不同生態技術防護方案邊坡的穩定性研究

武秀文 王 璐

青島黃海學院 山東 青島 266427

邊坡生態防護是指采用植物方式將土木工程與周圍的自然環境進行結合，達到固坡效果是上世紀60年代，由西方國家首次應用于高速公路，并在日后的使用推廣過程中不斷積累經驗，結合各地區不同的自然情況進行內容的補充，目前已經是一套成熟的邊坡防護體系，我國第1條應用該型邊坡防護技術的公路始于上世紀90年代中期建設的云南省高速公路[1]。為我國在公路綠化技術方面的探索和研究貢獻了大量的經驗，尤其是對于公路邊坡噴播技術的宣傳推廣提供了巨大的助力。在那之后類似的綠化工程在我國[2]。如雨后春筍，在全國各地區都有廣泛應用，近幾年我國不斷投入的基礎設施建設，使得公路綠化技術的使用場景和工作范圍，又有了更大的進步，噴播技術在公路綠化中也得到了更加廣泛和成熟的應用，在一些寒冷地區，過去由于積雪或特殊土壤條件所造成的種植困難，問題也得到了很好的解決。

1.邊坡生態防護的原理

邊坡穩定是工程中的一個重要因素，邊坡的穩定決定了整個路基的穩定性，決定了道路的安全性，作為各大土木院校必學的一個知識點和必須掌握的一個重點難點，同時也是進行路基路面課程設計和畢業設計所要必須做的一個課題，就這一個邊坡穩定性分析不知道難倒了多少同學，因為他不僅要求你有計算能力，還需要CAD作圖能力，還有對實際項目的分析能力，以及EXCEL編程能力，可以說本設計課題可以全方位對學生的一次考察，也是對全方面能力的一次鍛煉，不要因為難就不去做，不去思考，聽天由命。植物在生長過程中會產生龐大的根系，這些根系會穿過坡體表層的土壤，潮更深處的巖土層蔓延，起到錨固作用，由于植物生長所需，在土壤之中，根系發育錯綜復雜，延伸范圍極廣。淺層草根也可以作為帶有一定寓意力效果的三維加筋材料，可以強化土體強度。植被能降低坡體，土壤的中間空隙是土壤流失，情況得到緩解，與圬工技術結合能夠同時實現圬工防護和植物防護的優點[3]。

2.邊坡生態防護施工辦法

目前在國內為了適應不同省份的地質條件情況會采用的，邊坡生態防護技術有很多種羅列，主要類型包括濕法噴播，三維網植草，客土噴波和噴混植土。

2.1 濕法噴播

該方法將水作為主要載體進行植被的種植，將配置好的肥料種子，土壤穩定劑覆蓋，料與水分進行充分的混合，采用高壓噴槍對工作面進行均勻噴灑，使其能夠落到土壤表面，噴灑后混合物中的土壤穩定劑和覆蓋料可以快速的讓混合物與土壤之間形成膜狀結構，防止種子在重力作用下被沖刷，較短時間內確保植株能夠附著在工作面上，經過植物生長，在其根系發育的情況下，使得土體被強化，達到穩固公路邊坡和綠化的目的。該技術對于施工區域的環境適應力較好，在我國無論是西北地區，華北地區還是西南地區都有采用該工藝的施工項目，即使是在西藏海南島這種自然條件較為特殊的區域，采用該方式也能夠得到較為穩定的施工完成狀態。

而且其主要的施工準備以及施工工藝較為簡單，只需要經過前期準備、噴播、鋪蓋無紡布和后期養護4部分即可完成。

但是在施工組織過程中，工程管理人員和作業人員還是要對該方法的特點進行摸索，首先該方式比較適合在土體坡度小于1:0.5，土夾石邊坡或風化巖石上進行[4]。

在實際使用過程中，該方法與公路工程齊擦邊坡防護技術進行結合，可以在短時間內形成較為穩定且長效的穩定性，而且公路工程中存在大量的移土過程，進行植物覆蓋也能夠較好的改善施工作業面所在的區域環境，恢復施工區域的生態環境。

2.2 三維網植草

我國在公路，鐵路，水利等工程中都廣泛采用了三維植被網植草技術。該技術對于砂性土、土夾石、風化巖石區域，坡度緩于1:0.75的條件，具有較穩定的施工效果。最大的特點在于其有網暴過程的多層聚合物，罔顧釘在邊坡上有網暴中的植草物質，對邊坡進行綠化網暴的設定和規格以及其抗拉能力，可以根據施工需求，以固土能力需要作為參考設置不同的層數一般來說較薄的一層應用于填土邊坡，而較厚的則用于挖土邊坡。

該方法所具備的特點包括3類：

（1）較明顯的固土性能

由于三維植被往表面呈波浪形，由于三維植被網表面呈波浪形?？梢暂^好的在土體表面進行附著和固定減少由于雨水對土體表層植物植株導致的沖刷效應。

（2）消能作用較為明顯

由于土包結構的存在，雨滴對于土壤造成的直接沖擊，效果會進一步緩解，可以很好的保護網包內所附著的物質。

（3）網絡加筋突出

三維網植草的基礎層和網包層網格間的經緯線交錯布置，能夠對所附著區域的土體起到較好的加筋作用。

2.3 客土傳播

這種傳播技術包含了植物學生態學土壤學多學科理論知識，將經過謹慎選擇和處理的樹皮種子養生材料，優質土壤進行混合并添加營養劑，提升植物生長的可能性并根據土體研究選擇合適的連接劑和土壤穩定劑，采用噴播機以掛網噴波形式均勻噴播到在施工作業面上，形成對區域巖土邊坡的防護和綠化，特別適合在分化巖石或土壤較少的軟質巖石上進行使用，施工效率高，單臺設備即可完成大片施工區域的作業任務。

為確保施工效果再選擇采用客土噴播技術前，需要對在施工區域的地形條件，周圍植株分布，地質，土壤，氣候坡度以及植物種類選型進行復核調查。根據邊坡類型和實際特點確定采用錨桿還是掛網方式。根據氣候條件確定混合物中各物質的加入方案和具體配合比，根據年平均降水量和邊坡坡度確定混合物噴播厚度。

采用客土噴播的方式，首先要對分撥區域周圍進行清理，清除草根、樹枝、垃圾。根據設計圖紙。和現場實際特點，選擇鉆孔位置打進錨桿、掛網、噴射客土、進行養護。

采用客土噴播的方式能夠改善土壤結構簡化公路植被長時間養護管理所需投入的費用和時間節約了總體成本投入，而且客土的存在，使得灌木和樹木根系有了更好的生長環境，能夠與表層的灌草喬形成合理的植物群落配比。

2.4 噴播植草

這是一種將草種有機質混凝土混合噴灑在巖石表面的蓬勃工藝。該工藝最大的特點在于在完成邊坡防護的同時，又可以恢復植被覆蓋的目的，可以實現過去不適合進行類似施工技術的區域也進行同樣的邊坡植草。在施工前根據設計圖紙選擇合適位置，打設孔洞，埋入錨桿掛設鐵絲網，做到穩定坡面的基礎承接。然后將有機質土壤肥料，種子保水材料水泥通過特定拌合比拌合使用噴射裝置，將混合物直接噴射到邊坡上，具體的噴射厚度根據邊坡坡率來確定。

需要注意的是采用該方式對于保水和保肥效果較差，而且隔熱性能較低，但優點是可以在一些過去不適合進行同類型施工作業的區域實現基本的邊坡防護效果。但由于缺點的存在，所以后期還要進行精心的養護，要布置專門的養護人員，定期對采用干施工工藝的工作面進行養護。

3.路堤邊坡的應力分析

自然邊坡土體的最大應力在坡頂坡角以及中心位置這些受拉區域形成一個連貫的滑移面，容易出現屈服破壞。

植草護坡坡體的最大主應力分布在坡頂位置，在坡頂與坡角之間，有靈心的應力分布，但沒有形成連貫的滑移面，不會構成大面積的屈服破壞隱患。如果坡體存在灌草，由于根系發育增加了土體的最大主應力就可以使得自然坡體的最大主應力上限有所提升，有植株生長的邊坡穩定性更佳。

如果采用的是矮墻加灌草的邊坡土地，那么其最大的主義內分布規律就與灌草坡體保持一致，但是在坡腳最大應力的分布較為明晰，這是由于矮墻的存在，減少了邊坡坡角位置的應力集中，使得整體上穩定性會提升到更高的水平。

如果采用的是錨桿格溝灌草邊坡的形式，由于土體受到格溝作用最大，主應力有所提升，錨桿的錨固作用持續顯現，加固了表層的土體，使得潛在滑移面下移，重心更加穩定。

4.路堤邊坡的穩定性分析

在外部所承受的荷載保持不變的前提下，邊坡內部的土體最大抗剪強度與外部荷載在邊坡上所產生的實際剪應力之比。

在極限情況下，外部荷載所產生的實際剪應力與抵抗外部荷載所發揮的最低抗剪強度，按照強度指標折減確定，實際中與發揮的抗剪強度相等。

結束語：對于公路工程而言，對邊坡進行生態護坡防護有助于顯著提升土壤穩定性，讓邊坡以更加穩定的姿態確保公路路面安全，對于邊坡而言對其穩定性造成威脅的因素分為內外兩個方面，內在由于不同地區邊坡形成土壤以及內部結構的區別，不同地區的邊坡穩定性都存在比較明顯的差異，而外部由于表層植被的覆蓋區別，土壤的附著效果也會受到相應的影響。而且在不同自然條件下，某些地區的強降雨也會對土壤穩定性造成持續性的影響。