公路邊坡防護與生態美化

祁 菁

(陜西省水利電力勘測設計研究院水保環境分院)

隨著人們環境保護和交通安全觀念的轉變，公路邊坡防護設計與施工越來越引起人們的重視。要確保公路邊坡穩定、安全、環保，必須加強公路邊坡防護的綜合研究。公路邊坡防護工程設計應緊緊抓住設計對象的地質、水文、氣候等特點，靈活采用不同的防護型式，在保證公路邊坡穩定、安全的情況下，加大植被的綠化面積，為建設生態公路打下良好的基礎。

1 公路邊坡破壞的主要型式與機理

1.1 公路下邊坡

路基下邊坡一般為填土路堤。受力穩定的路堤邊坡的破壞，主要表現為邊坡坡面及坡腳的沖刷。坡面沖刷主要來自大氣降水形成的徑流沖刷，使路基邊坡沿坡面流水方向形成沖溝，沖溝不斷發展導致路基發生破壞;沿河路堤及修筑在河灘上、滯洪區內的路堤，還要受到洪水的威脅，這種威脅表現為沖毀路堤坡腳導致邊坡破壞。

邊坡破壞還與路基填料的性質、路基邊坡高度、路基壓實度等有關。一般來說，砂性土質邊坡較黏性土質邊坡易于遭受沖刷而破壞，較高的路基邊坡比較低的路基邊坡更容易遭受坡面流水沖刷，壓實度較好的邊坡比壓實度較差的邊坡耐沖刷。

1.2 公路上邊坡

上邊坡是人工開挖形成的斜坡，其強度應滿足穩定邊坡的要求。穩定邊坡在降雨、融雪、凍脹及風化等作用下，主要破壞型式為沖刷、崩坍等。

沖刷破壞一般發生于較緩的土質邊坡，如砂性土邊坡、亞黏土邊坡、黃土邊坡等，在大氣降水的作用下，沿坡面徑流方向形成許多小沖溝，如不采取防護措施，將會逐年擴大。在邊坡坡腳，冬季往往發生積雪，造成坡腳濕軟，強度降低，上部土體失去支撐而發生失穩破壞。同時，高速行駛的汽車濺起的雨雪水，也會沖刷坡腳。總的來說，土質邊坡的坡腳部位是邊坡最薄弱的環節。

邊坡的崩坍，一般分為三類:落石型、滑坡型、流動型，有時在一次崩坍中會同時具有這三種型式。

落石型崩坍一般發生在較陡的巖石邊坡，易產生落石的巖層必然是節理、層理或斷層影響下裂隙發育，被大小不一的裂面分割成軟弱的斷塊，這些裂面寬而平滑，有方向性，落石和巖石滑動易沿陡的裂面發生。裂隙張開的程度用肉眼不一定就能識別，但能滲水，由于反復凍融，長時間的微小移動使裂縫逐漸擴大。由于降雨，裂縫中充滿水，產生側向靜水壓力作用，造成崩坍。一般裂隙發育巖體，易發生落石現象，硬巖下臥軟弱層時也會發生這種現象。此類破壞型式必須嚴格控制，崩坍滾落的巖石極易對行車構成威脅。

滑坡型崩坍是指巖層在外力作用下剪斷，沿層間軟巖發生順層滑動。多發生于傾向路基、層間有軟弱夾層的巖體中。另外，當基巖上伏巖屑層等松散的堆積物時，堆積物也易沿巖層的層理面、節理面或斷層面發生崩坍。

大雨時的崩坍多屬于流動型，砂、巖屑、頁巖風化物等松散沉積土，多會受水流的影響而產生流動型崩坍。流動型崩坍沒有明顯的剪切滑動面。

很顯然，邊坡高度大時，以上邊坡破壞的類型都較低邊坡容易發生。

由上面的分析可知，在邊坡的防護設計中，既要做好坡面防護設計和排水設計，控制好水的運動，又要根據地質條件、巖體性質、巖層產狀、邊坡高度等做好邊坡坡面設計。

2 主要防護措施

2.1 植物防護

采用植物防護，就是利用植被對邊坡的覆蓋作用、植物根系對邊坡的加固作用來保護路基邊坡免受大氣降水與地表徑流的沖刷。

采用植物防護，增加植被面積，減少地表徑流，可從根本上減少路基的水土流失。植物覆蓋對于地表徑流和土壤沖刷有極大的減緩作用。枝葉繁茂的樹冠能夠截留一部分降水，龐大的根系能直接吸收和涵蓄一部分水分，還可穩定地表土層。而沒有植被覆蓋的地方，降水量全部落在地表，容易形成徑流并造成土體侵蝕和沖刷。植被的根系能與土層密切地結合，根系與根系的盤根錯節，使地表土壤形成不同深度的、牢固的穩定層，從而有效地穩定土層，固定溝坡，阻擋沖刷和塌陷，具有機械的防護作用。

植物防護包括在邊坡上種草、植草皮、植樹等。近年來，高速公路多采用三維土工植被網墊等措施。種草一般選取多年生、耐寒、耐旱、根系發達的草種，一般采用黑麥草、小冠花聯合種植技術。植樹優選容易成活的樹種(包括灌木)，多數在邊坡上栽種紫穗槐。樹草二者結合起來，就能達到短期防護與長期防護相得益彰的目的，既防護了邊坡，又美化綠化了公路。

2.2 框格防護

框格防護是用混凝土、漿砌塊(片)石等材料，在邊坡上形成骨架，能有效地防止路基邊坡在坡面水流沖刷下形成沖溝，同時提高了邊坡地表的粗度系數，減緩了水流速度。一般沖刷僅限于框格內局部范圍。采用框格防護與種草相結合的方法，既提高了防護效果，同時又美化了環境。

框格防護多用于路基下邊坡，是一種輔助性的防護措施。除具有對路基邊坡的一定防護作用外，還有對路容的美化效果。在互通立交范圍內邊坡應用較多。采用的型式有:斜45°大框格、六角形混凝土預制塊、漿砌片石拱形、漿砌片石或預制塊做成的麥穗型等。框格防護也可用于土質上邊坡防護，既增加美化效果，同時可防止邊坡沖刷。

2.3 護坡

在穩定的邊坡上鋪砌(漿砌或干砌)片石、塊石或混凝土預制塊等材料，以防止地表徑流或坡面水流對邊坡的沖刷，此工程統稱之為護坡。鋪砌方式一般采用漿砌，沖刷輕微時可采用干砌。位于河灘或滯洪區內的路基，往往處于洪水的直接威脅之下，因此必須采用護坡防護措施，防護高度應至少在路基設計洪水位加浪高、壅水高及0.5 m安全值以上。另外，當路基沿溪，路基邊坡侵占河道時，也要采取護坡防護措施。

在軟土地基上的路堤護坡，無水流沖刷影響時，可采用干砌片石護坡，以適應地基沉降引起的路堤邊坡變形。

2.4 封面

封面包括抹面、捶面、噴漿、噴射混凝土等防護型式。

抹面防護、捶面防護由于其使用年限較短，高速公路上使用較少。一般情況下，當路基較低時采用抹面防護合理摻加草籽，既能起到建設初期的防護作用，又能起到運營期的防護與綠化作用。

噴漿防護和噴射混凝土防護適用于邊坡易風化、裂隙和節理發育、坡面不平整的巖石邊坡，其主要作用是封閉邊坡巖石裂隙，阻止大氣降水及坡面流水侵入，從而阻止裂隙中側向水壓和冰裂，防止邊坡巖石繼續風化，保護邊坡不發生落石崩坍。

在公路上廣泛采用的封面防護措施是噴射混凝土，該防護要求在混凝土內設置菱形金屬網或高強度聚合物土工格柵，并通過錨桿或錨固墩固定于邊坡上，以防止混凝土硬化收縮產生裂縫或剝落。在陜西常用于處理巖石邊坡，非常成功，處理后落石崩坍不再發生。

2.5 護面墻

護面墻多用于易風化的云母片巖、綠泥片巖、泥質灰巖、千枚巖及其他風化嚴重的軟質巖層和較破碎的巖石地段，以防止繼續風化。護面墻可以有效地防止邊坡沖刷，防止滑動型、流動型及落石型邊坡崩坍，是上邊坡最常見的一種防護型式。

護面墻有實體護面墻、孔窗式護面墻、拱式護面墻等。實體護面墻一般用于土質及破碎巖石邊坡;孔窗式護面墻用于坡度緩于1∶0.75的邊坡，孔窗內可捶面(坡面干燥時)或干砌片石;拱式護面墻用于邊坡下部巖層較完整而需要防護上部邊坡者。用護面墻防護的挖方邊坡不宜陡于1∶0.5。

為增強護面墻的穩定性，在護面墻較高時應分級砌筑，視斷面上基巖的好壞，每6－10 m高作為一級，并在墻頂設≥1 m的平臺;墻背每4－6 m高設一耳墻，耳墻寬0.5－1 m。

護面墻頂部應用原土夯實或鋪砌，以免邊坡水流沖刷或滲入墻后引起破壞。修筑護面墻前，對所防護的邊坡應清除松動巖石、松散土層。對風化迅速的巖層如云母巖、綠泥片巖等邊坡，清挖出新鮮巖面后，應立即修筑護面墻。

在高等級公路的防護設施中，護面墻是上邊坡采用較多的防護形式，而且多是實體護面墻，一般根據邊坡的高度、巖石的風化程度及巖土的工程地質特性采取半防護或全防護措施。

在半防護措施中，有時采用坡腳護面墻。由于路塹的開挖，改變了空氣的流向，在路塹內形成旋轉氣流，雨雪天氣時該氣流攜帶著雨雪對坡腳的沖刷破壞能力很大，同時汽車高速行駛濺起的雨雪水也直接沖刷坡腳;自然降水自坡頂沿坡面向下流，流至坡腳時速度最大，沖刷最嚴重，因此在坡腳處設置矮墻是最起碼的防護措施。

另一方面，在坡腳設置護面墻還能起到誘導行車視線的作用。對于土質邊坡，技術、經濟條件允許時，還可以搞綠化，種植一些藤本植物，以美化環境。

3 結語

總之，搞好公路建設，確保公路邊坡穩定、安全、環保，需要深入了解公路邊坡破壞的型式與機理。針對不同工程對象的土質、水文、氣候等特點，靈活采用多樣的防護型式，加強設計，加強施工建設管理，力爭建設安全之路、生態之路、優美之路。