公路邊坡防護(hù)與生態(tài)美化

祁 菁

(陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院水保環(huán)境分院)

隨著人們環(huán)境保護(hù)和交通安全觀念的轉(zhuǎn)變，公路邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)與施工越來(lái)越引起人們的重視。要確保公路邊坡穩(wěn)定、安全、環(huán)保，必須加強(qiáng)公路邊坡防護(hù)的綜合研究。公路邊坡防護(hù)工程設(shè)計(jì)應(yīng)緊緊抓住設(shè)計(jì)對(duì)象的地質(zhì)、水文、氣候等特點(diǎn)，靈活采用不同的防護(hù)型式，在保證公路邊坡穩(wěn)定、安全的情況下，加大植被的綠化面積，為建設(shè)生態(tài)公路打下良好的基礎(chǔ)。

1 公路邊坡破壞的主要型式與機(jī)理

1.1 公路下邊坡

路基下邊坡一般為填土路堤。受力穩(wěn)定的路堤邊坡的破壞，主要表現(xiàn)為邊坡坡面及坡腳的沖刷。坡面沖刷主要來(lái)自大氣降水形成的徑流沖刷，使路基邊坡沿坡面流水方向形成沖溝，沖溝不斷發(fā)展導(dǎo)致路基發(fā)生破壞;沿河路堤及修筑在河灘上、滯洪區(qū)內(nèi)的路堤，還要受到洪水的威脅，這種威脅表現(xiàn)為沖毀路堤坡腳導(dǎo)致邊坡破壞。

邊坡破壞還與路基填料的性質(zhì)、路基邊坡高度、路基壓實(shí)度等有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，砂性土質(zhì)邊坡較黏性土質(zhì)邊坡易于遭受沖刷而破壞，較高的路基邊坡比較低的路基邊坡更容易遭受坡面流水沖刷，壓實(shí)度較好的邊坡比壓實(shí)度較差的邊坡耐沖刷。

1.2 公路上邊坡

上邊坡是人工開(kāi)挖形成的斜坡，其強(qiáng)度應(yīng)滿足穩(wěn)定邊坡的要求。穩(wěn)定邊坡在降雨、融雪、凍脹及風(fēng)化等作用下，主要破壞型式為沖刷、崩坍等。

沖刷破壞一般發(fā)生于較緩的土質(zhì)邊坡，如砂性土邊坡、亞黏土邊坡、黃土邊坡等，在大氣降水的作用下，沿坡面徑流方向形成許多小沖溝，如不采取防護(hù)措施，將會(huì)逐年擴(kuò)大。在邊坡坡腳，冬季往往發(fā)生積雪，造成坡腳濕軟，強(qiáng)度降低，上部土體失去支撐而發(fā)生失穩(wěn)破壞。同時(shí)，高速行駛的汽車(chē)濺起的雨雪水，也會(huì)沖刷坡腳?？偟膩?lái)說(shuō)，土質(zhì)邊坡的坡腳部位是邊坡最薄弱的環(huán)節(jié)。

邊坡的崩坍，一般分為三類(lèi):落石型、滑坡型、流動(dòng)型，有時(shí)在一次崩坍中會(huì)同時(shí)具有這三種型式。

落石型崩坍一般發(fā)生在較陡的巖石邊坡，易產(chǎn)生落石的巖層必然是節(jié)理、層理或斷層影響下裂隙發(fā)育，被大小不一的裂面分割成軟弱的斷塊，這些裂面寬而平滑，有方向性，落石和巖石滑動(dòng)易沿陡的裂面發(fā)生。裂隙張開(kāi)的程度用肉眼不一定就能識(shí)別，但能滲水，由于反復(fù)凍融，長(zhǎng)時(shí)間的微小移動(dòng)使裂縫逐漸擴(kuò)大。由于降雨，裂縫中充滿水，產(chǎn)生側(cè)向靜水壓力作用，造成崩坍。一般裂隙發(fā)育巖體，易發(fā)生落石現(xiàn)象，硬巖下臥軟弱層時(shí)也會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象。此類(lèi)破壞型式必須嚴(yán)格控制，崩坍滾落的巖石極易對(duì)行車(chē)構(gòu)成威脅。

滑坡型崩坍是指巖層在外力作用下剪斷，沿層間軟巖發(fā)生順層滑動(dòng)。多發(fā)生于傾向路基、層間有軟弱夾層的巖體中。另外，當(dāng)基巖上伏巖屑層等松散的堆積物時(shí)，堆積物也易沿巖層的層理面、節(jié)理面或斷層面發(fā)生崩坍。

大雨時(shí)的崩坍多屬于流動(dòng)型，砂、巖屑、頁(yè)巖風(fēng)化物等松散沉積土，多會(huì)受水流的影響而產(chǎn)生流動(dòng)型崩坍。流動(dòng)型崩坍沒(méi)有明顯的剪切滑動(dòng)面。

很顯然，邊坡高度大時(shí)，以上邊坡破壞的類(lèi)型都較低邊坡容易發(fā)生。

由上面的分析可知，在邊坡的防護(hù)設(shè)計(jì)中，既要做好坡面防護(hù)設(shè)計(jì)和排水設(shè)計(jì)，控制好水的運(yùn)動(dòng)，又要根據(jù)地質(zhì)條件、巖體性質(zhì)、巖層產(chǎn)狀、邊坡高度等做好邊坡坡面設(shè)計(jì)。

2 主要防護(hù)措施

2.1 植物防護(hù)

采用植物防護(hù)，就是利用植被對(duì)邊坡的覆蓋作用、植物根系對(duì)邊坡的加固作用來(lái)保護(hù)路基邊坡免受大氣降水與地表徑流的沖刷。

采用植物防護(hù)，增加植被面積，減少地表徑流，可從根本上減少路基的水土流失。植物覆蓋對(duì)于地表徑流和土壤沖刷有極大的減緩作用。枝葉繁茂的樹(shù)冠能夠截留一部分降水，龐大的根系能直接吸收和涵蓄一部分水分，還可穩(wěn)定地表土層。而沒(méi)有植被覆蓋的地方，降水量全部落在地表，容易形成徑流并造成土體侵蝕和沖刷。植被的根系能與土層密切地結(jié)合，根系與根系的盤(pán)根錯(cuò)節(jié)，使地表土壤形成不同深度的、牢固的穩(wěn)定層，從而有效地穩(wěn)定土層，固定溝坡，阻擋沖刷和塌陷，具有機(jī)械的防護(hù)作用。

植物防護(hù)包括在邊坡上種草、植草皮、植樹(shù)等。近年來(lái)，高速公路多采用三維土工植被網(wǎng)墊等措施。種草一般選取多年生、耐寒、耐旱、根系發(fā)達(dá)的草種，一般采用黑麥草、小冠花聯(lián)合種植技術(shù)。植樹(shù)優(yōu)選容易成活的樹(shù)種(包括灌木)，多數(shù)在邊坡上栽種紫穗槐。樹(shù)草二者結(jié)合起來(lái)，就能達(dá)到短期防護(hù)與長(zhǎng)期防護(hù)相得益彰的目的，既防護(hù)了邊坡，又美化綠化了公路。

2.2 框格防護(hù)

框格防護(hù)是用混凝土、漿砌塊(片)石等材料，在邊坡上形成骨架，能有效地防止路基邊坡在坡面水流沖刷下形成沖溝，同時(shí)提高了邊坡地表的粗度系數(shù)，減緩了水流速度。一般沖刷僅限于框格內(nèi)局部范圍。采用框格防護(hù)與種草相結(jié)合的方法，既提高了防護(hù)效果，同時(shí)又美化了環(huán)境。

框格防護(hù)多用于路基下邊坡，是一種輔助性的防護(hù)措施。除具有對(duì)路基邊坡的一定防護(hù)作用外，還有對(duì)路容的美化效果。在互通立交范圍內(nèi)邊坡應(yīng)用較多。采用的型式有:斜45°大框格、六角形混凝土預(yù)制塊、漿砌片石拱形、漿砌片石或預(yù)制塊做成的麥穗型等?？蚋穹雷o(hù)也可用于土質(zhì)上邊坡防護(hù)，既增加美化效果，同時(shí)可防止邊坡沖刷。

2.3 護(hù)坡

在穩(wěn)定的邊坡上鋪砌(漿砌或干砌)片石、塊石或混凝土預(yù)制塊等材料，以防止地表徑流或坡面水流對(duì)邊坡的沖刷，此工程統(tǒng)稱之為護(hù)坡。鋪砌方式一般采用漿砌，沖刷輕微時(shí)可采用干砌。位于河灘或滯洪區(qū)內(nèi)的路基，往往處于洪水的直接威脅之下，因此必須采用護(hù)坡防護(hù)措施，防護(hù)高度應(yīng)至少在路基設(shè)計(jì)洪水位加浪高、壅水高及0.5 m安全值以上。另外，當(dāng)路基沿溪，路基邊坡侵占河道時(shí)，也要采取護(hù)坡防護(hù)措施。

在軟土地基上的路堤護(hù)坡，無(wú)水流沖刷影響時(shí)，可采用干砌片石護(hù)坡，以適應(yīng)地基沉降引起的路堤邊坡變形。

2.4 封面

封面包括抹面、捶面、噴漿、噴射混凝土等防護(hù)型式。

抹面防護(hù)、捶面防護(hù)由于其使用年限較短，高速公路上使用較少。一般情況下，當(dāng)路基較低時(shí)采用抹面防護(hù)合理?yè)郊硬葑眩饶芷鸬浇ㄔO(shè)初期的防護(hù)作用，又能起到運(yùn)營(yíng)期的防護(hù)與綠化作用。

噴漿防護(hù)和噴射混凝土防護(hù)適用于邊坡易風(fēng)化、裂隙和節(jié)理發(fā)育、坡面不平整的巖石邊坡，其主要作用是封閉邊坡巖石裂隙，阻止大氣降水及坡面流水侵入，從而阻止裂隙中側(cè)向水壓和冰裂，防止邊坡巖石繼續(xù)風(fēng)化，保護(hù)邊坡不發(fā)生落石崩坍。

在公路上廣泛采用的封面防護(hù)措施是噴射混凝土，該防護(hù)要求在混凝土內(nèi)設(shè)置菱形金屬網(wǎng)或高強(qiáng)度聚合物土工格柵，并通過(guò)錨桿或錨固墩固定于邊坡上，以防止混凝土硬化收縮產(chǎn)生裂縫或剝落。在陜西常用于處理巖石邊坡，非常成功，處理后落石崩坍不再發(fā)生。

2.5 護(hù)面墻

護(hù)面墻多用于易風(fēng)化的云母片巖、綠泥片巖、泥質(zhì)灰?guī)r、千枚巖及其他風(fēng)化嚴(yán)重的軟質(zhì)巖層和較破碎的巖石地段，以防止繼續(xù)風(fēng)化。護(hù)面墻可以有效地防止邊坡沖刷，防止滑動(dòng)型、流動(dòng)型及落石型邊坡崩坍，是上邊坡最常見(jiàn)的一種防護(hù)型式。

護(hù)面墻有實(shí)體護(hù)面墻、孔窗式護(hù)面墻、拱式護(hù)面墻等。實(shí)體護(hù)面墻一般用于土質(zhì)及破碎巖石邊坡;孔窗式護(hù)面墻用于坡度緩于1∶0.75的邊坡，孔窗內(nèi)可捶面(坡面干燥時(shí))或干砌片石;拱式護(hù)面墻用于邊坡下部巖層較完整而需要防護(hù)上部邊坡者。用護(hù)面墻防護(hù)的挖方邊坡不宜陡于1∶0.5。

為增強(qiáng)護(hù)面墻的穩(wěn)定性，在護(hù)面墻較高時(shí)應(yīng)分級(jí)砌筑，視斷面上基巖的好壞，每6－10 m高作為一級(jí)，并在墻頂設(shè)≥1 m的平臺(tái);墻背每4－6 m高設(shè)一耳墻，耳墻寬0.5－1 m。

護(hù)面墻頂部應(yīng)用原土夯實(shí)或鋪砌，以免邊坡水流沖刷或滲入墻后引起破壞。修筑護(hù)面墻前，對(duì)所防護(hù)的邊坡應(yīng)清除松動(dòng)巖石、松散土層。對(duì)風(fēng)化迅速的巖層如云母巖、綠泥片巖等邊坡，清挖出新鮮巖面后，應(yīng)立即修筑護(hù)面墻。

在高等級(jí)公路的防護(hù)設(shè)施中，護(hù)面墻是上邊坡采用較多的防護(hù)形式，而且多是實(shí)體護(hù)面墻，一般根據(jù)邊坡的高度、巖石的風(fēng)化程度及巖土的工程地質(zhì)特性采取半防護(hù)或全防護(hù)措施。

在半防護(hù)措施中，有時(shí)采用坡腳護(hù)面墻。由于路塹的開(kāi)挖，改變了空氣的流向，在路塹內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)氣流，雨雪天氣時(shí)該氣流攜帶著雨雪對(duì)坡腳的沖刷破壞能力很大，同時(shí)汽車(chē)高速行駛濺起的雨雪水也直接沖刷坡腳;自然降水自坡頂沿坡面向下流，流至坡腳時(shí)速度最大，沖刷最嚴(yán)重，因此在坡腳處設(shè)置矮墻是最起碼的防護(hù)措施。

另一方面，在坡腳設(shè)置護(hù)面墻還能起到誘導(dǎo)行車(chē)視線的作用。對(duì)于土質(zhì)邊坡，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件允許時(shí)，還可以搞綠化，種植一些藤本植物，以美化環(huán)境。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，搞好公路建設(shè)，確保公路邊坡穩(wěn)定、安全、環(huán)保，需要深入了解公路邊坡破壞的型式與機(jī)理。針對(duì)不同工程對(duì)象的土質(zhì)、水文、氣候等特點(diǎn)，靈活采用多樣的防護(hù)型式，加強(qiáng)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)施工建設(shè)管理，力爭(zhēng)建設(shè)安全之路、生態(tài)之路、優(yōu)美之路。