高速公路邊坡生態防護技術設計探究

楊 城

（廣東省交通規劃設計研究院集團股份有限公司，廣東廣州 510000）

邊坡是路政建設沿線的重要組成部分[1]。邊坡生態防護是在保證結構穩定性的基礎上修復破損的生態環境。分析高速公路邊坡的生態防護技術及設計理念，對生態防護技術在邊坡的應用具有重要作用。文章以某高速公路邊坡為例，具體分析邊坡生態防護設計方案的選擇意圖，解讀生態防護對高速公路邊坡防護治理的重要性。

1 邊坡生態防護技術

邊坡防護在滿足穩定性的基礎上，應積極采用新結構、新技術、新材料，固化與綠化相結合，以此促進邊坡的生態恢復，維護生態系統。文章對高速公路邊坡主要的生態防護技術進行簡要總結。

1.1 生態擋墻

生態擋墻是通過采用基本單元預制構件（加筋格賓籠、不同結構砌塊等）進行現場拼裝，使整體外形適應空間布局，在預制構件內部或表面填充土壤，以滿足植物草種生長環境[2]。生態擋墻主要包括加筋格賓籠擋墻、榮勛擋墻、自嵌式擋墻等，其構件加工流水化程度較高，預制構件拼接整體性好，在實現邊坡綠化綠化的同時，模塊化結構也可以有效改善邊坡景觀，達到良好的生態效果。

加筋格賓籠擋墻結構[3]屬于“土石-鋼”復合結構，其外觀柔性良好，鋼筋骨架采取鉸接方式連接，套籠整體結構穩定，骨架各點位抗拉強度基本一致，構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，結構穩定性優良，復綠效果好。

榮勛生態砌塊擋墻[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”組成的整體結構，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填灌碎石兩種措施進行連接，保證整體牢固。植物在砌塊的孔洞中生長，從而實現綠化效果。

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構擋墻，并保證土工格室結構層以及整個邊坡坡體的穩定，在結構體內完成植草、灑水養護的生態防護技術。適用于坡面穩定，坡面完好，坡底承載力穩定，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，將植生基材噴射到邊坡并覆蓋無紡布進行定期澆水養護的生態防護技術，主要包括液壓噴播、高次團粒噴播、厚層基材噴播等。

1.4 骨架結構護坡

骨架結構護坡是指在滿足邊坡骨架設計強度的基礎上，在骨架結構內添加客土、植物草種、肥料及土工纖維等復合材料進行綠化。骨架結構護坡包括鋼筋框格懸梁、漿砌片石骨架結構、SNS主動防護網等，鋼筋框格懸梁綠化技術采用錨桿將一定規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，形成定向牽引力穩固坡面擋墻，向懸梁框格內添加客土、植物草種、肥料及土工纖維等復合材料。

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構，在框架結構內鋪草皮、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。

1.5 生態混凝土

生態混凝土包括植生混凝土結構護坡、混凝土砌塊生態護坡。植生混凝土結構護坡是指在大孔無砂混凝土結構體內填充有機質肥料，并在結構體表面覆土撒草籽或鋪草皮，從而達到生態防護的目的。植生混凝土結構如圖1所示。混凝土砌塊生態護坡是混凝土工程構建生態體系的主要形式，將混凝土材料用現澆技術、鉸接技術營造出植草空間，提高邊坡穩定性的同時美化岸坡景觀。

圖1 植生混凝土結構

2 邊坡生態防護技術設計

高速公路邊坡生態防護技術選擇時要遵循“穩定性原則”及“生態循環原則”。邊坡穩定性決定著公路安全，邊坡在進行防護時需要優先考慮邊坡穩定性，對影響邊坡穩定性的因素展開細致研究，以滿足結構的設計強度與整體穩定。將綠化和自然環境相結合，使生態效益最大化。選擇綠化物種時，充分發揮植物外觀屬性以及生態功能，盡量選擇鄉土植物，以保證生態環境穩定。選擇邊坡生態防護技術的選擇應根據以下情況進行選擇。

2.1 邊坡為土質邊坡

對土質邊坡，生態防護技術的選擇要根據屬地的地形地貌條件、土質結構及降雨情況等綜合考慮。在降雨量充沛地區，可以選用擋墻、框格梁、骨架結構等支護主體來進行防護，減少降雨對坡體的侵蝕。當土質邊坡坡度平緩，可以選用簡單的植草護坡或噴射植生基材等防護措施。當土質邊坡較陡或土質疏松的情況下，可以選用骨架結構護坡體系或生態混凝土結構進行防護。

2.2 邊坡為巖質邊坡

對巖質邊坡應從巖質邊坡的坡度、巖土體性質、節理發育、風化程度、穩定性等因素來考慮。當巖石硬度高，節理發育較少，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噴射植生基材技術；巖質邊坡有破碎巖石，應選用落石網工程或選用掛網噴播技術；當破碎巖塊較大，且山體與破碎巖體接觸面較少時，可用錨桿進行加固，以保證巖質邊坡的穩定性，并通過噴射植生基材進行植草復綠。節理發育，且表面易風化的巖質邊坡，可以選用噴射混凝土植草技術。對整體巖性易風化的巖質邊坡，選用掛網噴播技術或掛網噴錨技術。對于全風化巖或者軟巖，其穩定性較差，應選用鋼筋框格懸梁技術或掛網噴錨技術。

2.3 邊坡為土石混合邊坡。

土石混合邊坡，當邊坡較穩定，且坡度較緩時，可選擇噴播技術；對于邊坡坡度較陡，且質地松軟的混合邊坡，可以先對邊坡采用擋墻、框格梁或骨架結構的主體進行加固，再選用掛網噴播技術。

3 某高速公路邊坡生態防護設計方案

3.1 工程概況

項目擬將雙車道匝道單側擴建為雙向四車道，全長約0.43 km，按照雙向四車道一級公路標準建設，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，坡頂建設有信號塔。ZK1橫斷面如圖2所示。

3.2 生態防護設計思路

以“因地制宜、經濟適用”為原則，貫徹“環保、舒適、和諧”的先進理念，采取“坡腳支擋、坡體加固、坡面防護、綜合治水”相結合的方法，開展綜合設計，確保邊坡穩固，采取“防、排、截、輸”的綜合措施進行自然降水與徑流的防治設計。

一般路塹邊坡坡率值根據各個坡體地質條件確定，包括邊坡巖土層分布特點、結構面產狀、節理裂隙發育程度、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，坡體殘積粉質黏土，全、強風化層較厚，植被發育。邊坡上部由覆蓋層殘坡積土及花崗巖風化層組成，在土體含水量飽和狀態下易軟化、崩解，結構強度降低，應強化防水、排水措施，提升結構間連接強度。

3.3 生態防護技術確定及依據

根據前期勘探結果，對邊坡進行防護時，根據地形的變化情況應設置塹頂截水溝，邊坡平臺設置平臺截水溝，坡面設置排水孔。若受用地范圍的限制，需要收陡邊坡時，先對坡體進行穩定性驗算，根據結果采取必要的防護措施。

降雨量較多情況下，土質及混合土質邊坡易被沖刷、拉槽，導致流土流泥病害。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、弱風化巖質和坡率較陡的邊坡，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手段。對土質及混合土質邊坡進行防護工程時，盡量采用預制構件吊裝或人工與吊裝相結合的方式進行防護框架搭建。對巖性差且需要加固的邊坡，采用格梁、框梁等坡面預制件作為邊坡傳力的結構形式。

4 邊坡生態防護問題及發展趨勢

邊坡的生態防護技術存在一定問題，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系統等。此外，設計過程中對影響邊坡穩定性的因素（如地形地貌、土質結構等）考量有待補充。

需要對邊坡植物進行合理的選擇與配置，如選用喬、灌、藤、花、草相結合的方式，通過分段、分區種植不同種類、不同顏色的植物，豐富植物在“恢復生態體系”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合，提升人工植被與原生地質情況的結合度。

5 結語

邊坡生態防護技術作為綠色、環保、經濟的實用防護措施，植被根系對壤土層及人工構件內的填土提供了良好的“固結”效果，提升了邊坡的穩定性，達到了固坡的目的，此外，植被還可以吸附過往車輛及自然風帶來的空氣污染物（如顆粒物、粉塵等），凈化空氣，提高空氣質量。目前邊坡生態防護技術還處于發展階段，未見具體研究性成果表明生態防護技術為屬地環境、空間狀態帶來的生態效益，對于如何合理選擇防護方式以及配置植物物種，仍然需要給予相應的研究。隨著邊坡生態防護技術日趨成熟，該技術的應用也會越來越廣泛。