現階段高挖邊坡生態防護技術研究

□王云

現階段高挖邊坡生態防護技術研究

□王云

邊坡防護；生態防護；風化；沖刷；完善設計；防治對策

高速公路建設在一定程度上會對生態環境產生影響。邊坡的開挖破壞了原有的植被覆蓋層，出現了水土流失現象和大量的次生裸地，加劇了生態系統的破壞退化進程，這些問題尤其是在生態環境脆弱的地區表現得十分明顯。因此，如何建設精品工程，減少公路建設對環境的破壞，完善道路景觀，盡快恢復自然生態系統，美化環境，保證高速、舒適、安全、生態的行車條件，成為目前公路建設的首要任務。在這種形勢下，邊坡的生態防護受到越來越多的關注。

生態防護作為環境工程與巖土工程相結合的產物，兼顧了環境與防護兩方面的功效，是一種有效的護坡、固坡手段，達到了防護和環境保護的雙重目的。

一、邊坡防護

邊坡防護通常分為工程防護和植被防護兩種。生態防護就是工程防護與植被防護有機適當的結合，在確保邊坡穩定性的前提下，采用合理的工程和防護措施，結合邊坡的景觀設計，充分利用地形、地貌資源，最大限度地減少對原始地貌的破壞，最大限度地恢復和保護邊坡生態環境。

我國傳統的邊坡防護以工程防護為主，主要存在以下問題：開挖邊坡植被恢復困難，影響邊坡生態環境；大量采用工程防護，導致防護成本高、資源緊張，缺乏生機和美感；邊坡綠化效果差，影響路容美觀，且噪聲大；工程防護主要強調的是強度和防護的功效，卻忽視了環境的保護。受造價因素的影響，加之傳統邊坡防護治理措施存在的一些問題，生態防護開始在我國越來越受到普遍重視，并在不同的實驗路段進行了行之有效的探索。

生態防護具有護坡、改善環境和景觀三大功能。在工程地質條件復雜的山區修建高速公路，高挖邊坡采用的生態防護主要有一些幾種：植草護坡、三維植被網護坡、鋼筋砼框架梁內填土植被護坡、預應力錨索框架地梁植被護坡和地梁植被護坡。

二、現階段高挖邊坡生態防護

筆者通過對四川省、陜西省內一些高速公路上現階段采用生態防護的高挖邊坡進行調查分析發現，采用工程防護的高挖邊坡比生態防護綠化效果好，而且也達到了景觀效果和環境保護的目的，但是仍然暴露出一些問題，最常見的主要有以下幾點。

1.坡面局部風化破壞

通過調查大量采用了生態防護的高挖邊坡，發現邊坡或多或少地出現一定程度的局部風化破壞，有時坡面可見裸露的鐵絲網。防護過后的高挖邊坡經過長期風吹日曬，在各種自然因素和人為因素的共同作用下，由于干旱和覆土厚度過小，導致坡面植被較稀疏，三維植被網出現風化破壞，坡面可見綠色的殘余網片（如圖1所示）。

圖1 坡面局部風化破壞情況

2.部分高挖邊坡坡腳沖刷破壞

高挖邊坡的坡腳在向上1～2米的范圍內容易出現沖刷破壞。在降雨量較大的區域，坡腳沖刷痕跡較明顯，細小的沖溝排列較密集，坡面上的植被防護有些已經喪失了作用，坡腳堆積一定數量的坡面沖積物。這類破壞主要出現在巖質邊坡表層坡體較松散，坡腳沒有進行必要的防護加固的地方，或部分橋臺錐坡（如圖2所示）。

圖2 坡腳處的沖刷破壞情況

3.框架梁內填土的局部沖刷破壞

有的高挖邊坡在防護時采用框架梁內掛鐵絲網＋三維網防護。由于人為和自然因素的作用，在坡面植被成型之前，框架梁內部的填土部分就被沖刷淘空了，出現框架梁架空的現象（如圖3所示）。此時，框架梁形同虛設，沖刷導致坡面凹凸不平，框架梁內部的綠色三維網風化，露出基巖面。

圖3 邊坡框架梁內的沖刷破壞情況

4.高挖邊坡與橋臺錐坡連接處的局部風化沖刷破壞

高速公路由于建設需要，會在路線上修建一些天橋。在有些人行、過街天橋的橋臺錐坡與坡面的連接處兩側局部范圍內，容易出現一定程度風化破壞，而且情況比較嚴重，坡面沖刷痕跡明顯（如圖4所示）。

圖4 橋臺錐坡連接處的風化沖刷破壞情況

以上這些破壞現象，只是出現在高挖邊坡的局部小范圍之內，具有一定的局限性，不影響邊坡的整體穩定性和公路的運行，只是景觀效果稍差。但總體上來說，采用生態防護的高挖邊坡的防護效果還是很好的，值得在以后的工程實際中推廣應用。

三、生態防護的原則

針對上述問題和邊坡生態環保方面的不足，按照“建綠色生態通道，走環保之路，公路自然和諧相處互為景觀”的思路，總結出目前高挖邊坡生態防護的原則：穩定是根本、軟硬防護結合、樹灌草結合、經濟美觀環保。

穩定是根本，就是無論在何種情況下，防護都要確保邊坡的穩定。軟硬防護結合指的是硬性防護與柔性防護相結合，以防為主，兼顧綠化需要。樹灌草結合，指在植物的選擇上廢除傳統的單一植草觀念，選擇適合當地氣候以及地質條件的植物進行目標植物群落設計。樹灌草結合，即通過人工輔助建立適應當地環境的自然植物群落，喬木、灌木和草本植物有機結合，最大限度地恢復植被原始的生長環境，使邊坡呈現形態各異的自然環境。經濟美觀環保，旨在通過提高生態環保處治的技術含量來達到最佳的經濟和環境效益。

四、防治改善對策及注意的問題

對于高挖邊坡的生態防護，除了遵循以上原則之外，建議在采用生態防護的前提下，還應重點從防護和排水兩方面完善設計和施工。因為排水與防護息息相關，只有防護與排水相輔相成、恰當結合，才能發揮更大的作用。筆者認為，應從3個方面做好高挖邊坡的生態防護。

1.加強高挖邊坡防護

（1）采用三維網進行防護時，應保證高挖邊坡的坡面上有足夠的覆土厚度。足夠的覆土厚度不僅能夠防止坡面沖刷，固土保水蓄留草種，還能夠防止三維網的風化，同時也會給植物的生長提供一個適宜的環境，促進植被繁榮。

（2）對于高挖邊坡容易沖刷的一級邊坡，應該因地制宜、有針對性地選取防護措施，盡量采取植被與工程防護相結合，不僅穩固坡面，還有利于綠化坡面。同時，加強對坡腳的防護，對坡腳進行工程加固，防止坡腳巖土體的風化脫落，并處理好坡腳防護與公路兩側排水溝之間的關系，保證排水暢通。

（3）加強橋臺錐坡范圍的防護，做好橋梁與邊坡連接處的防護與綠化工作。設有渡槽、天橋或者下穿分離式立交的路塹邊坡應沿路線方向兩側邊坡一定范圍設置護面墻，以確保橋臺穩定。

（4）植被防護的草種應盡量選擇鄉土或本土植物，容易在當地生長、根系比較發達、莖矮葉茂的耐旱草種，并加強日常養護。同時，在選擇坡面植被的時候，除了滿足坡面植被的一些基本要求外，盡量選擇有利于排水的植被，考慮坡面的植物排水。

（5）做好地質勘探工作，探明邊坡的工程地質。防護之前，對于土質邊坡高度超過20米、巖石邊坡高度超過30米以及不良地質、特殊巖土地段，應進行個別勘察設計。重點加強挖方高邊坡地質橫斷面的勘察，尤其是軟弱結構面分布形態與路線關系、結構面力學特性，以及覆蓋土層與下覆基巖的接觸狀態和斜坡度。對于不同巖層的交界處、軟弱夾層等軟弱結構面，以及容易發生滑坡的路段，應該采取特殊措施進行特殊處理，針對特殊路段做好防護工作。

（6）建設管理單位應聘請有關專家對技術人員進行相關施工技術專題培訓，以提高施工水平。同時，加強養護，建立健全的養護管理體制，組織專業人員做好養護工作，對坡面植被及時灑水追肥、除草防病，保證坡面植被茁壯生長，防止干枯。

2.做好高挖邊坡排水

（1）高挖邊坡上的各類排水設施應相互銜接配合，并兼顧路面排水、路基防護、地基處理等進行綜合設計，形成完善的排水系統。排水設計時應注意當地環境變化所造成的暴雨強度大、突發性強、破壞性大的特點，有針對性地進行設計。施工場地的臨時性排水設施，應盡可能與永久性排水設施相結合。

（2）在坡面上因地制宜設置適當長度的截水溝，有效阻止上坡面因降雨形成的坡面徑流對下坡面的沖刷。截水溝的形狀、尺寸可以根據當地的降雨強度選擇，在此基礎上使設計尺寸稍微偏大，以滿足突發的特大暴雨。

（3）做好高挖邊坡的臺階排水，主要目的是排除邊坡各級平臺上聚集的坡面徑流。及時將平臺上的坡面雨水有序地排除，能夠有效阻止臺階雨水下滲對邊坡的危害，可在臺階上設置臺階排水溝，也可設置反濾層，或者填筑一些有利于排水的粒料，切斷雨水的下滲通道。

（4）考慮在坡面設置泄水孔?？蓪⑵旅娼瓶醋鲹跬翂?，在坡面雨水集中、沖刷頻繁嚴重的地方設置一定數量的微型泄水孔，作為導流通道，但需要處理好進出口段和坡面的關系。

（5）沿路線縱向做好縱向排水，使其與公路的其他排水設施相協調，進一步完善排水系統?？筛淖兣潘疁系目v坡，在滿足最大降雨強度和長時間降雨匯流時間的基礎上，提高縱坡0.5%，有利于排水。

（6）邊溝采用淺碟形邊溝。其為生態綠化邊溝，不僅排水路容美觀，且綠化效果良好（如圖5所示）。淺蝶形邊溝頂面附近加鋪綠色三維網以加強生態邊溝的抗沖刷能力，加鋪綠色三維網后再采用液壓噴播或者其他植草綠化。樂宜高速和永武高速都采用了淺碟形邊溝，不僅排水效果良好，而且符合生態環保。

圖5 生態綠化的淺碟形邊溝設置形式與綠化效果

3.完善設計

除了加強防護和邊坡排水之外，還應該完善邊坡防護設計，做好以下幾點。

（1）在邊坡防護設計上，應該提前做好工程所在區域的暴雨資料收集工作，分析暴雨強度歷時要考慮區域內的最大暴雨強度，注意當地環境變化的特點，并結合坡面雨水的特點有針對性地進行設計，防止出現設計缺陷。

（2）強調高挖邊坡各類排水設施的設計和施工應密切配合，實行動態設計。

（3）合理布置高挖邊坡的防護形式，做到因地制宜，有針對性。

（4）設計時，考慮高挖邊坡的美化和綠化，達到生態防護的目的。增加邊坡植物的種類，改善生態環境，促進植物的生長。

與工程防護相比較，生態防護兼顧了環境與防護兩方面的功效，是新時期公路建設的提倡的新理念，符合全球氣候變化下提倡環境保護的大趨勢，改變了舊的筑路模式和設計原則，是今后邊坡防護的一個發展方向。針對現階段高挖邊坡生態防護存在的一些問題，提出要合理應用邊坡生態防護技術，總結高挖邊坡生態防護的原則，指出要重點從防護和排水兩個方面完善設計和施工，對該地區同類工程建設提供了一定的參考。

（作者單位：鄭州市交通規劃勘察設計研究院）

10.3963/j.issn.1006-8864.2014.1.023