生態(tài)護坡在城市道路邊坡設計中應用

閆杰棟 ，于 坤

（1.青島市市政工程設計研究院有限責任公司，山東青島 266061；2.青島崇岳綠維生態(tài)環(huán)保科技有限公司，山東青島 266555）

1 工程概況

青島市四方東部新區(qū)合肥路工程K0+110～K0+172.76邊坡段南側為山體，邊坡總高度13～20 m。該處原為采石坑，后回填掩埋，邊坡上部有10～17 m回填土，土質松散，以粗顆粒砂土為主，局部有建筑垃圾。下部為新開挖巖石，坡面高度2.3～6 m。設計采用生態(tài)護坡，坡面仰斜角度60°，分為三級，每一級土坡高度6 m，臺階寬度2m，最下一級與巖石坡面順接，見圖1。該設計即增大了防護坡率，不會對山體進行再次切削，又與山頭已有綠地融為一體，外觀綠意盎然，親切融洽。

圖1 生態(tài)護坡斷面圖（單位：m）

2 技術標準

（1）邊坡安全等級：一級[1]。

（2）邊坡支護形式：柔性生態(tài)護坡，土工格柵包裹生態(tài)袋，生態(tài)袋內植草綠化。

（3）坡頂為現狀林地，不計算坡頂超載。

（4）防護坡度：60°。

3 支護結構設計

3.1 邊坡生態(tài)袋植草護坡簡介

生態(tài)袋材料是一種無紡土工布料，它可以抵抗紫外線的侵蝕，不受土壤中化學物質的影響，不會發(fā)生質變或腐爛，不可降解并可抵抗蟲害的侵蝕。其運輸方便，施工簡單，適用于各種坡度護坡。施工時將生態(tài)袋裝滿肥料種植土，根據設計坡度一層層錯開疊壓，每層間由專用連接標準扣連接。若坡度較陡則還需專用工程扣把生態(tài)袋與背部加筋土工格柵連接成為牢固的整體。生態(tài)袋適用于各種播種方式，可以將植物的種子直接放入生態(tài)袋中混播，或在施工過程中進行壓播和插播；也可以在生態(tài)袋安裝完成后實施噴播。植物播種可選用適合當地生長的優(yōu)良植物品種[2]。本工程生態(tài)袋采用青島崇岳綠維生態(tài)環(huán)?？萍加邢薰镜膶＠a品。

特點：這種方法的基質不易流失，可以堆壘成任何貼合坡體的形狀，施工簡易。適合使用在垂直或接近垂直的巖面或硬質地塊、滑坡山崩等應急工程，生態(tài)袋透水、透氣、不透土顆粒，施工快捷、方便，材料搬運輕便。

缺點：大面積使用，造價較高，植物生長緩慢，需要配套草種噴播技術，才能盡快實現綠化效果。

3.2 邊坡計算

土工格柵對生態(tài)護坡的結構穩(wěn)定起關鍵作用。首先由土工格柵把擋土面板（生態(tài)袋）與其后填土連成整體，約束填土變形，增加了填土的強度；其次，擋土面板的土壓力通過土工格柵傳遞給填土，從而保持擋土結構穩(wěn)定。當土工格柵間距確定后，假定土壓力分配給每一層土工格柵。根據庫倫土壓力有關理論，土工格柵地錨固區(qū)提供的錨固力應大于該層土工格柵所承受的土壓力。錨固區(qū)的長度加上活動區(qū)的長度即為滿足單層土壓力要求的土工格柵的最小設計長度。土工格柵長度的設計值應為該值與滿足整體抗滑穩(wěn)定驗算時所需的土工格柵最小設計長度之中的最大者。加筋土邊坡需驗算穩(wěn)定和加筋材料的長度兩項。

（1）穩(wěn)定計算[3,4]

一般按瑞典條分法核算其安全系數Ks，要求算得的安全系數Ks≥1.3，如不滿足，應調整筋材和布置間距。

（2）計算加筋材料長度L[3,4]

L=La+Lp（La主動段長，即在滑弧以內的長度；Lp滑弧以外的長度，可提供充分的抗拔力，防止筋材被拔出）

Lp=（Ta—筋材的容許抗拉強度；Kf—要求的抗拔安全系數；Wv—作用在某筋材上的覆蓋壓力；φsg—土與筋材間的摩擦角，由抗拔試驗測得。）

根據地勘資料，計算時考慮生態(tài)袋內土、回填土與被擋土取統(tǒng)一抗剪強度參數：內摩擦角φ=23°，重度γ=19 kN/m3，粘聚力c=0。以上計算采用理正巖土計算軟件，按直線滑動面分析。設計筋帶長度除最上一級為6 m外，其余兩級邊坡均為8 m。經計算得穩(wěn)定安全系數2.1，抗拉出安全系數1.5,均滿足規(guī)范要求。

設計時還考慮中間臺階留2.0 m，這樣可保證當下層護坡體坡角60°時，根據土力學的有關理論破裂角時45°+φ/2，上層護坡體對下部結構的壓力將通過下層護坡體被擋土區(qū)傳入地基內，也即是上層護坡體不對下層護坡體結構安全產生影響。

4 生態(tài)護坡施工

4.1 施工主要內容

（1）邊坡開挖：按設計要求對需設置筋帶范圍內的回填土開挖到位。

（2）基底整平：用漿砌片石將基底的不平整巖面填筑平整。

（3）邊坡砌筑：邊坡袋體砌筑注意按照設計坐標放線；第一層袋體直接碼放在地基之上；控制好各層的墻面傾角，用袋體上專用的連接帶與袋后的土工格柵綁扎系牢；袋體后填筑石粉，石粉與土體之間用土工布隔開，土工布布置成“C”型，上下兩層留有一定的搭接長度；土工格柵繃緊后平鋪在填土中，長度滿足設計要求，每三層袋子用一層土工格柵包裹[5]。

（4）附屬設施施工：邊坡坡頂設截水溝，坡底設邊溝，為防止雨水滲入生態(tài)護坡袋背后，坡頂及臺階處鋪設隔水膜，坡面設Φ7.5PVC排水管間距2×2 m，梅花形布置。

圖2 施工做法圖（單位：cm）

4.2 注意事項

（1）土工格柵應平鋪、拉直，不得重疊、不得卷曲、扭結。

（2）生態(tài)袋裝土后需夯實,如有條件用水澆濕讓其自然沉降。

（3）填料應分層攤鋪、分層碾壓，分層厚度以30 cm為宜，壓實度應不小于85%。碾壓機械行駛方向應與格柵受力方向垂直，不應在未覆蓋填料的筋帶上行駛或停車；距袋體1.5 m范圍內，宜人工碾壓。

（4）袋中的填土及植被的種植：填料一般可就地取材；保證袋中土體壓實度達到適合的范圍。生態(tài)袋支持噴播、混播、壓播、插播、圍坑等栽植方式；若采用混播的種植方式，應充分考慮袋體內填料的溫度、水分、空氣、土壤、養(yǎng)分等與植物生長關系密切的因素。

5 效益分析

生態(tài)護坡結構克服了普通漿砌片石護坡的呆板和生硬，使工程與自然和諧統(tǒng)一；利用不同季節(jié)的植物的形狀和顏色，可大大改善工程環(huán)境；避免采用非自然的材料，避免了二次環(huán)境污染；邊坡結構穩(wěn)定，構件輕巧，抗一定的變形和位移，安裝快捷，施工周期短。

本工程護坡面積1 048 m2，工程造價106萬元，其中開挖和回填土方及措施費58萬元，約560元/m2,生態(tài)袋和土工格柵48萬元，約450元/m2。

本工程地處四方東部新區(qū)新型規(guī)劃密集居住區(qū)。采用生態(tài)護坡處理后邊坡綠地與規(guī)劃山頭綠地協調一致。在社會效益上，該護坡作為青島市區(qū)內第一個大型生態(tài)護坡的處理典范，得到社會各界一致好評。

6 結論

（1）生態(tài)護坡的處理方式將擋土作用與坡面防護合成為整體，避免了傳統(tǒng)坡面防護與擋土墻兩種形式獨立作用的弊端。

（2）柔性生態(tài)護坡約束填土變形，增加了填土的強度，擋土能力大大加強，穩(wěn)定性有保證。

（3）施工工序相對簡單，易操作，工藝控制相對簡單。

（4）采用了連接扣及土工格柵等構件，將袋體與填土連成整體，增加了結構穩(wěn)定性。

（5）該方法可在回填土邊坡的處置中推廣應用。

[1]GB 50330-2002,建筑邊坡工程技術規(guī)范[S].

[2]青島崇岳綠維生態(tài)環(huán)?？萍加邢薰?綠維Green way～柔性生態(tài)邊坡系統(tǒng)[J].四川水利,2010.

[3]何光春.加筋土工程設計與施工[M].北京:人民交通出版社,2000.

[4]JTJ015-91,公路加筋土工程設計規(guī)范[S].

[5]JTJ035-91,公路加筋土工程施工技術規(guī)范[S].