公路邊坡工程-生態復合防護技術應用分析

楊彥峰

(安徽省公路管理服務中心,安徽 合肥 230022)

0 引 言

公路邊坡防護要同時考慮邊坡穩定和與環境相協調兩個問題,將工程防護和生態防護相結合是解決問題的最佳方案。工程-生態復合防護技術在穩定邊坡的同時,能最大限度地恢復植被,與周邊自然環境保持協調,其經濟效益、社會效益和環境效益明顯。

1 工程-生態復合防護技術概述

目前,我國公路邊坡防護技術大體上可以分為兩類,即工程防護和生態防護,兩種方式各有其優缺點。工程防護措施在保證邊坡穩定性、抵抗自然因素侵蝕方面效果較好,但存在破壞地貌和植被,造成水土流失,破壞生態及景觀效果,以及造價高等缺點。生態防護措施可以有效避免工程防護的缺點,雖然開始時護坡作用較弱,但隨著植物的生長、繁殖,固土護坡作用日益增加,一般施工1年后就能收到理想的護坡效果,但生態防護對坡面自身的穩定性要求較高,且一般適用于土質邊坡,對于高陡巖石邊坡,若不結合工程措施,植物難以附于坡面,無法起到護坡作用。以上兩種公路邊坡防護技術的實現原理見表1。

表1 工程防護與生態防護的主要防護功能實現原理

在公路邊坡防護中,可以將工程防護與生態防護結合起來,采用工程防護保證邊坡穩定,同時采用生態防護恢復植被,即利用工程-生態復合防護技術進行邊坡防護。首先根據邊坡自身的地質、土質及穩定性情況,考慮是否需要采用工程防護增加邊坡的穩定性,再結合當地氣候、植被、土壤等自然因素,采用生態防護技術進而達到生態效果。工程防護措施應能保證邊坡穩定,為生態防護創造條件;生態防護措施應以達到生態效果為導向。

2 工程-生態復合防護技術的一般原則

在開展公路邊坡工程-生態復合防護設計時,一般應遵循以下原則:

(1) 邊坡防護應在保證邊坡穩定的基礎上盡最大可能追求生態效應。在技術經濟合理的前提下,優先考慮工程-生態復合防護或生態防護,避免獨立使用工程防護,將公路建設對環境的影響降到最小。

(2) 邊坡防護的核心是“金腳、銀頂、銅面”。金腳,即首先解決坡腳的穩定問題,對不穩定邊坡,必須在坡腳位置采取較強的工程措施進行加固,避免形成整體滑坡;為保持美觀,應采用矮擋墻等形式,并栽種植被遮擋。銀頂,指在坡頂范圍內,攔截可能對邊坡產生沖刷的雨水等地表水,并在坡頂種植灌種草,減輕坡面沖蝕影響。銅面,指在邊坡整體穩定以及地表水被攔截的前提下,根據實際優化設計,合理確定坡面的防護形式。

(3) 邊坡防護設計,應根據當地氣候、水文、地形、地質等情況,綜合考慮邊坡位置、高度、橫斷面形狀、穩定性、排水、景觀等因素,做到因地制宜,合理選擇邊坡防護形式。工程結構物應盡量突出植被景觀,如果過多暴露,對生態景觀效果不利,應采取措施使結構物少暴露或不暴露。

(4) 為很好地實現邊坡防護的生態目標,應重點關注土壤與適應當地環境的植物選擇及種植問題。應避免單一的綠化防護措施,其實際上是一種簡單的群落結構,是一種退化的生態系統,可以采取草本、木本植物相結合的形式加速植物的演替,使植物與相鄰地區生態契合,并融入地域性生態體系,減少后期昂貴的養護費用。

(5) 為保證公路邊坡安全及生態效果,防護工程還應進行動態設計。由于公路工程路線長,沿線地質條件復雜多變,甚至存在勘察設計時未探明的地質情況,可以根據施工過程中發現的與原設計不同的特殊情況調整設計,而不是按照原設計一成不變地實施,這樣有利于改進設計不足和工程順利實施。動態設計方法為:施工前進行詳細的地質勘察,摸清沿線邊坡地質,對遇到的與原設計情況不同,原設計未勘察清楚的地質,施工監測數據異?；蚴┕み^程中出現的特殊情況,將工程實際情況反饋給設計單位,進而優化或修改設計,指導后續工程實施。

3 工程-生態復合防護的適用性

3.1 工程-生態復合防護的技術類型

工程-生態復合防護技術根據邊坡的實際情況及地質、水文、氣候等自然條件,可采用的組合形式有很多,根據防護措施的不同,可將工程-生態復合防護技術分為三類,具體如表2所示。

表2 工程-生態復合防護主要技術類型

(1) 坡面防護-生態防護復合技術。是指坡面防護與生態防護相結合的技術,根據防護形式,可分為兩類:一類是采用混凝土塊或漿砌片石作為框格,在框架內填土后再植草或鋪設草皮,可稱為框架植被防護;另一類是在可能失穩的邊坡下部或局部利用圬工材料進行坡面防護,如噴射混凝土、抹面等,然后再進行坡面生態防護,又稱為坡面圬工封閉防護。

(2) 坡面加固-生態防護復合技術。是指采用坡面加固措施的生態防護,如客土噴播、植被混凝土、植生袋法等,在生態防護開始之前或開展生態防護的同時,對不易植物生長的石質邊坡,以及風化、破碎等失穩的坡面進行加固。

(3) 邊坡支擋-生態防護復合技術。當邊坡穩定性不足或出現滑坡、坍塌等情況時,應采取支擋工程來抵抗土體側壓力,使邊坡保持穩定,再實施生態防護。常用的支擋加固有擋土墻、抗滑樁等。

3.2 工程-生態復合防護技術的適用性分析

本文簡要分類說明工程-生態復合防護技術的施工工藝及其防護效果和適用性,具體見表3。

表3 主要工程-生態復合防護技術適用性分析

4 工程-生態復合防護技術的工程應用

4.1 五九路工程案例

五(溪)—九(華山)公路位于安徽池州九華山前山,是進出九華山的主要旅游公路,沿線地形復雜,山勢雄偉,有許多深路塹及巖石邊坡。九華山主體由花崗巖體組成強烈斷隆帶,邊緣地區除部分為沉積巖外,外圍山地由花崗巖為主的花崗閃長巖和沉積巖組成,易被沖刷侵蝕。

五九路邊坡原設計采用多級漿砌片石護面墻方案,后經詳細的技術經濟比較,決定采用工程-生態復合防護技術。

(1) 在坡腳設置較矮的擋墻,擋墻頂部設置平臺,培土綠化,栽種攀緣植物予以遮擋,如圖1所示。

圖1 坡腳防護措施

(2) 邊坡坡頂范圍內,采取截水溝及暗溝,攔截山上地表水,并采用暗管排水,如圖2所示。

圖2 坡頂防護措施

(3) 邊坡坡面主要采用掛網植草的生態防護措施,同時在坡體上適當植入少量的灌木和喬木,與坡面植草協調配合。對局部穩定性較差的邊坡,首先采取卸載、巖體錨固的措施處理,如圖3～圖6所示。

圖3 清理危巖

圖4 錨桿作業

圖5 鋪設鍍鋅鐵絲網

圖6 噴植生基材及植物種子

(4) 工程后期效果。該工程完工后,為了確保植被的成活率和實施效果,加強了初期養護。通過2年后的效果來看,工程-生態復合防護技術取得了明顯效果,金腳、銀頂、銅面的防護理念,以及草灌結合的植被形式,在保障邊坡穩定的同時,減輕了工程對環境的影響,并與周邊環境保持了協調統一,如圖7、圖8所示。

圖7 前期養護

圖8 二年后工程效果

4.2 蜀洪嶺滑坡工程案例

蜀洪嶺滑坡位于安徽省寧國市,路線以路塹形式從滑坡的前部通過,形成高18m、坡度58°～71°的陡坡,邊坡發生多處拉張裂縫和較大范圍的滑動,從而推動滑體前緣發生滑塌,大量的巖土體侵占路面,影響正常通車和行車安全。該滑坡長130m,寬115m,總面積約為15 000m2,滑坡體體積超過410 000m3。

該項目通過系統設計和動態設計,也采取了工程-生態復合防護技術,在坡腳處采取基礎梁,在坡頂處設置排水溝和種植草灌木,在坡面設置預應力錨索肋柱,較好地處置了邊坡滑坡情況,后期實施效果良好,如圖9～圖11所示。

圖9 原邊坡滑坡情況

圖10 邊坡防護設計

圖11 工程實施后期效果

5 結束語

綜上所述,本文根據工程實踐經驗,提出了公路邊坡工程-生態復合防護技術,秉持“金腳、銀頂、銅面”的防護理念,并根據邊坡類型、高度、土質等具體情況,合理確定公路邊坡防護的形式和實施要求,且分析了各種技術的適用性。提出了將公路邊坡防護由工點靜態設計改為系統設計和動態設計的理念,充分體現了邊坡防護的靈活性及經濟性。工程-生態復合防護技術有廣泛的適用性。