。選擇綠化物種時，充分發(fā)揮植物外觀屬性以及生態(tài)功能，盡量選擇鄉(xiāng)土植物，以保證生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定。選擇邊坡生態(tài)防護技術(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)以下情況進(jìn)行選擇。

2.1 邊坡為土質(zhì)邊坡

對土質(zhì)邊坡，生態(tài)防護技術(shù)的選擇要根據(jù)屬地的地形地貌條件、土質(zhì)結(jié)構(gòu)及降雨情況等綜合考慮。在降雨量充沛地區(qū)，可以選用擋墻、框格梁、骨架結(jié)構(gòu)等支護主體來進(jìn)行防護，減少降雨對坡體的侵蝕。當(dāng)土質(zhì)邊坡坡度平緩，可以選用簡單的植草護坡或噴射植生基材等防護措施。當(dāng)土質(zhì)邊坡較陡或土質(zhì)疏松的情況下，可以選用骨架結(jié)構(gòu)護坡體系或生態(tài)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護。

2.2 邊坡為巖質(zhì)邊坡

對巖質(zhì)邊坡應(yīng)從巖質(zhì)邊坡的坡度、巖土體性質(zhì)、節(jié)理發(fā)育、風(fēng)化程度、穩(wěn)定性等因素來考慮。當(dāng)巖石硬度高，節(jié)理發(fā)育較少，坡度較緩可選用單純的噴射厚層基材防護方法；坡度較陡可選用掛三維網(wǎng)噴射植生基材技術(shù)；巖質(zhì)邊坡有破碎巖石，應(yīng)選用落石網(wǎng)工程或選用掛網(wǎng)噴播技術(shù)；當(dāng)破碎巖塊較大，且山體與破碎巖體接觸面較少時，可用錨桿進(jìn)行加固，以保證巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性，并通過噴射植生基材進(jìn)行植草復(fù)綠。節(jié)理發(fā)育，且表面易風(fēng)化的巖質(zhì)邊坡，可以選用噴射混凝土植草技術(shù)。對整體巖性易風(fēng)化的巖質(zhì)邊坡，選用掛網(wǎng)噴播技術(shù)或掛網(wǎng)噴錨技術(shù)。對于全風(fēng)化巖或者軟巖，其穩(wěn)定性較差，應(yīng)選用鋼筋框格懸梁技術(shù)或掛網(wǎng)噴錨技術(shù)。

2.3 邊坡為土石混合邊坡。

土石混合邊坡，當(dāng)邊坡較穩(wěn)定，且坡度較緩時，可選擇噴播技術(shù)；對于邊坡坡度較陡，且質(zhì)地松軟的混合邊坡，可以先對邊坡采用擋墻、框格梁或骨架結(jié)構(gòu)的主體進(jìn)行加固，再選用掛網(wǎng)噴播技術(shù)。

3 某高速公路邊坡生態(tài)防護設(shè)計方案

3.1 工程概況

項目擬將雙車道匝道單側(cè)擴建為雙向四車道，全長約0.43 km，按照雙向四車道一級公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，道路全線采用瀝青栓路面。以樣本項目中路塹邊坡ZK1為例，該路塹邊坡地處低緩丘陵，地形起伏較大，坡體地面標(biāo)高約25.0～50.0 m，左自然坡角最大約35°，右自然坡角最大約45°。山體植被多為橄欖植物，坡頂建設(shè)有信號塔。ZK1橫斷面如圖2所示。

3.2 生態(tài)防護設(shè)計思路

以“因地制宜、經(jīng)濟適用”為原則，貫徹“環(huán)保、舒適、和諧”的先進(jìn)理念，采取“坡腳支擋、坡體加固、坡面防護、綜合治水”相結(jié)合的方法，開展綜合設(shè)計，確保邊坡穩(wěn)固，采取“防、排、截、輸”的綜合措施進(jìn)行自然降水與徑流的防治設(shè)計。

一般路塹邊坡坡率值根據(jù)各個坡體地質(zhì)條件確定，包括邊坡巖土層分布特點、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、節(jié)理裂隙發(fā)育程度、邊坡巖體類型、巖體完整性。參照沿線已有人工邊坡，路塹邊坡坡率值如表1所示。

表1 路塹邊坡坡率值

樣本項目邊坡為土巖混合邊坡，坡體殘積粉質(zhì)黏土，全、強風(fēng)化層較厚，植被發(fā)育。邊坡上部由覆蓋層殘坡積土及花崗巖風(fēng)化層組成，在土體含水量飽和狀態(tài)下易軟化、崩解，結(jié)構(gòu)強度降低，應(yīng)強化防水、排水措施，提升結(jié)構(gòu)間連接強度。

3.3 生態(tài)防護技術(shù)確定及依據(jù)

根據(jù)前期勘探結(jié)果，對邊坡進(jìn)行防護時，根據(jù)地形的變化情況應(yīng)設(shè)置塹頂截水溝，邊坡平臺設(shè)置平臺截水溝，坡面設(shè)置排水孔。若受用地范圍的限制，需要收陡邊坡時，先對坡體進(jìn)行穩(wěn)定性驗算，根據(jù)結(jié)果采取必要的防護措施。

降雨量較多情況下，土質(zhì)及混合土質(zhì)邊坡易被沖刷、拉槽，導(dǎo)致流土流泥病害。為防止坡面受雨水沖刷影響，一般采用植物防護，使植物在坡面形成生態(tài)保護層，減少雨水在滲流和表面徑流過程中對土體的損害。也可以采用分割受水面積、減緩雨水流速以及引排坡面水的措施來保護坡面，如搭建各種類型骨架、框架梁護坡等。在強、弱風(fēng)化巖質(zhì)和坡率較陡的邊坡，普通植草不易成活的情況下，以噴混植草、客土植草和培土植草為主要技術(shù)手段。對土質(zhì)及混合土質(zhì)邊坡進(jìn)行防護工程時，盡量采用預(yù)制構(gòu)件吊裝或人工與吊裝相結(jié)合的方式進(jìn)行防護框架搭建。對巖性差且需要加固的邊坡，采用格梁、框梁等坡面預(yù)制件作為邊坡傳力的結(jié)構(gòu)形式。

4 邊坡生態(tài)防護問題及發(fā)展趨勢

邊坡的生態(tài)防護技術(shù)存在一定問題，如邊坡植物物種選擇單一或物種選擇不合理、沒有建立良性的生態(tài)系統(tǒng)等。此外，設(shè)計過程中對影響邊坡穩(wěn)定性的因素（如地形地貌、土質(zhì)結(jié)構(gòu)等）考量有待補充。

需要對邊坡植物進(jìn)行合理的選擇與配置，如選用喬、灌、藤、花、草相結(jié)合的方式，通過分段、分區(qū)種植不同種類、不同顏色的植物，豐富植物在“恢復(fù)生態(tài)體系”中的飽和程度及多樣性，將植被與公路、鐵路等邊坡治理相結(jié)合，提升人工植被與原生地質(zhì)情況的結(jié)合度。

5 結(jié)語

邊坡生態(tài)防護技術(shù)作為綠色、環(huán)保、經(jīng)濟的實用防護措施，植被根系對壤土層及人工構(gòu)件內(nèi)的填土提供了良好的“固結(jié)”效果，提升了邊坡的穩(wěn)定性，達(dá)到了固坡的目的，此外，植被還可以吸附過往車輛及自然風(fēng)帶來的空氣污染物（如顆粒物、粉塵等），凈化空氣，提高空氣質(zhì)量。目前邊坡生態(tài)防護技術(shù)還處于發(fā)展階段，未見具體研究性成果表明生態(tài)防護技術(shù)為屬地環(huán)境、空間狀態(tài)帶來的生態(tài)效益，對于如何合理選擇防護方式以及配置植物物種，仍然需要給予相應(yīng)的研究。隨著邊坡生態(tài)防護技術(shù)日趨成熟，該技術(shù)的應(yīng)用也會越來越廣泛。