公路路基設計中邊坡防護技術的應用

文/ 甘超龍

如今，公路建設正在不斷向著山區等具有復雜地質條件的地區推進。在這些地區進行公路工程建設難免遇到邊坡問題，如果邊坡防護不到位，就將可能導致邊坡產生滑塌，嚴重威脅行車安全與沿線居民正常生活。因此，在實際的路基設計工作中，必須對邊坡防護予以足夠重視，在明確路基邊坡實際情況與防護條件的基礎上，嚴格遵循護坡設計各項基本原則，并選擇適宜的防護技術措施。

工程概況與邊坡防護條件

某公路處于山嶺重丘區，有很多高填深挖段，填、挖方分別可達20m和30m，可見該公路工程施工的土石方量較大，難免給原地貌與植被造成破壞，而且高陡挖方邊坡與巖質邊坡表面的植被一旦遭到破壞便往往很難恢復，導致防護工程面臨較大困難。若邊坡防護與綠化不及時、不到位，將造成不同程度的水土流失，給自然環境造成破壞，使公路和周邊自然環境無法達到和諧。除此之外，邊坡防護與綠化不到位還會導致建設資金損失，使運營管養方面的成本與難度均明顯增大。

路基邊坡防護設計基本原則

公路路基邊坡防護設計要遵循的原則為充分結合植被防護與工程防護措施，以此形成穩定可靠且有效的綜合防護體系。首先要確定邊坡屬于哪種類型，如土質邊坡或巖質邊坡，然后要確定邊坡坡高及坡率，通常情況下土質邊坡易于采用植被防護措施，但當土質邊坡較為貧瘠時，需通過采用適當的工程措施進行客土移植。

對于邊坡失穩破壞現象，可分為深層與淺層兩種，在實際的設計工作中，應先做出準確的判斷。對開挖邊坡而言，需在明確其坡高以后，確定適宜的坡度，這是確保邊坡達到穩定的關鍵所在，必須引起設計人員的高度重視，具體可采用查表的方式預先確定一個坡度，再通過穩定性分析驗證該坡度是否可行。

設計中邊坡防護技術應用

植被防護

1.一般邊坡

對于一般穩定性良好的填方邊坡與挖方邊坡，可采用以下植被防護措施：

三維植被網

該方法適用于穩定性良好的多種土質邊坡，路堤邊坡與路塹邊坡均可使用，在該公路中主要在土石挖方邊坡中使用，按要求坡率在1:1.25以內、坡高在8m以內。這項技術集合了植物防護與土工網兩者的優勢，屬于復合護坡措施。當邊坡表面植被覆蓋率為30%及以上時，可承受小雨給邊坡表面造成的沖刷，而當邊坡表面植被覆蓋率為80%及以上時，則可承受暴雨給邊坡表面造成的沖刷。在植物生長到一定程度后，可抵抗6m/s的表面徑流沖刷，可大普通草皮至少2倍。

骨架植物防護

以漿砌片石為骨架的邊坡植物防護措施適用于坡比不超過1:0.75的邊坡，包括土質邊坡與強風化巖質邊坡，能有效防止坡面被雨水沖刷、侵蝕，并能防止坡面上出現溝槽，使風化層土體充分發揮支撐作用。常見骨架形式主要有以下幾種：拱形、菱形或方格與人字形。

簡單來說就是將整個坡面分成多個采用骨架結構進行支撐的小塊，采用的是分而治之的思想。該防護措施成型后形狀規則，有良好的外觀。待骨架中植物生長起來后，表現出很好景觀效果。外部骨架作用是為外坡面提供良好支撐，以此作分割處理，會防止坡面產生大面積漸變，并消除牽引的影響。對于骨架的具體寬度與間隔距離，需根據工程實際情況確定并在施工中進行適當調整。當沒有特殊要求時，骨架寬度一般為0.5m，間隔距離控制在2.0-3.0m范圍內。坡面上的骨架需嵌入到坡體中，具體的嵌入深度以從表層松土中穿過并到達下部的堅實土層為準確定。當骨架埋深較淺時，會從坡面中部開始產生向上隆起，并不斷向上或向下發展，最終使整個骨架發生破壞。

在該公路工程中，對于縱坡為1%，填高超過6.0m的路段，或縱坡小于1%，但填高超過4.0m的路段，設計采用拱形骨架；對于填高超過9.0m的路段，需采用三排拱形骨架。骨架立柱與護腳均為矩形砼預制塊，拱圈為弧形砼預制塊。

除此之外，在路基的縱向按照12-15m的間隔距離設置寬度為2cm的伸縮縫，并在伸縮縫中填入瀝青麻筋，當基底土質有很大變化時，還需設置沉降縫，其設計要求與伸縮縫完全相同。

2.高陡邊坡

對于高陡穩定性較差的填方邊坡與挖方邊坡，可采用以下植被與工程相結合的防護措施：

錨桿砼框架植草防護

對于穩定性相對較差且開挖深度較大的路塹邊坡，需結合地質條件與坡高確定適宜的防護措施，按照使路基邊坡保持穩定和改善路容，以及保證經濟合理性的原則，建議采用該措施加以防護。該防護方法是現階段以錨桿掛網噴漿技術為基礎發展形成的新防護技術，在充分保留錨桿具有的主動加固作用基礎上，發揮出采用漿砌片石作為骨架結構的植草防護措施的各項優點。在土質邊坡與坡體中不存在不良結構面及破碎現象的巖質邊坡中均可使用。該防護措施與多種形式可供選擇，如錨桿砼框架與噴播植草相結合；錨桿砼框架、掛三維土工網和噴播植草相結合；錨桿砼框架、土工格室網和噴播植草相結合；錨桿砼框架、砼空心塊與噴播植草相結合。

在該公路工程中，坡高超過10m與小于30m的挖深相對較大的路塹邊坡設計采用錨桿砼框架、土工格室網與噴播植草相結合的防護措施。

其中，錨桿為非預應力全長黏結性錨桿，其保護層厚度應達到20mm以上，具體的錨桿間隔距離與長度要結合邊坡地質條件確定，根據該公路工程實際情況，錨桿黏結長度需達到10cm，錨固角度需控制在10°-35°范圍內，根據坡角確定錨桿和坡面之間的交角。骨架采用強度等級為C20的混凝土通過噴射而成，同時采用二級螺紋鋼筋在坡面上進行錨固。在骨架框格內部采用植物生長基質與噴草籽相結合的防護措施，土工格網的網距為15cm×20cm，采用錨桿和錨固筋在邊坡表面進行固定，其中，錨固筋的單位面積布置數量為1根，對于土工格網，其橫縱方向2%應變條件下的抗拉力需達到20kN/m以上。

以上措施的優勢為施工中可實現分層開挖與加固，使各級邊坡施工都能保持穩定和安全。每完成一級邊坡的開挖施工都對其進行可靠加固，然后再對剩下的邊坡進行開挖施工。這樣能防止邊坡長時間暴露和導致土體應力松弛引起強度降低，破壞邊坡結構穩定性等問題的發生。

預應力錨索框架地梁植被防護

該防護措施主要應用于穩定性較差且高陡的巖石邊坡。這些邊坡采用錨桿難以固定框架地梁，所以需改用預應力錨索，在固定框架的同時對坡體進行加固，之后在框架中進行植草防護。

該防護措施的應用應滿足以下兩項條件：其一，必須采用錨索進行加固；其二，邊坡坡度達到1:0.5以上，但坡高不受限制。

該防護措施的具體施工方法為：結合工程實際情況確定錨索之間的間隔距離與錨索的長度，然后進行錨索施工，對其反力座進行澆筑；再在反力座混凝土的實際強度達到設計要求后，對錨索進行預應力張拉，鉆設錨索孔洞，并澆筑框架地梁混凝土，將錨索張拉鎖定后，在混凝土中埋設錨頭，在成型的框架結構中噴射混合草種與種植基，厚度需達到格子梁高度-2cm，草種根據現場實際情況與氣候條件選擇。

在實際施工中要注意以下事項：對錨索反力座與框架地梁進行混凝土澆筑施工時，必須嚴格按照規范要求的方法實施，以保證工程質量；在條件允許的情況下框架地梁亦可采用預制件，但要注意和反力座與節點之間的連接，使底面與皮面達到密貼；在框架結構中進行混合草種與種植基的噴射時，應使噴射達到均勻。

柔性網防護

柔性網是指由鋼絲繩、鋼絲格柵、錨桿和鋼柱制成的防護結構，能有效防止坡面產生風化剝落與崩塌落石。該公路因地質背景較為特殊，線路范圍內存在很多石質邊坡，在開挖后形成直接裸露的坡面。當節理裂隙發育有發生落石的危險時，應先將可能發生塌落的危石清理干凈，然后通過設置柔性網加以防護。

柔性網防護措施主要具有以下特點：

強度高、韌性強、容易鋪展，對坡面地形有良好的適應性，施工程序簡單、快速；可降低施工給環境造成的破壞，使坡面上的巖土體保持穩定，為之后人工綠化實施提供方便。

通過對鋼絲繩及鋼絲的熱鍍鋅處理，可延長使用壽命，在破壞時可通過更換少量部件恢復應有的功能。

除此之外，該防護措施屬于開放性措施，可使邊坡上的裂隙水與地下水均能自由排泄。在邊坡表面覆蓋一層鋼絲繩還能防止邊坡受到風化剝蝕，同時能避免對邊坡表面原有地貌形態造成破壞，基本不會影響植被正常生長，為后續由人工實施坡面綠化奠定良好基礎。

結語

綜上所述，路基作為公路重要組成部分，其邊坡穩定性與安全性直接影響整個公路的通行安全，所以在公路路基設計過程中必須對邊坡防護予以足夠的重視，根據路基邊坡實際情況，采取適宜的防護技術，在保證路基安全和穩定的同時，使其與周圍自然環境相協調。