公路邊坡生態防護設計及防護技術分析

■呂金昕

（四川廣播電視大學，四川 成都 610073）

在氣候變化、持續性降雨、短時強降雨、凍融作用等因素干擾下，裸露的邊坡坡面很容易出現沖蝕、剝落、泥石流等邊坡淺層病害，邊坡的整體穩定性也會因此不斷降低，最終威脅公路的安全和正常使用。為有效保證公路邊坡穩定性，各類邊坡防護技術的針對性應用極為關鍵，這正是本文研究的關鍵所在。

一、公路邊坡生態防護設計要點

（一）設計原則

公路邊坡生態防護設計需遵循一定原則，主要包括遵從植被生態習性、遵從生態位法則、遵從群落多樣性。遵從植被生態習性要求設計人員重點關注植物生長對土壤、地形條件、氣候等生態因子的適應性和要求，這里的土壤包括土壤成分、pH值、理化性質，氣候則是指光照、濕度、溫度，公路邊坡生態防護對植物的生長發育會有直接影響。因此，公路邊坡生態防護設計必須考慮多方面因素，實現植被種類的因地制宜；遵從生態位法則要求設計人員明確每個物種在生態系統中擁有的獨特地位及扮演的角色，物種間的生存空間競爭需得到重點關注[1]。在具體設計中，設計人員需保證各植被能夠實現資源、空間等方面的生態位協調，植被種類配置的科學性可由此進一步提升，植被間的協調作用發揮、植被間直接競爭的避免同樣可順利實現。通過嚴格遵從生態位法則要求，公路沿線邊坡生態系統修復可順利實現，邊坡生態防護的景觀效應和生態功能改善也能夠獲得有力支持；遵從群落多樣性要求設計人員關注植物多樣性與生態群落維持穩定性的關系。一般情況下，生態群落的多樣性指數越大、植物鏈網越復雜，其抵御外界干擾的能力便越強。為提高生態防護措施實用性和耐久性，公路邊坡生態防護設計應合理選用多層次的植被群落[2]。

（二）基本設計路徑

在具體的公路邊坡生態防護設計中，設計人員需首先收集公路邊坡相關的地形地貌、不良地質與特殊巖性、沿線工程地質特征與評價等信息。在完成信息的初步收集后，即可基于公路邊坡所在區域的地形地質條件、氣象水文參數、地理氣候特征、植物種類、材料來源開展公路邊坡生態防護設計，設計需同時兼顧公路沿線的綠化美化、路容景觀、環境保護，真正做到因地制宜的公路邊坡生態防護設計[3]。公路邊坡生態防護設計應盡量采用植物防護，以此體現自然美，突出植被護坡綠化效果，減少人工痕跡，基于原有地形的坡率變化點處理也需要得到重視，如坡腳、坡頂，為較好地與自然環境相協調，可將其削成自然圓弧型，公路邊坡生態防護的視覺效果也能夠由此得到保障。

二、常用的公路邊坡生態防護技術

（一）植物護坡技術

1.傳統植物護坡技術

傳統植物護坡技術主要包括鋪草皮護坡技術、植生袋護坡技術、三維植被網護坡技術。鋪草皮護坡技術的應用較為廣泛，且需要充足的草皮來源，生長茂盛的草坪需由專業設備鏟起，以此運輸至公路邊坡現場。鋪草皮護坡技術具備成坪時間短的優勢，可滿足急需綠化的邊坡需要。通過形成的植物覆蓋層，鋪草皮護坡技術能夠減少土壤流失，較好應對雨水、地面徑流的沖刷，邊坡土體穩定性可由此得到保障。鋪草皮護坡技術施工季節不受限制，但草皮很容易出現無法適應邊坡惡劣環境、少肥、缺水、病蟲害等因素交互作用的情況，這就對前期管理工作提出了較高要求，因此鋪草皮護坡技術的應用必須加強養護管理工作，同時避免采用單一的草種并分草種分區鋪設，否則大規模病蟲害的發生幾率將大幅提升；植生袋護坡技術需要將放置于基礎材料上的保水劑、肥料、草種等進行加固處理，通過專用的生產設備，即可形成一定規格的產品，滿足公路邊坡生態防護需要。通過將肥料、草種集于一體，且保證草種數量固定、密度均勻，配合植生袋較強的保水能力，植生袋護坡技術的應用即可大幅提升草種的出苗率，且初期基材也能夠較好實現對公路邊坡的保護。因此，植生袋護坡技術具備省事、省工、適用于各種環境等特點，且對施工人員技術能力要求較低；三維植被網護坡技術在應用中以三維植被網為基礎，由于三維植被網能夠較好順應地勢、質量較輕，且具備優秀的地面貼服能力，配合錯綜復雜的網包，三維植被網護坡技術便能夠有效減少雨水的沖蝕，固定邊坡上的草種和土壤，風雨的能量也能夠通過具備透氣性和不平整性特點的網包實現降低，邊坡土體受到的侵蝕自然能夠順利減緩。此外，三維植被網還具備優秀的加筋作用，邊坡的抗沖刷能力可由此進一步提升[4]。

2.客土噴播護坡技術

通過專用的機械設備，客土噴播護坡技術能夠形成客土團粒化結構，并在混合一定纖維后將混合物噴射到邊坡上。在纖維的支持下，客土噴播護坡技術的應用能夠使邊坡表面形成多孔穩定結構土壤層，邊坡穩定性能提升、水土流失防止均可由此實現[5]。客土噴播護坡技術在應用中需要均勻混合水分、種子黏結劑、土壤穩定劑、土壤改良劑、草種肥料，并重點關注噴播基材、保水劑用量確定、黏合劑用量確定、掛網、草種選擇等要點。一般需保證噴播厚度控制在10cm～20cm，并基于環境特點、土壤水分、季節確定保水劑用量，基于客土與坡面黏結性能的黏合劑用量確定、基于設計間距的掛網施工、基于當地環境特點的草種選擇也不容忽視，為利用草種的互補性，應盡量選擇混播作業，客土噴播護坡技術的實用性可由此進一步提升。總的來說，客土噴播護坡技術具備可機械化施工、能夠防止種子流失、投資較少、可適用于各種坡面等優勢[6]。

（二）土工合成材料結合植草防護技術

土工織物合成護坡技術屬于較為傳統的護坡技術，而通過與植草防護相結合，土工合成材料結合植草防護技術因此誕生。通過結合植草綠化與土工合成材料，植草邊坡的防護能力可大幅提升，公路邊坡防護要求也能夠較好滿足[7]。土工合成材料結合植草防護技術的應用具備施工速度快、工業化程度高、造價低等優勢，同時具備較為優秀的過濾作用、隔離作用、排水作用、防滲作用、加筋作用、防護作用，該技術在抗變形復原性、抗凍脹性、易修復性、大規模工業化生產、立體防護體系構建、生態環保效益、較少的石料依賴性等方面的表現同樣較為優秀。值得注意的是土工合成材料結合植草防護技術并不適用于所有公路邊坡，僅能夠用于自身較為穩定的邊坡，為滿足多級高邊坡防護需要，技術應用可結合土工格室植草防護、圬工防護等方式。此外，土工合成材料結合植草防護技術的應用還需要考慮不同地區的環境、氣候差異，以此選擇對土質要求不高、氣候適應能力較強、抗蟲害、耐旱、莖干低矮、根系發達、無需管理養護、生長速度較快的草種，并配合采用草籽混配直播、喬灌栽植等方法[8]。

（三）植生混凝土護坡技術

作為近年來新興的綠色環保護坡技術，植生混凝土護坡技術同樣可較好服務于公路護坡生態防護，該技術可細分為植生型多孔纖維混凝土技術、可凈化水質的植生混凝土砌塊技術、抗沖刷型植生混凝土技術。植生型多孔纖維混凝土技術具備強度和耐久性較高、空隙率較高、現場澆筑等特點，這使得其擁有較好的綠化和水土保持功能，且能夠較好抵御較強降雨的沖刷，方便施工和養護。在植生型多孔纖維混凝土技術支持下，混凝土中可直接生長植物，該技術的應用需圍繞床基、多孔混凝土、承載被面、植被展開；可凈化水質的植生混凝土砌塊技術同時擁有凈化水質和護坡的能力，由透水混凝土與鋼纖維薄壁構件組成，具備質量輕、強度高、適宜植物生長、更換簡單、便于維護等特點；抗沖刷型植生混凝土技術具備易施工、成本低、可控雨水入滲、可防雨水沖刷、更好貼合地面等特點，這使得其能夠較好服務于邊坡植被綠化，配合空心砌塊形式，公路邊坡生態防護可更好地得到滿足[9]。

（四）技術對比分析

附表1對常用的公路邊坡生態防護技術開展了針對性對比，公路邊坡生態防護技術的具體選用可基于該表，并結合實際環境和工程特點。

三、實例分析

（一）工程概況

以某地高速邊坡防護工程為例，工程位于南亞熱帶季風氣候區，年平均氣溫為21.8～23.5℃，年均降雨量為2100mm，最大、最小降雨量分別為3384.5mm與1045.2mm，最大日雨量為398.5mm，區內植物發育，森林覆蓋率高。公路沿線主要以低山丘陵、巖溶溶蝕準平原、河谷平原侵蝕堆積地貌為主，存在巖溶與土洞、崩塌、軟土、高液限土。開展針對性的沿線工程地質特征與評價，工程計劃開展軟土加固處理、處置路基基底高液限土，同時可確定巖溶溶蝕準平原區的路基屬于欠穩定地層，因此需開展針對性處置。對于高填深挖路基工程，需采用錨桿噴射砼、錨索框架梁等措施進行不穩定邊坡處置，并同時進行邊坡的坡面防護高邊坡設計施工基于信息化施工與動態施工展開。

（二）邊坡生態防護體系設計

工程針對性開展了填方路基與挖方路基的邊坡防護設計，邊坡綠化工程設計也受到了重點關注。填方路基邊坡防護設計主要采用擋土墻支護、漿砌片石護坡、人字型骨架植草、三維網植草、噴播植草。對于一般填方路基邊坡，骨架植草防護形式用于8.0m以上邊坡填土高度，三維網植草防護用于3.0～8.0m之間的邊坡填土高度，噴播植草防護用于3.0m以下的邊坡填土高度。采用培土植草防護土路肩，噴播植草防護用于護坡道、邊坡平臺；挖方路基的邊坡防護設計采用加固及支擋等工程措施、骨架護坡植草、客土噴播植草、CF網植草、噴播植草。對于土質邊坡，骨架護坡植草防護用于8m以下的挖方邊坡分級高度，CF網植草防護用于6m～10m間的挖方邊坡高度，噴播植草防護用于小于6.0m的挖方邊坡高度。對于土石二元邊坡，掛網客土噴播植草防護用于下部巖質邊坡，骨架護坡植草防護或三維網噴播植草防護用于上部土質邊坡。采用掛網客土噴播植草防護用于坡度較陡的邊坡及風化較為嚴重的巖質邊坡，采用錨桿格梁加植草防護用于欠穩定的巖土邊坡，采用錨桿系統+植草防護用于不穩定巖質邊坡[10]。

邊坡綠化工程設計主要圍繞噴播植草、CF生態網植草、三維網植草、客土噴播展開。噴播植草防護需首先完成坡面整平，并依次進行噴播、無紡布加蓋、前期養護，需選擇不存在病蟲害的植物種子，為保證草種質量，還需要注明生產單位、產地、品種，選擇的植物還需具備莖干低矮、根系發達、抗病蟲能力強的特點，并在均勻拌合肥料與草籽后進行種植；CF生態網植草防護需首先處理地表，并在地表上撒布營養土，并依次開展草籽的液壓噴播、掛CF網、固定、蓋防護膜，揭膜需在初期養護完成后進行。在具體施工中，需保證坡面穩定、平整、順直且不存在雜物或石塊，超過10cm的凹進或凸出也需要針對性處理，CF網表面的營養土撒布厚度應控制為2cm，并采用專用機械設備，保證相鄰網之間擁有最低為20cm的搭接寬度，U型鐵線的無紡布固定也需要得到重視；三維網植草防護需在整平坡面后鋪設三維網，并加蓋一定厚度土層，以此開展針對性的播種和養護。在具體施工中，雜物與塊石的清除、客土的及時回填、基于矩形溝槽的三維植被網穩定控制、網面平整無褶皺、U型釘固定、防止懸空等要點也需要得到重視，配合多次分層覆土、草種的合理選擇、初期養護的加強，即可更好服務于邊坡生態防護；客土噴播防護需在完成坡面平整后打錨桿并加蓋金屬網，隨后即可進行草種噴射、無紡布加蓋、初期養護，需重點關注坡面與基材混合物的自然結合，正方形布置的錨桿需灌注M30水泥砂漿，并掛雙扭結六邊形鍍鋅鐵絲網。基于基層和表層進行噴植層劃分，在表層放置種子，灑水、補播、病蟲害防治等養護工作也不容忽視。

綜上所述，公路邊坡生態防護需關注多方面因素影響。在此基礎上，本文涉及的設計原則、基本設計路徑、植物護坡技術、土工合成材料結合植草防護技術、植生混凝土護坡技術等內容，則提供了可行性較高的公路邊坡生態防護路徑。為更好地服務于公路邊坡生態防護，防護效果與經濟性的權衡需要得到重視，各類新型公路邊坡生態防護技術的積極應用也應成為業界關注的焦點。

附表1 公路邊坡生態防護技術對比