公路邊坡防護與綠化探討

歐陽天瑜

（林同棪國際（廣州）工程咨詢有限公司，廣東 廣州 510170）

1 邊坡破壞的主要型式與機理

公路在施工過程中，因開挖使地表植被遭到破壞，原有表土與植被之間的平衡關系失調，表土抗蝕能力減弱，在雨滴和風蝕作用下水土極易流失。邊坡在自然界降雨情況下不斷經(jīng)受降雨的襲擊，其中一部分下滲，一部分在邊坡匯集，形成徑流，徑流在土顆粒表面產(chǎn)生剪切力，當這種力大到能抵消土的抗侵蝕能力時，土顆粒被徑流帶走，從而發(fā)生侵蝕，這種徑流的剪切力與土壤粒抵抗力之間的相互作用不同可引起濺蝕、溶蝕、片蝕、溝蝕等不同的侵蝕現(xiàn)象。

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。坡面沖刷主要來自大氣降水對邊坡的直接沖刷和坡面徑流的沖刷，使路基邊坡沿坡面流水方向形成沖溝，沖溝不斷發(fā)展導致路基發(fā)生破壞；沿河路堤及修筑在河灘上、滯洪區(qū)內的路堤，還要受到洪水的威脅，這種威脅表現(xiàn)為沖毀路堤坡腳，導致邊坡破壞。

邊坡破壞還與路基填料的性質、路基邊坡高度、路基壓實度有關系。一般地，砂性土邊坡較黏性土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，壓實度較好的邊坡比壓實度較低的邊坡耐沖刷。

1.2 公路上邊坡

上邊坡是人工開挖的斜坡，其強度應滿足穩(wěn)定邊坡的要求，這樣的穩(wěn)定邊坡在降雨、融雪、凍脹及其他形式的風化等作用下，邊坡主要破壞形式為沖刷、崩坍等。

邊坡沖刷破壞，一般發(fā)生于較緩的土質邊坡，如砂性土邊坡、亞粘土邊坡、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，如不采取任何防護措施，有逐年擴大的趨勢；在邊坡坡腳，冬季往往發(fā)生積雪，造成坡腳濕軟，強度降低，上部土體失去支撐，發(fā)生破壞。土質邊坡的坡腳部位，是邊坡的最薄弱環(huán)節(jié)。

邊坡崩坍，一般分為3類：落石型、滑坡型、流動形，有時在一次崩坍中會同時具有這3種形式。

落石型一般指較陡的巖石邊坡，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。落石和巖石滑動易沿陡的裂面發(fā)生。裂隙張開的程度用肉眼不一定就能識別，但能滲水，由于反復凍融，長時間的微小移動，裂縫逐漸擴大，由于降雨，裂縫中充滿水，產(chǎn)生側向靜水壓力作用，造成崩坍。一般裂隙發(fā)育巖體，更易發(fā)生落石現(xiàn)象，此外硬巖下臥軟弱層時，也會發(fā)生這種現(xiàn)象。此類破壞型式必須嚴格控制，崩坍滾落的巖石極易對行車構成威脅。

滑坡型崩坍指巖層在外力作用下剪斷，沿層間軟巖發(fā)生順層滑動，多發(fā)生于傾向于路基、層間有軟弱夾層的巖體中。另外，當基巖上伏巖屑層、巖堆等松散的堆積物時，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。

大雨時的崩坍多屬于流動型，砂、巖屑、頁巖風化土等松散沉積土，多會受水的影響而產(chǎn)生流動型崩坍，流動型崩坍沒有明顯的剪切滑動面。

邊坡高度大時，以上邊坡破壞的類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設計中，既要做好坡面防護設計、排水防水設計、控制好水的問題，又要根據(jù)地質條件、巖體性質、巖層產(chǎn)狀、邊坡高度做好邊坡坡面設計。

2 主要防護措施

2.1 植物防護

采用植物防護，主要指在邊坡上種植草叢或灌木或兩者兼有，以減緩邊坡上的水流速度，利用植物根系固結邊坡土壤以有效減輕沖刷，從而達到保護邊坡的目的。公路邊坡常用的植物防護有種草、栽草、鋪草皮和植樹等，植物防護適用于邊坡高度較低的路段，且坡度不宜陡于1∶1。

采用植物防護，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。植物覆蓋對于地表徑流和水土沖刷有極大的減緩作用。枝葉繁茂的樹冠能夠截留一部分降水量，龐大的根系能直接吸收和涵蓄一部分水份，還可穩(wěn)定地表土層。而沒有植被覆蓋的地方，降水量全部落在地表面，形成徑流，造成水土侵蝕和沖刷。植被的根系能與土層密切地結合，根系與根系的盤根錯節(jié)，使地表層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，有機械的防護作用。

在植物品種的選擇上，應根據(jù)當?shù)赝临|、氣候、地理環(huán)境的特點，選擇適合當?shù)胤毖?，成活率高、生長快的花草樹木，路基邊坡土質、酸堿度、氣候、降雨等是影響公路植物的主要因素。由于路基邊坡防護的特殊性，故草種、樹種的選擇有別于園林綠化，應根據(jù)植物的類型、氣候適應性、土壤適應性、抗病性、抗侵蝕沖刷、易粗放管理等要求選擇適易的物種用于公路邊坡防護。盡量選用本地的植物，本地植物生命力強，適應性好，種植后養(yǎng)護管理要求低，而且種植后植物能夠與周圍環(huán)境融為一體，同時應采用草、灌、花合理配置。

2.2 三維植被網(wǎng)

對于半風化的石質挖方邊坡，如果在邊坡上植草，由于邊坡未全風化，很貧瘠，草苗生長狀況不良，成活率較低。三維植被網(wǎng)是以熱塑樹脂為原料，采用科學配方，經(jīng)擠出、拉伸等工序精制而成。它無腐蝕性、化學性質穩(wěn)定，對大氣、土壤、微生物呈惰性。三維植被網(wǎng)的底層為一個高模量基礎層，采用雙向拉伸技術，強度高，可以防止植被網(wǎng)變形，并能有效防止水土流失。三維植被網(wǎng)的邊坡高度不宜大于10 m。

三維植被網(wǎng)的表層為一個起泡層，膨松的網(wǎng)包以便植入土壤，種上草籽幫助固土，這種三維結構能更好地與土壤結合。三維植被網(wǎng)的初始功能有利于植被生長，隨著植被的形成，它的主要功能是幫助草根系統(tǒng)增強其抵抗自然水土流失的能力。由于網(wǎng)包的作用，能降低雨滴的沖擊能量，并通過網(wǎng)包阻擋坡面雨水的流速，從而有效地抵御雨水的沖刷。網(wǎng)包中的充填物（土粗、營養(yǎng)及草籽等） 能被很好固定，這樣在雨水的沖蝕作用下就會減少流失。植草后的三維植被網(wǎng)與草坪形成一個有機整體，很難單純將二者分開，它們共同在邊坡表層中起著加筋加固的作用，從而有效地防止了表面土層的滑移。

對于易發(fā)生崩塌、瀉溜、滑坡的坡面和半風化石質挖方邊坡，結合選用適合當?shù)氐牟葑呀M成的網(wǎng)狀植被對公路邊坡有良好的護坡效果。其由于工藝簡單、操作方便而大大加快了施工速度，對成型邊坡能及時支護，是一種效果理想、造價相對低廉的護坡方法。同時由于其運用能改善公路的景觀，減少因采石而對大自然的破壞，是一種值得推薦的護坡方式。三維植被網(wǎng)植草護坡在邊坡防護中已大面積采用，其邊坡穩(wěn)定及綠化美化均可達到理想效果。

2.3 骨架防護

骨架防護是用混凝土、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沖刷下形成沖溝，同時，提高了邊坡表面地表粗度系數(shù)，減緩了水流速度。一般沖刷僅限于框格內局部范圍，采用框格防護與植草防護結合起來的方法，提高了防護效果，同時美化了環(huán)境?？蚋穹雷o多用于路基下邊坡，是一種輔助性的防護措施，除具有對路基邊坡的一定防護作用外，還有對路容的美化效果，尤其在互通立交范圍內邊坡應用最多。

近年來人們越來越重視公路對環(huán)境及景觀的影響，重視路容美化，因此往往采用這種防護形式?？蚋裥螤羁筛鶕?jù)人們的想象、人們對美的追求，做出各式各樣的造型，如斜45°大框格、六角形混凝土預制塊防護、漿砌片石拱形防護、漿砌片石或預制塊做成的麥穗型等。

2.4 封面

封面包括抹面、捶面、噴漿、噴射混凝土等防護形式。噴漿防護和噴射混凝土防護適用于邊坡易風化、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，從而阻止裂隙中側向水壓和冰裂，防止邊坡巖石繼續(xù)風化，保護邊坡不發(fā)生落石崩坍。在公路上廣泛采用的封面防護措施是噴射混凝土，該防護要求在混凝土內設置菱形金屬網(wǎng)或高強度聚合物土工格柵，并通過錨桿或錨固墩固定于邊坡上，這主要是為防止混凝土硬化收縮產(chǎn)生裂縫或剝落。

抹面防護、捶面防護由于使用年限較短，在各等級公路上使用較少，當路基較低時采用抹面防護合理結合植草防護，既能起到建設初期的保護作用，又能起到運營期的防護與綠化作用。

2.5 護面墻

為了覆蓋各種軟質巖層和較破碎巖石的挖方邊坡以及坡面易受侵蝕的土質邊坡，免受大氣影響而修建的墻，稱為護面墻。護面墻多用于易風化的云母片巖、綠泥片巖、泥質灰?guī)r、千枚巖及其它風化嚴重的軟質巖層和較破碎的巖石地段，以防止繼續(xù)風化?？梢杂行У胤乐惯吰聸_刷，防止滑動型、流動型及落石型邊坡崩坍，是上邊坡最常見的一種防護型式。

護面墻除自重外，不擔負其它荷載，亦不承受墻后土壓力，因此護面墻所防護的挖方邊坡坡度應符合極限穩(wěn)定邊坡的要求。護面墻有實體護面墻、孔窗式護面墻、拱式護面墻等。實體護面墻用于一般土質及破碎巖石邊坡；孔窗式護面墻用于坡度緩于 1∶0.75的邊坡，孔窗內可捶面（坡面干燥時）或干砌片石；拱式護面墻用于邊坡下部巖層較完整而需要防護上部邊坡。用護面墻防護的挖方邊坡不宜陡于 1∶0.5。為增強護面墻的穩(wěn)定性，在邊坡高度較高時應分級砌筑，視斷面上基巖的好壞，每6～10 m高作為一級，并在墻頂設≥1 m的平臺；墻背每4～6 m高設一耳墻，耳墻寬0.5～1 m。護面墻頂部應用原土夯實或鋪砌，以免邊坡水沖刷，滲入墻后引起破壞。修筑護面墻前，對所防護的邊坡應清除松動巖石、松散土層。對風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，應立即修筑護面墻。

在我國山區(qū)高等級公路的防護設施中，護面墻是上邊坡采用較多的防護形式，而且多是實體護面墻，一般根據(jù)邊坡高度、巖石風化程度及巖土的工程地質特性采取半防護或全防護措施，在坡腳處應設置矮墻。對于土質邊坡，技術、經(jīng)濟條件允許時，還可以做綠化，種植一些藤本植物以美化環(huán)境。

1 劉書套.高速公路環(huán)境保護與綠化（高速公路叢書）［M］.北京：人民交通出版社，2001.10

2 《公路路基設計規(guī)范》（TJT093－95）

3 《公路設計手冊》（路基）

4 孫丙湘編著.道路綠化和美化工程［M］.北京：人民交通出版社，1983.2

5 《公路排水設計規(guī)范》（TJT019－97）

6 劉伯瑩、姚祖康主編.公路設計工程師手冊［M］.北京：人民交通出版社，2004.3