不同生態(tài)技術(shù)防護方案邊坡的穩(wěn)定性研究

武秀文 王 璐

青島黃海學院 山東 青島 266427

邊坡生態(tài)防護是指采用植物方式將土木工程與周圍的自然環(huán)境進行結(jié)合，達到固坡效果是上世紀60年代，由西方國家首次應用于高速公路，并在日后的使用推廣過程中不斷積累經(jīng)驗，結(jié)合各地區(qū)不同的自然情況進行內(nèi)容的補充，目前已經(jīng)是一套成熟的邊坡防護體系，我國第1條應用該型邊坡防護技術(shù)的公路始于上世紀90年代中期建設的云南省高速公路[1]。為我國在公路綠化技術(shù)方面的探索和研究貢獻了大量的經(jīng)驗，尤其是對于公路邊坡噴播技術(shù)的宣傳推廣提供了巨大的助力。在那之后類似的綠化工程在我國[2]。如雨后春筍，在全國各地區(qū)都有廣泛應用，近幾年我國不斷投入的基礎設施建設，使得公路綠化技術(shù)的使用場景和工作范圍，又有了更大的進步，噴播技術(shù)在公路綠化中也得到了更加廣泛和成熟的應用，在一些寒冷地區(qū)，過去由于積雪或特殊土壤條件所造成的種植困難，問題也得到了很好的解決。

1.邊坡生態(tài)防護的原理

邊坡穩(wěn)定是工程中的一個重要因素，邊坡的穩(wěn)定決定了整個路基的穩(wěn)定性，決定了道路的安全性，作為各大土木院校必學的一個知識點和必須掌握的一個重點難點，同時也是進行路基路面課程設計和畢業(yè)設計所要必須做的一個課題，就這一個邊坡穩(wěn)定性分析不知道難倒了多少同學，因為他不僅要求你有計算能力，還需要CAD作圖能力，還有對實際項目的分析能力，以及EXCEL編程能力，可以說本設計課題可以全方位對學生的一次考察，也是對全方面能力的一次鍛煉，不要因為難就不去做，不去思考，聽天由命。植物在生長過程中會產(chǎn)生龐大的根系，這些根系會穿過坡體表層的土壤，潮更深處的巖土層蔓延，起到錨固作用，由于植物生長所需，在土壤之中，根系發(fā)育錯綜復雜，延伸范圍極廣。淺層草根也可以作為帶有一定寓意力效果的三維加筋材料，可以強化土體強度。植被能降低坡體，土壤的中間空隙是土壤流失，情況得到緩解，與圬工技術(shù)結(jié)合能夠同時實現(xiàn)圬工防護和植物防護的優(yōu)點[3]。

2.邊坡生態(tài)防護施工辦法

目前在國內(nèi)為了適應不同省份的地質(zhì)條件情況會采用的，邊坡生態(tài)防護技術(shù)有很多種羅列，主要類型包括濕法噴播，三維網(wǎng)植草，客土噴波和噴混植土。

2.1 濕法噴播

該方法將水作為主要載體進行植被的種植，將配置好的肥料種子，土壤穩(wěn)定劑覆蓋，料與水分進行充分的混合，采用高壓噴槍對工作面進行均勻噴灑，使其能夠落到土壤表面，噴灑后混合物中的土壤穩(wěn)定劑和覆蓋料可以快速的讓混合物與土壤之間形成膜狀結(jié)構(gòu)，防止種子在重力作用下被沖刷，較短時間內(nèi)確保植株能夠附著在工作面上，經(jīng)過植物生長，在其根系發(fā)育的情況下，使得土體被強化，達到穩(wěn)固公路邊坡和綠化的目的。該技術(shù)對于施工區(qū)域的環(huán)境適應力較好，在我國無論是西北地區(qū)，華北地區(qū)還是西南地區(qū)都有采用該工藝的施工項目，即使是在西藏海南島這種自然條件較為特殊的區(qū)域，采用該方式也能夠得到較為穩(wěn)定的施工完成狀態(tài)。

而且其主要的施工準備以及施工工藝較為簡單，只需要經(jīng)過前期準備、噴播、鋪蓋無紡布和后期養(yǎng)護4部分即可完成。

但是在施工組織過程中，工程管理人員和作業(yè)人員還是要對該方法的特點進行摸索，首先該方式比較適合在土體坡度小于1:0.5，土夾石邊坡或風化巖石上進行[4]。

在實際使用過程中，該方法與公路工程齊擦邊坡防護技術(shù)進行結(jié)合，可以在短時間內(nèi)形成較為穩(wěn)定且長效的穩(wěn)定性，而且公路工程中存在大量的移土過程，進行植物覆蓋也能夠較好的改善施工作業(yè)面所在的區(qū)域環(huán)境，恢復施工區(qū)域的生態(tài)環(huán)境。

2.2 三維網(wǎng)植草

我國在公路，鐵路，水利等工程中都廣泛采用了三維植被網(wǎng)植草技術(shù)。該技術(shù)對于砂性土、土夾石、風化巖石區(qū)域，坡度緩于1:0.75的條件，具有較穩(wěn)定的施工效果。最大的特點在于其有網(wǎng)暴過程的多層聚合物，罔顧釘在邊坡上有網(wǎng)暴中的植草物質(zhì)，對邊坡進行綠化網(wǎng)暴的設定和規(guī)格以及其抗拉能力，可以根據(jù)施工需求，以固土能力需要作為參考設置不同的層數(shù)一般來說較薄的一層應用于填土邊坡，而較厚的則用于挖土邊坡。

該方法所具備的特點包括3類：

（1）較明顯的固土性能

由于三維植被往表面呈波浪形，由于三維植被網(wǎng)表面呈波浪形?？梢暂^好的在土體表面進行附著和固定減少由于雨水對土體表層植物植株導致的沖刷效應。

（2）消能作用較為明顯

由于土包結(jié)構(gòu)的存在，雨滴對于土壤造成的直接沖擊，效果會進一步緩解，可以很好的保護網(wǎng)包內(nèi)所附著的物質(zhì)。

（3）網(wǎng)絡加筋突出

三維網(wǎng)植草的基礎層和網(wǎng)包層網(wǎng)格間的經(jīng)緯線交錯布置，能夠?qū)λ街鴧^(qū)域的土體起到較好的加筋作用。

2.3 客土傳播

這種傳播技術(shù)包含了植物學生態(tài)學土壤學多學科理論知識，將經(jīng)過謹慎選擇和處理的樹皮種子養(yǎng)生材料，優(yōu)質(zhì)土壤進行混合并添加營養(yǎng)劑，提升植物生長的可能性并根據(jù)土體研究選擇合適的連接劑和土壤穩(wěn)定劑，采用噴播機以掛網(wǎng)噴波形式均勻噴播到在施工作業(yè)面上，形成對區(qū)域巖土邊坡的防護和綠化，特別適合在分化巖石或土壤較少的軟質(zhì)巖石上進行使用，施工效率高，單臺設備即可完成大片施工區(qū)域的作業(yè)任務。

為確保施工效果再選擇采用客土噴播技術(shù)前，需要對在施工區(qū)域的地形條件，周圍植株分布，地質(zhì)，土壤，氣候坡度以及植物種類選型進行復核調(diào)查。根據(jù)邊坡類型和實際特點確定采用錨桿還是掛網(wǎng)方式。根據(jù)氣候條件確定混合物中各物質(zhì)的加入方案和具體配合比，根據(jù)年平均降水量和邊坡坡度確定混合物噴播厚度。

采用客土噴播的方式，首先要對分撥區(qū)域周圍進行清理，清除草根、樹枝、垃圾。根據(jù)設計圖紙。和現(xiàn)場實際特點，選擇鉆孔位置打進錨桿、掛網(wǎng)、噴射客土、進行養(yǎng)護。

采用客土噴播的方式能夠改善土壤結(jié)構(gòu)簡化公路植被長時間養(yǎng)護管理所需投入的費用和時間節(jié)約了總體成本投入，而且客土的存在，使得灌木和樹木根系有了更好的生長環(huán)境，能夠與表層的灌草喬形成合理的植物群落配比。

2.4 噴播植草

這是一種將草種有機質(zhì)混凝土混合噴灑在巖石表面的蓬勃工藝。該工藝最大的特點在于在完成邊坡防護的同時，又可以恢復植被覆蓋的目的，可以實現(xiàn)過去不適合進行類似施工技術(shù)的區(qū)域也進行同樣的邊坡植草。在施工前根據(jù)設計圖紙選擇合適位置，打設孔洞，埋入錨桿掛設鐵絲網(wǎng)，做到穩(wěn)定坡面的基礎承接。然后將有機質(zhì)土壤肥料，種子保水材料水泥通過特定拌合比拌合使用噴射裝置，將混合物直接噴射到邊坡上，具體的噴射厚度根據(jù)邊坡坡率來確定。

需要注意的是采用該方式對于保水和保肥效果較差，而且隔熱性能較低，但優(yōu)點是可以在一些過去不適合進行同類型施工作業(yè)的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)基本的邊坡防護效果。但由于缺點的存在，所以后期還要進行精心的養(yǎng)護，要布置專門的養(yǎng)護人員，定期對采用干施工工藝的工作面進行養(yǎng)護。

3.路堤邊坡的應力分析

自然邊坡土體的最大應力在坡頂坡角以及中心位置這些受拉區(qū)域形成一個連貫的滑移面，容易出現(xiàn)屈服破壞。

植草護坡坡體的最大主應力分布在坡頂位置，在坡頂與坡角之間，有靈心的應力分布，但沒有形成連貫的滑移面，不會構(gòu)成大面積的屈服破壞隱患。如果坡體存在灌草，由于根系發(fā)育增加了土體的最大主應力就可以使得自然坡體的最大主應力上限有所提升，有植株生長的邊坡穩(wěn)定性更佳。

如果采用的是矮墻加灌草的邊坡土地，那么其最大的主義內(nèi)分布規(guī)律就與灌草坡體保持一致，但是在坡腳最大應力的分布較為明晰，這是由于矮墻的存在，減少了邊坡坡角位置的應力集中，使得整體上穩(wěn)定性會提升到更高的水平。

如果采用的是錨桿格溝灌草邊坡的形式，由于土體受到格溝作用最大，主應力有所提升，錨桿的錨固作用持續(xù)顯現(xiàn)，加固了表層的土體，使得潛在滑移面下移，重心更加穩(wěn)定。

4.路堤邊坡的穩(wěn)定性分析

在外部所承受的荷載保持不變的前提下，邊坡內(nèi)部的土體最大抗剪強度與外部荷載在邊坡上所產(chǎn)生的實際剪應力之比。

在極限情況下，外部荷載所產(chǎn)生的實際剪應力與抵抗外部荷載所發(fā)揮的最低抗剪強度，按照強度指標折減確定，實際中與發(fā)揮的抗剪強度相等。

結(jié)束語：對于公路工程而言，對邊坡進行生態(tài)護坡防護有助于顯著提升土壤穩(wěn)定性，讓邊坡以更加穩(wěn)定的姿態(tài)確保公路路面安全，對于邊坡而言對其穩(wěn)定性造成威脅的因素分為內(nèi)外兩個方面，內(nèi)在由于不同地區(qū)邊坡形成土壤以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的區(qū)別，不同地區(qū)的邊坡穩(wěn)定性都存在比較明顯的差異，而外部由于表層植被的覆蓋區(qū)別，土壤的附著效果也會受到相應的影響。而且在不同自然條件下，某些地區(qū)的強降雨也會對土壤穩(wěn)定性造成持續(xù)性的影響。