深季凍區(qū)公路路基邊坡常見(jiàn)病害與技術(shù)對(duì)策

任少輝

(黑龍江省交通運(yùn)輸信息和科學(xué)研究中心，黑龍江 哈爾濱 150080)

1 前 言

黑龍江省地處高緯度低海拔寒冷地區(qū)，春秋兩季比較干燥，降水偏少；夏季相對(duì)短暫，降雨集中，氣候濕潤(rùn)；冬季較長(zhǎng)，氣候寒冷。由于土質(zhì)、氣候等因素影響，公路路基邊坡經(jīng)常出現(xiàn)沖蝕、滑塌或防護(hù)結(jié)構(gòu)損壞，直接影響公路整體使用性能和交通觀感。

有關(guān)調(diào)查表明，黑龍江省公路路基邊坡病害主要為土質(zhì)邊坡的凍融失穩(wěn)和坡面的徑流沖蝕。因此，在總結(jié)現(xiàn)有防護(hù)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，更加優(yōu)選地、有針對(duì)性地采取路基邊坡防護(hù)技術(shù)措施，將有助于提升路基邊坡養(yǎng)護(hù)、維修和管理費(fèi)用使用的效率，對(duì)減少路基邊坡病害和提高公路整體使用功能具有重要意義。

2 國(guó)內(nèi)外研究概況和發(fā)展動(dòng)態(tài)

在邊坡防護(hù)技術(shù)方面，國(guó)外的研究側(cè)重于整體穩(wěn)定性和侵蝕機(jī)理，在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范方面已經(jīng)形成了比較系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)程體系。如日本道路協(xié)會(huì)早在1972年10月就頒布了第一版《道路邊坡及自然坡面穩(wěn)定技術(shù)規(guī)程》，迄今為止，已先后進(jìn)行了10余次比較大的修訂。

近些年，隨著對(duì)公路沿線(xiàn)景觀與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的日益關(guān)注，我國(guó)不斷借鑒和改進(jìn)國(guó)際上先進(jìn)的路基邊坡防護(hù)技術(shù)，并逐步發(fā)展到路基整體穩(wěn)定與坡面穩(wěn)定相結(jié)合、圬工防護(hù)與綠色防護(hù)相結(jié)合。建設(shè)部頒布的中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50330-2002)是我國(guó)首次編制的建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范；2014年6月開(kāi)始實(shí)行修訂后的《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50330-2013)；水利部發(fā)布的《水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 386-2007)則屬于較為系統(tǒng)的行業(yè)性邊坡防護(hù)技術(shù)規(guī)程；交通運(yùn)輸部頒布的《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)公路路基邊坡的穩(wěn)定與防護(hù)提出了具體要求，但尚未編制專(zhuān)門(mén)針對(duì)公路邊坡防護(hù)的單項(xiàng)技術(shù)規(guī)程。國(guó)內(nèi)各地通過(guò)長(zhǎng)期研究積累逐步提出了本地區(qū)的防護(hù)技術(shù)規(guī)范或技術(shù)指南，如《內(nèi)蒙古自治區(qū)公路路塹邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》、浙江省《公路邊坡植被防護(hù)工程施工技術(shù)規(guī)范》、廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《道路邊坡生態(tài)防護(hù)工程施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》、《福建省高速公路施工標(biāo)準(zhǔn)化管理指南:邊坡生態(tài)恢復(fù)》等。

3 黑龍江省公路路基邊坡常見(jiàn)病害

3.1 路基邊坡坡面沖刷損壞

路基邊坡的沖刷侵蝕普遍存在。從黑龍江省的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)可知，路基邊坡沖刷以施工期和竣工后的1～3年內(nèi)多發(fā)，之后隨著持續(xù)的維修養(yǎng)護(hù)而逐漸減少。

路基坡面沖蝕緣于雨水的作用，包括雨滴的擊打、徑流的沖刷等。嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成邊坡的淺層滑移或失穩(wěn)。

路基坡面的沖刷是一個(gè)綜合作用的復(fù)雜過(guò)程，可能在坡面上形成比較嚴(yán)重的沖溝，部分沖溝可深達(dá)60 cm以上。

黑龍江省的年降雨量較低，但雨季時(shí)間較短、降雨比較集中，夏季降雨強(qiáng)度與年降水量1 000～1 500 mm的省(區(qū))相當(dāng)。

由于降雨強(qiáng)度較高，無(wú)防護(hù)路基邊坡坡面有的在一個(gè)雨季即出現(xiàn)嚴(yán)重沖蝕；有防護(hù)的邊坡受沖刷影響，除坡面的沖刷外，還可能出現(xiàn)防護(hù)結(jié)構(gòu)周邊淘刷、變形滑落等。

3.2 邊坡表面淺層的凍融滑塌

寒冷地區(qū)春融期常見(jiàn)的路基邊坡病害之一是凍融滑塌，填方路基邊坡和路塹邊坡都有發(fā)生，但以路塹較多。一般表現(xiàn)為防護(hù)結(jié)構(gòu)的隆起或沉陷，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)滑移、散落，同時(shí)伴隨淺層失穩(wěn)滑塌。

影響路基邊坡淺層滑塌的因素較為復(fù)雜。主要包括土體自重、層間水、坡面滲水、凍融交界面出現(xiàn)的冰面、水分積聚和坡面附加荷載等。

4 常用防護(hù)技術(shù)措施及其特點(diǎn)

4.1 漿砌片石和拱形防護(hù)

漿砌片石防護(hù)在黑龍江省的應(yīng)用相對(duì)較早。從公路邊坡漿砌片石網(wǎng)格及魚(yú)鱗拱形防護(hù)的使用情況來(lái)看，砌石網(wǎng)格類(lèi)防護(hù)多采用圬工配合植物的形式，后期出現(xiàn)改進(jìn)的拱形防護(hù)，增加了拱檐(拱楣)，并利用拱肋作集排水槽，對(duì)拱肋也進(jìn)行了強(qiáng)化；近年出現(xiàn)的“預(yù)制塊拼裝式拱形防護(hù)”更具有質(zhì)量穩(wěn)定、施工方便、支撐效果好的特點(diǎn)。

從使用情況來(lái)看，改進(jìn)型結(jié)構(gòu)更加合理，雖仍有局部變形、沖刷、松散等，但對(duì)其使用沒(méi)有產(chǎn)生較多的影響。

4.2 預(yù)制塊防護(hù)與護(hù)面墻

混凝土預(yù)制塊防護(hù)主要分為滿(mǎn)鋪式預(yù)制塊防護(hù)和空心預(yù)制塊防護(hù)。其中空心預(yù)制塊有六角形(空心六邊形)等多種形式。滿(mǎn)鋪式預(yù)制塊防護(hù)一般用于有水流沖刷的沿河路堤或防洪路堤。

預(yù)制塊滿(mǎn)鋪防護(hù)與漿砌片石滿(mǎn)鋪防護(hù)相似，但預(yù)制塊防護(hù)在總體外觀、坡面支撐、結(jié)構(gòu)耐久性方面更有優(yōu)勢(shì)。

護(hù)面墻防護(hù)結(jié)構(gòu)具有觀感整齊、支撐牢固的優(yōu)點(diǎn)，但造價(jià)高、圬工特征明顯。

空心預(yù)制塊是近年來(lái)使用較多的邊坡防護(hù)材料，空心結(jié)構(gòu)有利于減緩坡面水流流速、減少?zèng)_刷，預(yù)制塊的嵌擠可以對(duì)坡面形成支撐，對(duì)路基邊坡的防護(hù)和綠化效果良好。

從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況看，空心預(yù)制塊護(hù)坡總體良好，但在凍融、沖刷等作用下，也有局部脫空、凍脹、沉陷、滑落等情況出現(xiàn)。

4.3 土工合成材料配合植物防護(hù)

隨著土工網(wǎng)植草護(hù)坡、三維植被網(wǎng)護(hù)坡的應(yīng)用總結(jié)，土工格室防護(hù)型式也在逐漸增多。

土工合成材料配合植物防護(hù)，具有綠化覆蓋率高、適應(yīng)變形能力強(qiáng)、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、施工便捷等優(yōu)點(diǎn)。

通過(guò)選用適合的植物，土工合成材料與植物莖株及其根系能夠穩(wěn)固土壤，形成復(fù)合抗沖刷體，坡面及淺層穩(wěn)固效果良好。

4.4 植物防護(hù)

路基邊坡的純植物防護(hù)或形成天然植被難點(diǎn)較多，因此才有了圬工與土工合成材料的大量應(yīng)用。

植物防護(hù)的難點(diǎn)在于：(1)公路呈條帶狀分布，地域差別較大；(2)土質(zhì)條件復(fù)雜，土層瘠薄；(3)立地條件差，限制因子多；(4)邊坡較陡，施工難度大。因此難以形成統(tǒng)一、普遍適用的植物防護(hù)措施。

在深季凍區(qū)路基邊坡防護(hù)植物中，馬藺(Iris ensataThunb)適合種植在日照強(qiáng)烈的邊坡；對(duì)于背陰邊坡或有凍融滑塌可能的邊坡，宜采取邊坡淺層排水措施，針對(duì)性地配合選用五葉地錦、紫羊茅、無(wú)芒雀麥、黑麥草等草本植物；或種植紫穗槐等木本植物。其中五葉地錦還適用于對(duì)圬工結(jié)構(gòu)的綠化覆蓋。

4.5 賓格網(wǎng)防護(hù)

賓格網(wǎng)(石籠、石籠網(wǎng)箱、生態(tài)網(wǎng)箱、格賓網(wǎng)箱、六角網(wǎng)箱、固濱網(wǎng))是用高強(qiáng)度鍍鋅鋼絲或聚合物絲編織成不同規(guī)格的矩形籠子，籠子內(nèi)填充石料進(jìn)行拼接、疊加組合，形成柔性、透水、整體的支檔結(jié)構(gòu)。

適用于邊坡植生(綠化)、邊坡支護(hù)、山體巖面掛網(wǎng)噴漿、邊坡沖刷防護(hù)等。在人為或自然因素的作用下，石塊之間的縫隙逐漸被泥土充填，植物種子可以在石塊之間的泥土中生長(zhǎng)。

因其柔性、多孔、組合拼裝的特點(diǎn)，故具有變形適應(yīng)性好、透水能力強(qiáng)、施工組裝靈活、耐久性良好的優(yōu)點(diǎn)，適合石料供應(yīng)充足路段的邊坡防護(hù)。

5 結(jié) 論

(1)黑龍江省及類(lèi)似寒冷地區(qū)的公路路基邊坡凍融滑塌具有特殊性，坡度不是唯一的決定因素。對(duì)于可能發(fā)生凍融滑塌的路塹邊坡不宜采用大幅度降低坡度的方法來(lái)保證邊坡的穩(wěn)定性，重點(diǎn)在于春融期的坡面淺層排水。

(2)附加荷載對(duì)凍融滑塌有較大影響，自重較輕的防護(hù)結(jié)構(gòu)配合根系較深、抗逆性強(qiáng)的植物具有相對(duì)優(yōu)勢(shì)。

(3)路基邊坡沖刷有一個(gè)受徑流影響相對(duì)嚴(yán)重的臨界坡度范圍，應(yīng)盡量避開(kāi)或加強(qiáng)坡面沖刷防護(hù)。

(4)馬藺草適合種植在日照強(qiáng)烈的邊坡；有凍融滑塌可能的邊坡宜采取邊坡淺層排水措施，針對(duì)性地配合選用五葉地錦、紫羊茅、無(wú)芒雀麥、黑麥草等草本植物；或種植紫穗槐等木本植物。應(yīng)利用“先鋒植物”快速覆蓋路基邊坡，以減少前期沖刷、穩(wěn)定坡面、防止水土流失。