公路邊坡生態(tài)防護(hù)設(shè)計(jì)及防護(hù)技術(shù)分析

■呂金昕

（四川廣播電視大學(xué)，四川 成都 610073）

在氣候變化、持續(xù)性降雨、短時(shí)強(qiáng)降雨、凍融作用等因素干擾下，裸露的邊坡坡面很容易出現(xiàn)沖蝕、剝落、泥石流等邊坡淺層病害，邊坡的整體穩(wěn)定性也會(huì)因此不斷降低，最終威脅公路的安全和正常使用。為有效保證公路邊坡穩(wěn)定性，各類邊坡防護(hù)技術(shù)的針對(duì)性應(yīng)用極為關(guān)鍵，這正是本文研究的關(guān)鍵所在。

一、公路邊坡生態(tài)防護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）設(shè)計(jì)原則

公路邊坡生態(tài)防護(hù)設(shè)計(jì)需遵循一定原則，主要包括遵從植被生態(tài)習(xí)性、遵從生態(tài)位法則、遵從群落多樣性。遵從植被生態(tài)習(xí)性要求設(shè)計(jì)人員重點(diǎn)關(guān)注植物生長對(duì)土壤、地形條件、氣候等生態(tài)因子的適應(yīng)性和要求，這里的土壤包括土壤成分、pH值、理化性質(zhì)，氣候則是指光照、濕度、溫度，公路邊坡生態(tài)防護(hù)對(duì)植物的生長發(fā)育會(huì)有直接影響。因此，公路邊坡生態(tài)防護(hù)設(shè)計(jì)必須考慮多方面因素，實(shí)現(xiàn)植被種類的因地制宜；遵從生態(tài)位法則要求設(shè)計(jì)人員明確每個(gè)物種在生態(tài)系統(tǒng)中擁有的獨(dú)特地位及扮演的角色，物種間的生存空間競爭需得到重點(diǎn)關(guān)注[1]。在具體設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需保證各植被能夠?qū)崿F(xiàn)資源、空間等方面的生態(tài)位協(xié)調(diào)，植被種類配置的科學(xué)性可由此進(jìn)一步提升，植被間的協(xié)調(diào)作用發(fā)揮、植被間直接競爭的避免同樣可順利實(shí)現(xiàn)。通過嚴(yán)格遵從生態(tài)位法則要求，公路沿線邊坡生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)可順利實(shí)現(xiàn)，邊坡生態(tài)防護(hù)的景觀效應(yīng)和生態(tài)功能改善也能夠獲得有力支持；遵從群落多樣性要求設(shè)計(jì)人員關(guān)注植物多樣性與生態(tài)群落維持穩(wěn)定性的關(guān)系。一般情況下，生態(tài)群落的多樣性指數(shù)越大、植物鏈網(wǎng)越復(fù)雜，其抵御外界干擾的能力便越強(qiáng)。為提高生態(tài)防護(hù)措施實(shí)用性和耐久性，公路邊坡生態(tài)防護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)合理選用多層次的植被群落[2]。

（二）基本設(shè)計(jì)路徑

在具體的公路邊坡生態(tài)防護(hù)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需首先收集公路邊坡相關(guān)的地形地貌、不良地質(zhì)與特殊巖性、沿線工程地質(zhì)特征與評(píng)價(jià)等信息。在完成信息的初步收集后，即可基于公路邊坡所在區(qū)域的地形地質(zhì)條件、氣象水文參數(shù)、地理氣候特征、植物種類、材料來源開展公路邊坡生態(tài)防護(hù)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)需同時(shí)兼顧公路沿線的綠化美化、路容景觀、環(huán)境保護(hù)，真正做到因地制宜的公路邊坡生態(tài)防護(hù)設(shè)計(jì)[3]。公路邊坡生態(tài)防護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量采用植物防護(hù)，以此體現(xiàn)自然美，突出植被護(hù)坡綠化效果，減少人工痕跡，基于原有地形的坡率變化點(diǎn)處理也需要得到重視，如坡腳、坡頂，為較好地與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，可將其削成自然圓弧型，公路邊坡生態(tài)防護(hù)的視覺效果也能夠由此得到保障。

二、常用的公路邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)

（一）植物護(hù)坡技術(shù)

1.傳統(tǒng)植物護(hù)坡技術(shù)

傳統(tǒng)植物護(hù)坡技術(shù)主要包括鋪草皮護(hù)坡技術(shù)、植生袋護(hù)坡技術(shù)、三維植被網(wǎng)護(hù)坡技術(shù)。鋪草皮護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，且需要充足的草皮來源，生長茂盛的草坪需由專業(yè)設(shè)備鏟起，以此運(yùn)輸至公路邊坡現(xiàn)場。鋪草皮護(hù)坡技術(shù)具備成坪時(shí)間短的優(yōu)勢，可滿足急需綠化的邊坡需要。通過形成的植物覆蓋層，鋪草皮護(hù)坡技術(shù)能夠減少土壤流失，較好應(yīng)對(duì)雨水、地面徑流的沖刷，邊坡土體穩(wěn)定性可由此得到保障。鋪草皮護(hù)坡技術(shù)施工季節(jié)不受限制，但草皮很容易出現(xiàn)無法適應(yīng)邊坡惡劣環(huán)境、少肥、缺水、病蟲害等因素交互作用的情況，這就對(duì)前期管理工作提出了較高要求，因此鋪草皮護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用必須加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理工作，同時(shí)避免采用單一的草種并分草種分區(qū)鋪設(shè)，否則大規(guī)模病蟲害的發(fā)生幾率將大幅提升；植生袋護(hù)坡技術(shù)需要將放置于基礎(chǔ)材料上的保水劑、肥料、草種等進(jìn)行加固處理，通過專用的生產(chǎn)設(shè)備，即可形成一定規(guī)格的產(chǎn)品，滿足公路邊坡生態(tài)防護(hù)需要。通過將肥料、草種集于一體，且保證草種數(shù)量固定、密度均勻，配合植生袋較強(qiáng)的保水能力，植生袋護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用即可大幅提升草種的出苗率，且初期基材也能夠較好實(shí)現(xiàn)對(duì)公路邊坡的保護(hù)。因此，植生袋護(hù)坡技術(shù)具備省事、省工、適用于各種環(huán)境等特點(diǎn)，且對(duì)施工人員技術(shù)能力要求較低；三維植被網(wǎng)護(hù)坡技術(shù)在應(yīng)用中以三維植被網(wǎng)為基礎(chǔ)，由于三維植被網(wǎng)能夠較好順應(yīng)地勢、質(zhì)量較輕，且具備優(yōu)秀的地面貼服能力，配合錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)包，三維植被網(wǎng)護(hù)坡技術(shù)便能夠有效減少雨水的沖蝕，固定邊坡上的草種和土壤，風(fēng)雨的能量也能夠通過具備透氣性和不平整性特點(diǎn)的網(wǎng)包實(shí)現(xiàn)降低，邊坡土體受到的侵蝕自然能夠順利減緩。此外，三維植被網(wǎng)還具備優(yōu)秀的加筋作用，邊坡的抗沖刷能力可由此進(jìn)一步提升[4]。

2.客土噴播護(hù)坡技術(shù)

通過專用的機(jī)械設(shè)備，客土噴播護(hù)坡技術(shù)能夠形成客土團(tuán)?；Y(jié)構(gòu)，并在混合一定纖維后將混合物噴射到邊坡上。在纖維的支持下，客土噴播護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用能夠使邊坡表面形成多孔穩(wěn)定結(jié)構(gòu)土壤層，邊坡穩(wěn)定性能提升、水土流失防止均可由此實(shí)現(xiàn)[5]。客土噴播護(hù)坡技術(shù)在應(yīng)用中需要均勻混合水分、種子黏結(jié)劑、土壤穩(wěn)定劑、土壤改良劑、草種肥料，并重點(diǎn)關(guān)注噴播基材、保水劑用量確定、黏合劑用量確定、掛網(wǎng)、草種選擇等要點(diǎn)。一般需保證噴播厚度控制在10cm～20cm，并基于環(huán)境特點(diǎn)、土壤水分、季節(jié)確定保水劑用量，基于客土與坡面黏結(jié)性能的黏合劑用量確定、基于設(shè)計(jì)間距的掛網(wǎng)施工、基于當(dāng)?shù)丨h(huán)境特點(diǎn)的草種選擇也不容忽視，為利用草種的互補(bǔ)性，應(yīng)盡量選擇混播作業(yè)，客土噴播護(hù)坡技術(shù)的實(shí)用性可由此進(jìn)一步提升?？偟膩碚f，客土噴播護(hù)坡技術(shù)具備可機(jī)械化施工、能夠防止種子流失、投資較少、可適用于各種坡面等優(yōu)勢[6]。

（二）土工合成材料結(jié)合植草防護(hù)技術(shù)

土工織物合成護(hù)坡技術(shù)屬于較為傳統(tǒng)的護(hù)坡技術(shù)，而通過與植草防護(hù)相結(jié)合，土工合成材料結(jié)合植草防護(hù)技術(shù)因此誕生。通過結(jié)合植草綠化與土工合成材料，植草邊坡的防護(hù)能力可大幅提升，公路邊坡防護(hù)要求也能夠較好滿足[7]。土工合成材料結(jié)合植草防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用具備施工速度快、工業(yè)化程度高、造價(jià)低等優(yōu)勢，同時(shí)具備較為優(yōu)秀的過濾作用、隔離作用、排水作用、防滲作用、加筋作用、防護(hù)作用，該技術(shù)在抗變形復(fù)原性、抗凍脹性、易修復(fù)性、大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)、立體防護(hù)體系構(gòu)建、生態(tài)環(huán)保效益、較少的石料依賴性等方面的表現(xiàn)同樣較為優(yōu)秀。值得注意的是土工合成材料結(jié)合植草防護(hù)技術(shù)并不適用于所有公路邊坡，僅能夠用于自身較為穩(wěn)定的邊坡，為滿足多級(jí)高邊坡防護(hù)需要，技術(shù)應(yīng)用可結(jié)合土工格室植草防護(hù)、圬工防護(hù)等方式。此外，土工合成材料結(jié)合植草防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用還需要考慮不同地區(qū)的環(huán)境、氣候差異，以此選擇對(duì)土質(zhì)要求不高、氣候適應(yīng)能力較強(qiáng)、抗蟲害、耐旱、莖干低矮、根系發(fā)達(dá)、無需管理養(yǎng)護(hù)、生長速度較快的草種，并配合采用草籽混配直播、喬灌栽植等方法[8]。

（三）植生混凝土護(hù)坡技術(shù)

作為近年來新興的綠色環(huán)保護(hù)坡技術(shù)，植生混凝土護(hù)坡技術(shù)同樣可較好服務(wù)于公路護(hù)坡生態(tài)防護(hù)，該技術(shù)可細(xì)分為植生型多孔纖維混凝土技術(shù)、可凈化水質(zhì)的植生混凝土砌塊技術(shù)、抗沖刷型植生混凝土技術(shù)。植生型多孔纖維混凝土技術(shù)具備強(qiáng)度和耐久性較高、空隙率較高、現(xiàn)場澆筑等特點(diǎn)，這使得其擁有較好的綠化和水土保持功能，且能夠較好抵御較強(qiáng)降雨的沖刷，方便施工和養(yǎng)護(hù)。在植生型多孔纖維混凝土技術(shù)支持下，混凝土中可直接生長植物，該技術(shù)的應(yīng)用需圍繞床基、多孔混凝土、承載被面、植被展開；可凈化水質(zhì)的植生混凝土砌塊技術(shù)同時(shí)擁有凈化水質(zhì)和護(hù)坡的能力，由透水混凝土與鋼纖維薄壁構(gòu)件組成，具備質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、適宜植物生長、更換簡單、便于維護(hù)等特點(diǎn)；抗沖刷型植生混凝土技術(shù)具備易施工、成本低、可控雨水入滲、可防雨水沖刷、更好貼合地面等特點(diǎn)，這使得其能夠較好服務(wù)于邊坡植被綠化，配合空心砌塊形式，公路邊坡生態(tài)防護(hù)可更好地得到滿足[9]。

（四）技術(shù)對(duì)比分析

附表1對(duì)常用的公路邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)開展了針對(duì)性對(duì)比，公路邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)的具體選用可基于該表，并結(jié)合實(shí)際環(huán)境和工程特點(diǎn)。

三、實(shí)例分析

（一）工程概況

以某地高速邊坡防護(hù)工程為例，工程位于南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫為21.8～23.5℃，年均降雨量為2100mm，最大、最小降雨量分別為3384.5mm與1045.2mm，最大日雨量為398.5mm，區(qū)內(nèi)植物發(fā)育，森林覆蓋率高。公路沿線主要以低山丘陵、巖溶溶蝕準(zhǔn)平原、河谷平原侵蝕堆積地貌為主，存在巖溶與土洞、崩塌、軟土、高液限土。開展針對(duì)性的沿線工程地質(zhì)特征與評(píng)價(jià)，工程計(jì)劃開展軟土加固處理、處置路基基底高液限土，同時(shí)可確定巖溶溶蝕準(zhǔn)平原區(qū)的路基屬于欠穩(wěn)定地層，因此需開展針對(duì)性處置。對(duì)于高填深挖路基工程，需采用錨桿噴射砼、錨索框架梁等措施進(jìn)行不穩(wěn)定邊坡處置，并同時(shí)進(jìn)行邊坡的坡面防護(hù)高邊坡設(shè)計(jì)施工基于信息化施工與動(dòng)態(tài)施工展開。

（二）邊坡生態(tài)防護(hù)體系設(shè)計(jì)

工程針對(duì)性開展了填方路基與挖方路基的邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)，邊坡綠化工程設(shè)計(jì)也受到了重點(diǎn)關(guān)注。填方路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)主要采用擋土墻支護(hù)、漿砌片石護(hù)坡、人字型骨架植草、三維網(wǎng)植草、噴播植草。對(duì)于一般填方路基邊坡，骨架植草防護(hù)形式用于8.0m以上邊坡填土高度，三維網(wǎng)植草防護(hù)用于3.0～8.0m之間的邊坡填土高度，噴播植草防護(hù)用于3.0m以下的邊坡填土高度。采用培土植草防護(hù)土路肩，噴播植草防護(hù)用于護(hù)坡道、邊坡平臺(tái)；挖方路基的邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)采用加固及支擋等工程措施、骨架護(hù)坡植草、客土噴播植草、CF網(wǎng)植草、噴播植草。對(duì)于土質(zhì)邊坡，骨架護(hù)坡植草防護(hù)用于8m以下的挖方邊坡分級(jí)高度，CF網(wǎng)植草防護(hù)用于6m～10m間的挖方邊坡高度，噴播植草防護(hù)用于小于6.0m的挖方邊坡高度。對(duì)于土石二元邊坡，掛網(wǎng)客土噴播植草防護(hù)用于下部巖質(zhì)邊坡，骨架護(hù)坡植草防護(hù)或三維網(wǎng)噴播植草防護(hù)用于上部土質(zhì)邊坡。采用掛網(wǎng)客土噴播植草防護(hù)用于坡度較陡的邊坡及風(fēng)化較為嚴(yán)重的巖質(zhì)邊坡，采用錨桿格梁加植草防護(hù)用于欠穩(wěn)定的巖土邊坡，采用錨桿系統(tǒng)+植草防護(hù)用于不穩(wěn)定巖質(zhì)邊坡[10]。

邊坡綠化工程設(shè)計(jì)主要圍繞噴播植草、CF生態(tài)網(wǎng)植草、三維網(wǎng)植草、客土噴播展開。噴播植草防護(hù)需首先完成坡面整平，并依次進(jìn)行噴播、無紡布加蓋、前期養(yǎng)護(hù)，需選擇不存在病蟲害的植物種子，為保證草種質(zhì)量，還需要注明生產(chǎn)單位、產(chǎn)地、品種，選擇的植物還需具備莖干低矮、根系發(fā)達(dá)、抗病蟲能力強(qiáng)的特點(diǎn)，并在均勻拌合肥料與草籽后進(jìn)行種植；CF生態(tài)網(wǎng)植草防護(hù)需首先處理地表，并在地表上撒布營養(yǎng)土，并依次開展草籽的液壓噴播、掛CF網(wǎng)、固定、蓋防護(hù)膜，揭膜需在初期養(yǎng)護(hù)完成后進(jìn)行。在具體施工中，需保證坡面穩(wěn)定、平整、順直且不存在雜物或石塊，超過10cm的凹進(jìn)或凸出也需要針對(duì)性處理，CF網(wǎng)表面的營養(yǎng)土撒布厚度應(yīng)控制為2cm，并采用專用機(jī)械設(shè)備，保證相鄰網(wǎng)之間擁有最低為20cm的搭接寬度，U型鐵線的無紡布固定也需要得到重視；三維網(wǎng)植草防護(hù)需在整平坡面后鋪設(shè)三維網(wǎng)，并加蓋一定厚度土層，以此開展針對(duì)性的播種和養(yǎng)護(hù)。在具體施工中，雜物與塊石的清除、客土的及時(shí)回填、基于矩形溝槽的三維植被網(wǎng)穩(wěn)定控制、網(wǎng)面平整無褶皺、U型釘固定、防止懸空等要點(diǎn)也需要得到重視，配合多次分層覆土、草種的合理選擇、初期養(yǎng)護(hù)的加強(qiáng)，即可更好服務(wù)于邊坡生態(tài)防護(hù)；客土噴播防護(hù)需在完成坡面平整后打錨桿并加蓋金屬網(wǎng)，隨后即可進(jìn)行草種噴射、無紡布加蓋、初期養(yǎng)護(hù)，需重點(diǎn)關(guān)注坡面與基材混合物的自然結(jié)合，正方形布置的錨桿需灌注M30水泥砂漿，并掛雙扭結(jié)六邊形鍍鋅鐵絲網(wǎng)?；诨鶎雍捅韺舆M(jìn)行噴植層劃分，在表層放置種子，灑水、補(bǔ)播、病蟲害防治等養(yǎng)護(hù)工作也不容忽視。

綜上所述，公路邊坡生態(tài)防護(hù)需關(guān)注多方面因素影響。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的設(shè)計(jì)原則、基本設(shè)計(jì)路徑、植物護(hù)坡技術(shù)、土工合成材料結(jié)合植草防護(hù)技術(shù)、植生混凝土護(hù)坡技術(shù)等內(nèi)容，則提供了可行性較高的公路邊坡生態(tài)防護(hù)路徑。為更好地服務(wù)于公路邊坡生態(tài)防護(hù)，防護(hù)效果與經(jīng)濟(jì)性的權(quán)衡需要得到重視，各類新型公路邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)的積極應(yīng)用也應(yīng)成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。

附表1 公路邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)對(duì)比