邊坡防護(hù)技術(shù)在公路路基設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

藺青青

（中交一公局海外事業(yè)部，北京 100000）

1 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)事業(yè)的突飛猛進(jìn)，公路交通工程進(jìn)一步發(fā)展。隨著公路里程數(shù)的不斷增加，人們對(duì)公路工程的建設(shè)質(zhì)量和功能需求提出了更高的要求。公路路基設(shè)計(jì)與公路工程建設(shè)質(zhì)量和功能設(shè)置密不可分，公路邊坡防護(hù)更是公路路基設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。目前，諸多專家學(xué)者針對(duì)邊坡防護(hù)技術(shù)開展研究，然而不同區(qū)域的邊坡體存在諸多差異，因而采用的邊坡防護(hù)技術(shù)也有所不同[1]。因此，為了進(jìn)一步提升公路路基邊坡穩(wěn)定性，需開展邊坡防護(hù)技術(shù)研究。

2 公路路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)要求

對(duì)公路挖方路基邊坡而言，裸露邊坡體容易遭受自然環(huán)境影響，如雨水沖刷、水流侵蝕等，從而導(dǎo)致邊坡表面土體失穩(wěn)；同時(shí)，邊坡表面會(huì)因膨脹收縮效應(yīng)而產(chǎn)生變形，從而導(dǎo)致邊坡體抗剪強(qiáng)度下降，降低邊坡體穩(wěn)定性。除此之外，挖方邊坡的地表水流速度較大，容易出現(xiàn)邊坡表層土體剝落等工程病害，若采取防護(hù)措施不當(dāng)，會(huì)使得防護(hù)效果適得其反。考慮到挖方路段邊坡失穩(wěn)具有突發(fā)性和漸進(jìn)性，若無法采取合理有效的防護(hù)措施，會(huì)導(dǎo)致公路路基存在安全隱患，進(jìn)而影響公路正常運(yùn)行。

綜上，為提高公路路基設(shè)計(jì)中邊坡防護(hù)方案的合理性，基于安全經(jīng)濟(jì)、合理有效的設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)人員應(yīng)合理規(guī)劃邊坡設(shè)計(jì)，綜合考慮多種影響因素，采用針對(duì)性防護(hù)措施，提升邊坡防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用效果，降低工程成本。同時(shí)，由于挖方路基邊坡長(zhǎng)期暴露，在風(fēng)化作用下巖土結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變，嚴(yán)重情況下會(huì)形成滑塌等情形，因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)做好路基邊坡排水設(shè)計(jì)。考慮到路基兩側(cè)的防護(hù)區(qū)域較大，應(yīng)合理設(shè)計(jì)景觀綠化方案，從而提高路基生態(tài)環(huán)境效果[2]。

3 工程概況

某松散棄渣土方高度50 m，土體顆粒以砂泥巖為主，棄渣體頂端相對(duì)水平，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，棄渣體坡角在30。左右，棄置時(shí)間達(dá)5年以上。現(xiàn)由于公路建設(shè)需要，公路路線需穿越棄渣體，因此，需開挖棄渣體，開挖完成后，公路兩側(cè)形成高度約40 m的邊坡體。由于棄渣體堆積時(shí)間有限，且土顆粒較為松散，因此，不宜采用錨固措施進(jìn)行處理，也不應(yīng)采用抗滑樁等對(duì)地基承載力要求較高的防護(hù)措施。考慮到現(xiàn)場(chǎng)棄渣規(guī)模等因素，選擇采用放緩坡率和對(duì)地基承載力要求較低的柔性防護(hù)措施。邊坡具體措施如下：（1）對(duì)棄渣體采用4級(jí)放坡處理措施，第二、三、四級(jí)邊坡坡率設(shè)置為1∶2，并且捶面處理坡面后采用綠化防護(hù)措施；（2）各級(jí)邊坡平臺(tái)寬度設(shè)置為5 m，從而減小應(yīng)力集中，同時(shí)各級(jí)平臺(tái)設(shè)置截水溝，避免形成地表徑流；（3）一級(jí)邊坡坡率設(shè)置為1∶1.25，且開挖后采用厚度5 m的柔性擋墻進(jìn)行防護(hù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高邊坡坡腳的防護(hù)，提升邊坡整體穩(wěn)定性；（4）對(duì)路基下部開挖3 m后進(jìn)行強(qiáng)夯處理，進(jìn)一步提高路基承載力。圖1為松散棄渣體邊坡斷面示意圖。

圖1 松散棄渣體邊坡斷面示意圖

4 路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)

4.1 放坡與刷坡

在路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)中最常采用和有效的措施為放坡。大多數(shù)路基邊坡失穩(wěn)的主要原因在于坡高及坡度較大，一般采取削坡的措施進(jìn)行處理，即將處于不穩(wěn)定狀態(tài)的巖土體全部削除，從而起到降低坡高和坡度的作用，從而提升邊坡體的穩(wěn)定性。刷坡過程具有較大的靈活性，一般遵循以下原則[3]：（1）通常情況下，大于自然坡率的邊坡容易失穩(wěn)，放坡處理后，應(yīng)使邊坡坡率盡量與自然坡率接近；（2）一般采用單級(jí)刷坡的措施，若單級(jí)邊坡高度較大，可對(duì)邊坡分級(jí)開挖，在分級(jí)基礎(chǔ)上再逐級(jí)放緩，從而降低坡高；（3）坡面分級(jí)平臺(tái)寬度值一般設(shè)計(jì)為2~3 m為宜。根據(jù)邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果，坡面分級(jí)平臺(tái)一般設(shè)置于土石分界面處，也可按照間隔20 m的距離進(jìn)行設(shè)置。放緩邊坡技術(shù)具有簡(jiǎn)單易行、經(jīng)濟(jì)安全的優(yōu)勢(shì)，然而也存在開挖面過大的劣勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)環(huán)境的破壞程度大。圖2為刷坡防護(hù)措施。

圖2 刷坡防護(hù)措施

4.2 生態(tài)防護(hù)

根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，生態(tài)防護(hù)多采用種草的防護(hù)方案。在邊坡表面種草，可以利用草的根系作用，實(shí)現(xiàn)固坡目的，同時(shí)起到美化環(huán)境的效果。除種草以外，還可以采用平鋪草坡的措施，形成公路路基邊坡防護(hù)系統(tǒng)，起到防護(hù)效果。在采用生態(tài)防護(hù)措施時(shí)，一方面應(yīng)做好坡面排水工作，另一方面應(yīng)精心養(yǎng)護(hù)草類等種植物，提高成活率，保證各項(xiàng)防護(hù)措施精準(zhǔn)到位。同時(shí)，還可以采用液壓噴播植草的措施，該技術(shù)將按一定比例配制的混合液噴灑到邊坡，可以起到快速定型效果，實(shí)現(xiàn)植草防護(hù)的目的[4]。

4.2.1 人工種草

通過人工在邊坡表面種草，通過植物的根系作用以起到固坡作用，是最為簡(jiǎn)單、使用率最高的方法。這一技術(shù)多應(yīng)用于邊坡高度較小、坡度較低的情形，同時(shí)邊坡土體適宜草類作物生長(zhǎng)，在公路路基設(shè)計(jì)中應(yīng)引起足夠的重視，避免人工種草防護(hù)無法實(shí)現(xiàn)防護(hù)效果，從而增加工程費(fèi)用，浪費(fèi)人力物力。該方法的主要優(yōu)勢(shì)是操作簡(jiǎn)單、簡(jiǎn)捷易行。設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意，由于人工播散草種，播散的均勻度無法精確控制，且草種浮于土體表面容易被水流沖走，從而導(dǎo)致草種成活率較低。因此，若選擇采用人工種草的防護(hù)措施，應(yīng)針對(duì)上述問題提出針對(duì)性解決措施，比如，采用機(jī)械設(shè)備播種、合理排水等。圖3為人工種草防護(hù)。

圖3 人工種草防護(hù)

4.2.2 平鋪草皮

該防護(hù)技術(shù)通過人工在邊坡表面平鋪草皮，形成生態(tài)防護(hù)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)邊坡防護(hù)效果。與人工種草類似，該技術(shù)屬于傳統(tǒng)防護(hù)方法，主要優(yōu)勢(shì)二者類似。該技術(shù)主要應(yīng)用于坡高較小、坡度較低且草皮易于獲取的情形（目前多應(yīng)用巖層坡面，由于草類作物在巖層土體生長(zhǎng)難度較大，平鋪草鋪可以克服這一難題），在設(shè)計(jì)中應(yīng)關(guān)注邊坡土質(zhì)情況。若選用這一防護(hù)技術(shù)，設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：（1）草皮在雨水作用下容易被沖走，應(yīng)提前做好邊坡表面排水設(shè)計(jì)：（2）草皮成活率較低，應(yīng)參考類似工程做好養(yǎng)護(hù)管理，提高草皮成活率。圖4為平鋪草皮防護(hù)。

圖4 平鋪草皮

4.2.3 液壓噴播植草

該防護(hù)技術(shù)屬于新型防護(hù)技術(shù)，一般將草種、改良劑、黏著劑及肥料等按照一定比例混合，然后通過加壓設(shè)備將混合液噴播至邊坡表面，從而實(shí)現(xiàn)防護(hù)效果。這一技術(shù)操作簡(jiǎn)單、噴播均勻、施工效率快，防護(hù)效果顯著，經(jīng)濟(jì)合理，具有廣泛的適用范圍。若選用這一防護(hù)技術(shù)，需關(guān)注以下注意事項(xiàng)：（1）按照邊坡土體情況選擇適宜的草種；（2）參考類似經(jīng)驗(yàn)，選擇合適的混合料配比比例；（3）噴播壓力需根據(jù)噴播面積等參數(shù)合理確定。圖5為液壓噴播防護(hù)。

圖5 液壓噴播植草

4.3 工程防護(hù)

4.3.1 漿砌片石防護(hù)

若填方路基邊坡容易被水侵蝕或沖刷，一般多采用漿砌片石技術(shù)進(jìn)行防護(hù)，同時(shí)在設(shè)計(jì)中應(yīng)做好防排水設(shè)計(jì)[5]。若水流速度較大，甚至?xí)a(chǎn)生波浪作用，同時(shí)會(huì)遭遇撞擊物的沖擊，多采用漿砌片石進(jìn)行防護(hù)，必要時(shí)需結(jié)合其他防護(hù)措施共同使用。這一防護(hù)技術(shù)耐久性能好，可以應(yīng)用于不同類型的邊坡及邊坡的不同位置。采用漿砌片石防護(hù)措施，由于多設(shè)置于浸水且易于被沖刷處，因此需做好防排水處理，提升防護(hù)效果。圖6為漿砌片石防護(hù)。

圖6 漿砌片石防護(hù)

4.3.2 混凝土噴射防護(hù)

該防護(hù)技術(shù)分為錨噴法和素噴法兩種。素噴法是指在巖質(zhì)邊坡表面直接進(jìn)行噴射，通常選擇強(qiáng)度較大的砂漿，通過噴漿措施使坡體表面松散顆粒得以穩(wěn)固，從而提升邊坡穩(wěn)定性和安全性能。在設(shè)計(jì)中需注意，這一方法多應(yīng)用風(fēng)化巖層表面。

錨噴法是指設(shè)置錨桿，將不穩(wěn)定的邊坡體固定在坡面上，從而約束坡體發(fā)生滑動(dòng)。同時(shí)，在錨頭端部設(shè)置鋼筋網(wǎng)，并且噴射足夠厚的混凝土，在坡面表面形成面積較大的板狀區(qū)域，從而使巖體趨于完整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)滑動(dòng)邊坡體的治理。該方法多應(yīng)用于易發(fā)生滑坡的山體，可以有效預(yù)防滑坡等工程事故的發(fā)生。根據(jù)類似工程實(shí)踐，只要邊坡滑動(dòng)體面積較小，均可采用混凝土噴射進(jìn)行防護(hù)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮混凝土配比、噴射壓力及后期養(yǎng)護(hù)等內(nèi)容，優(yōu)化邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)，制訂科學(xué)合理的防護(hù)方案。圖7為混凝土噴射防護(hù)。

圖7 混凝土噴射防護(hù)

5 結(jié)語

綜上所述，在公路路基設(shè)計(jì)中邊坡防護(hù)技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合路基邊坡特征，選擇科學(xué)合理的邊坡防護(hù)技術(shù)。同時(shí)，在邊坡防護(hù)中，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)防排水工程的設(shè)計(jì)，改善傳統(tǒng)措施多注重加固而忽略排水的工程現(xiàn)狀。隨著邊坡防護(hù)技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)計(jì)人員應(yīng)不斷吸收國內(nèi)外先進(jìn)的工程防護(hù)技術(shù)，從而促進(jìn)邊坡防護(hù)領(lǐng)域的不斷發(fā)展。