簡析市政道路邊坡設(shè)計及防護核心思路

孫超

上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司昆明分公司 云南 昆明 650200

市政道路邊坡在使用過程中可能會因為外部環(huán)境和受力情況等因素干擾而出現(xiàn)病害問題，直接影響市政道路邊坡質(zhì)量和承載能力，增加交通運輸過程中出現(xiàn)安全問題的可能性[1]?；诖耍鑿氖姓缆吩O(shè)計入手對邊坡進行有效防護，強化合理技術(shù)在其中的應(yīng)用力度，降低市政道路邊坡防護難度及綜合設(shè)計過程中出現(xiàn)各類問題的可能性，將市政道路設(shè)計對邊坡防護提出的要求落到實處。

1 邊坡穩(wěn)定性影響因素分析

1.1 內(nèi)在因素

內(nèi)在因素是邊坡失穩(wěn)的根本原因，其主要表現(xiàn)為邊坡內(nèi)部巖體抗剪強度降低以及促使邊坡失穩(wěn)的力增大。當(dāng)促使邊坡失穩(wěn)的力大于邊坡內(nèi)部巖體抗剪強度時，邊坡就會變形失穩(wěn)。反之，當(dāng)邊坡內(nèi)部巖體抗剪強度足夠大時，邊坡處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。影響邊坡穩(wěn)定的主要原因有以下幾個方面：邊坡所處的地形地貌、邊坡內(nèi)部巖體巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)面等[2]。

1.1.1 地形地貌

市政道路邊坡的幾何形態(tài)，如邊坡高度、邊坡坡度，這些邊坡幾何形態(tài)對邊坡穩(wěn)定性的影響是很大的。坡度較陡、高度較高的邊坡容易發(fā)生失穩(wěn)。邊坡的臨空面受到坡面形狀的影響，凸形邊坡比凹形邊坡更可能發(fā)生滑坡。因此，不利的地形地貌也會導(dǎo)致邊坡發(fā)生失穩(wěn)破壞，在邊坡加固中對邊坡的幾何形態(tài)等進行優(yōu)化有利于邊坡穩(wěn)定性提高[3]。

1.1.2 地層巖型

邊坡穩(wěn)定還受到邊坡所處的地層巖性的影響。不同時代的地層巖體的礦物組成不同，會導(dǎo)致邊坡巖體的物理性質(zhì)和力學(xué)強度也有著顯著的差異。由礦物的膠結(jié)作用形成的巖石，質(zhì)地堅硬，遇水穩(wěn)定性也較好，其抗剪強度較大，抗風(fēng)化能力較強，抵御雨水侵蝕的能力較強，其穩(wěn)定性較好，易形成較陡或較高的邊坡。而含有長石、綠泥、蒙脫石等礦物的巖土體及易發(fā)生風(fēng)化，完整性較差，抗剪強度較低，受雨水侵蝕作用影響較大，存在滑坡的風(fēng)險。

1.1.3 巖體結(jié)構(gòu)

巖質(zhì)邊坡內(nèi)部比土質(zhì)邊坡要具備更強的結(jié)構(gòu)性。巖質(zhì)邊坡內(nèi)部巖體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是其邊坡穩(wěn)定性的決定因素，邊坡內(nèi)部結(jié)構(gòu)面之間的聯(lián)通程度以及結(jié)構(gòu)面是否發(fā)育都會影響邊坡的穩(wěn)定性，巖質(zhì)邊坡內(nèi)部軟弱結(jié)構(gòu)面的發(fā)育是導(dǎo)致邊坡滑塌的重要因素之一。同時，邊坡內(nèi)部結(jié)構(gòu)面的傾向也會很大程度上影響邊坡穩(wěn)定性，當(dāng)邊坡坡面走向與邊坡內(nèi)部結(jié)構(gòu)面的傾向一致時，邊坡容易沿結(jié)構(gòu)面順層滑動；當(dāng)邊坡內(nèi)部結(jié)構(gòu)面的傾向相反時，邊坡發(fā)生失穩(wěn)的可能性較小。另外，巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面的存在也為邊坡內(nèi)部地下水的活動提供了便利，這顯然對邊坡穩(wěn)定性不利[4]。

1.1.4 地質(zhì)構(gòu)造

邊坡的地質(zhì)構(gòu)造主要是指邊坡褶皺的強烈程度、內(nèi)部巖層產(chǎn)狀、斷層走向和節(jié)理裂隙。邊坡穩(wěn)定很大程度上受到內(nèi)部巖體地質(zhì)構(gòu)造的影響，邊坡內(nèi)部巖體的褶皺往往會引起邊坡滑塌。反向傾斜結(jié)構(gòu)的邊坡具有較好的穩(wěn)定性，但垂直層面走向發(fā)育的邊坡穩(wěn)定性較差。另外，節(jié)理裂隙的發(fā)育會大大降低巖質(zhì)邊坡的完整性，從而降低邊坡穩(wěn)定性。

1.2 外在因素

邊坡穩(wěn)定性還受到外在因素的影響，包括自然環(huán)境影響、人類活動的影響以及地震爆破等因素影響。

1.2.1 自然環(huán)境的影響

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，大多數(shù)邊坡的失穩(wěn)破壞都與水的活動有關(guān)。水主要通過以下兩個方面對邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生影響：一方面是水的存在會與巖體產(chǎn)生物理化學(xué)作用，當(dāng)水中含有CO2等氣體時，會與巖體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，同時，水對巖體還會產(chǎn)生軟化作用。另一方面，水的存在還會對邊坡產(chǎn)生一定的力學(xué)效應(yīng)，包括產(chǎn)生的靜水壓力，動水壓力以及沖刷作用。

1.2.2 人類工程活動的影響

隨著人類工程活動領(lǐng)域不斷擴展，人類的工程活動會對邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生顯著的影響。采用不恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計方案、施工方法會導(dǎo)致邊坡原有的內(nèi)部平衡被破壞，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。因此，應(yīng)當(dāng)優(yōu)化邊坡設(shè)計，規(guī)范施工流程，將人類活動對邊坡穩(wěn)定性的影響降到最低。

1.2.3 地震爆破等因素影響

地震以及爆破等對邊坡穩(wěn)定性的影響極大。這是由于地震或爆破帶來振動使得邊坡內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，導(dǎo)致原有結(jié)構(gòu)面持續(xù)發(fā)育，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。另外，地震還會誘發(fā)土質(zhì)邊坡的液化，導(dǎo)致邊坡發(fā)生液化滑移[5]。地震以及爆破等引起的邊坡失穩(wěn)往往是特殊地層結(jié)構(gòu)、地下水以及振動等多方面作用的結(jié)果，在邊坡優(yōu)化設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)引起足夠重視。

2 市政道路設(shè)計中邊坡防護要求

2.1 保證市政道路質(zhì)量

依照市政道路設(shè)計要求，開展邊坡防護工作前期，需要對市政道路結(jié)構(gòu)規(guī)模形態(tài)和邊坡分布情況等方面展開分析，并在保障市政道路整體質(zhì)量和工程項目綜合設(shè)計效果的情況下開展邊坡防護，從而協(xié)助有關(guān)部門及時解決市政道路使用中可能產(chǎn)生的邊坡病害問題，使市政道路和邊坡結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和整體穩(wěn)定性得到有效保障。影響市政道路結(jié)構(gòu)質(zhì)量的因素較多，應(yīng)在充分考慮各項影響因素的情況下做出相應(yīng)調(diào)整工作，保證市政道路問題處理與邊坡防護工作之間的關(guān)聯(lián)性，及時處理市政道路邊坡各項安全隱患問題，并在全面落實市政道路邊坡防護要求的同時推進具體設(shè)計工作穩(wěn)步開展[6]。

2.2 避免破壞周邊環(huán)境

由于市政道路邊坡施工范圍比較大，因此在具體設(shè)計之前，需要針對周邊環(huán)境狀態(tài)及相關(guān)結(jié)構(gòu)整體規(guī)劃布置要求做好相應(yīng)方案優(yōu)化調(diào)整工作，控制市政道路設(shè)計及邊坡防護對周邊環(huán)境帶來的負面影響，并在保證生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定性的情況下提升市政道路設(shè)計中邊坡防護力度。保證市政道路設(shè)計與周邊生態(tài)環(huán)境保護之間的關(guān)聯(lián)性，從而維持市政道路設(shè)計的生態(tài)效果，借此提高邊坡防護力度和市政道路設(shè)計水平。此外，應(yīng)對市政道路邊坡設(shè)計帶來的生態(tài)環(huán)境污染問題開展有效防控工作，保證市政道路具體設(shè)計方案的節(jié)能環(huán)保效果，為提高市政道路邊坡防護方案的生態(tài)效果提供有效參考依據(jù)。

2.3 應(yīng)用合理技術(shù)手段

由于市政道路設(shè)計中邊坡防護工作實施要求較多，應(yīng)在保證各項技術(shù)合理性和準(zhǔn)確性的前提下開展邊坡防護工作。且應(yīng)用在市政道路邊坡防護中的技術(shù)較復(fù)雜，應(yīng)結(jié)合市政道路及其邊坡結(jié)構(gòu)實際情況確定準(zhǔn)確合理的技術(shù)，從而保證具體技術(shù)的應(yīng)用價值，為市政道路設(shè)計及其邊坡防護良性開展提供支持[7]。如果市政道路邊坡所在環(huán)境較為復(fù)雜，需要從周邊生態(tài)環(huán)境的實際情況入手，強化各項邊坡防護技術(shù)關(guān)聯(lián)性，并在保證市政道路邊坡防護技術(shù)關(guān)聯(lián)效果的情況下，清除工作開展過程中面臨的阻礙，合理開展邊坡防護工作。

2.4 降低邊坡防護成本

在市政道路邊坡設(shè)計時可能會因為不合理因素的干擾而出現(xiàn)各類風(fēng)險問題，應(yīng)在妥善處理這些問題的情況下，按照合理流程開展邊坡防護工作。同時需要遵循安全節(jié)約原則開展市政道路邊坡設(shè)計，減少市政道路邊坡防護過程中各類物資材料的消耗量，并在維持基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性的情況下滿足市政道路設(shè)計穩(wěn)步開展要求[8]。一般來說，不同地區(qū)市政道路設(shè)計要求和邊坡防護方案存在一定差異，應(yīng)在考慮各項差異表現(xiàn)情況下妥善處理邊坡防護過程中各類問題，并降低邊坡防護成本，在保障邊坡防護經(jīng)濟效益的情況下滿足市政道路設(shè)計現(xiàn)實開展要求。

3 市政道路邊坡防護核心技術(shù)

3.1 邊坡植被防護

邊坡植被防護是一種常用的市政道路邊坡防護技術(shù)，采取這種植物防護技術(shù)，一方面可以對邊坡進行美化，另一方面還能有效調(diào)節(jié)邊坡土壤的濕度和溫度，進而有效固定邊坡。這種防護技術(shù)主要是在坡度不大的邊坡上使用，可以有效保護坡面。該防護技術(shù)是通過在邊坡上種植綠色的草、樹及鋪草皮等方式來實現(xiàn)，在選擇種植植物時，還要充分考慮當(dāng)?shù)氐臏囟取穸?、土質(zhì)和雨水量，一定要選擇一些成活率較高、容易養(yǎng)護的植物。

（1）土質(zhì)邊坡。針對這種邊坡進行植被防護時，需要全人工來操作，并且在實施防護技術(shù)時，應(yīng)該充分考慮土壤的基本性能，種植一些適合當(dāng)?shù)厣L的植被。有的地方晝夜溫差比較大，土壤也相對貧瘠化，因此植被防護上要多加注意，一定要選擇適合的植物，以耐干旱、防護性能好的植物為宜。同時在坡腳也可以種植高大的喬木來做有效防護，確保坡腳具有穩(wěn)固性[9]。

（2）沙礫土邊坡。容易受到侵蝕的是沙礫土邊坡，故不能在防護上選擇高大喬木，應(yīng)該選擇生長較快的藍本植物，這樣有利于初期土壤侵蝕的防護效果。這類植物生存能力強，還不容易發(fā)生病蟲害，經(jīng)濟費用也不高，邊坡防護可種植香根草，對于抗洪、抗旱都很有幫助。

（3）路塹土質(zhì)邊坡和填石邊坡。針對這種邊坡進行植被防護時，應(yīng)該結(jié)合邊坡高度來選擇種植植物，在邊坡高度不超過3m時，可以種植波斯菊，而邊坡高度超過3m時，最好的方式是采用鋪三維網(wǎng)植草或選用爬山虎等藤類植物，因為該類植物具有很強的生命力，可以沿著坡面實施延伸，進而覆蓋坡面，除了能夠穩(wěn)定住坡面，還能夠進一步減少噪聲，有利于環(huán)境綠化工作的實現(xiàn)[10]。

邊坡植被防護是至關(guān)重要的，尤其是在市政道路邊坡防護與治理措施中發(fā)揮著積極作用，而直面防護工作本質(zhì)上就是種植邊坡植被，調(diào)節(jié)邊坡土溫度等，以有效實現(xiàn)植被固結(jié)邊坡的作用。植被防護適用于坡度不大、較為平緩的一些坡面，其防護方法多種多樣，比如種草、鋪草皮、種樹等。在選擇植被種植時，必須在氣候條件上加以重點考慮，注意氣候條件的適宜性，也要重點考慮降水量以及土質(zhì)的問題，從而選擇優(yōu)質(zhì)、高成活率的植被，有利于邊坡防護工作的開展。

3.2 土工材料生態(tài)防護

植被護坡工程中，廣泛運用的是土工格柵，可以有效改善水土流失的情況。第一，土工格室側(cè)壁同土體能夠產(chǎn)生摩擦力，并在側(cè)向約束的作用下讓坡面水流方向得到真正改變，進而促使水流沖刷力能夠集中在土工格柵上。第二，土工格室是運用超聲波焊接完成的，其結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性能好、強度較高的特點，可以隨意伸縮，便于運輸，并且應(yīng)用效果較好，十分適合邊坡養(yǎng)護。第三，依據(jù)坡度大小可以采用不同的鋪設(shè)方式，比如平疊砌式，還可使用平鋪式。第四，完成鋪設(shè)土工格室以后要保證其穩(wěn)定性，一方面要固定坡頂，另一方面也要加固坡腳。第五，運用土工格室進行邊坡防護時，尤其要關(guān)注植被的生長情況，因為在防護初期，可能出現(xiàn)邊坡植被覆蓋率較低的問題，所以要選擇三維結(jié)構(gòu)的網(wǎng)墊。這樣的結(jié)構(gòu)可以為植物創(chuàng)建生長空間，而且在植被未生長出來之前，網(wǎng)墊可以在一定程度上避免土層表面被雨水沖刷，在植被長成以后可以牢固捆綁網(wǎng)墊、植被和土壤表層，進而取得良好的護坡效果[11]。

3.3 砌石防護與植被防護相結(jié)合

將砌石防護與植被防護相結(jié)合，能夠取得良好的市政道路邊坡防護與治理效果。在市政道路邊坡防護的整個過程當(dāng)中，應(yīng)用比較早的防護方法是圬工防護，該防護方式采用的是砂漿抹面，可以預(yù)防雨水直接沖刷坡面的情況。該方法通常適應(yīng)于3m以下的路塹邊坡。如果是坡度較大的路段，只采用砂漿抹面無法達到理想效果，為讓穩(wěn)定性進一步得到強化，應(yīng)該在坡腳處增設(shè)擋墻，以50cm為宜。而且要設(shè)置50cm高的平臺，再選擇較為適合的植被，這樣更加有利于增強抵抗力。以框格防護為例，框格骨架包括混凝土、漿砌片等，施工人員應(yīng)根據(jù)實際情況在坡面采用多種框架，比如六邊形、方形等穩(wěn)定框架，將植被種植到這個框架中，以實現(xiàn)綠化坡面的目標(biāo)，減緩水流沖刷速度，更好地保護坡面。

3.4 框格防護技術(shù)

多數(shù)市政道路邊坡因長時間受到風(fēng)化因素的影響而出現(xiàn)一系列病害問題，使市政道路邊坡的穩(wěn)定性和承載能力下降。此類病害問題防護難度比較大，應(yīng)根據(jù)市政道路邊坡風(fēng)化程度和巖石邊坡的現(xiàn)實狀態(tài)應(yīng)用框格防護技術(shù)，通過框格防護技術(shù)彌補常規(guī)邊坡防護技術(shù)存在的缺陷，促使市政道路設(shè)計及其邊坡防護工作協(xié)調(diào)穩(wěn)步開展，彰顯框格防護技術(shù)的作用，使市政道路設(shè)計中的邊坡防護與當(dāng)?shù)亟煌ㄟ\輸行業(yè)安全穩(wěn)定發(fā)展達到相互協(xié)調(diào)狀態(tài)[12]。常規(guī)的框格是由漿砌石和混凝土構(gòu)成的，并根據(jù)市政道路邊坡防護處理要求在適當(dāng)框格當(dāng)中栽種防控市政道路邊坡出現(xiàn)病害問題的植物，逐步提升市政道路邊坡表層土壤固化效果，防治市政道路設(shè)計過程中因為自然和人為因素干擾而出現(xiàn)邊坡表層水土流失的問題，有效預(yù)防市政道路邊坡病害問題。也應(yīng)根據(jù)市政道路邊坡整體規(guī)模對表面防護框格的尺寸和深度等方面進行有效控制，保證框格防護與市政道路邊坡安全設(shè)計之間的關(guān)聯(lián)性，嚴(yán)防市政道路邊坡各項常見病害問題持續(xù)惡化，確保市政道路設(shè)計中的邊坡防護力度和框格技術(shù)應(yīng)用水平得到同步提高。

4 結(jié)語

綜上所述，為保證市政道路設(shè)計中邊坡承載能力和穩(wěn)定效果，需要遵循合理要求強化防護技術(shù)在市政道路邊坡設(shè)計中的應(yīng)用力度，并對市政道路邊坡常見的病害問題進行有效處理，使市政道路及其邊坡結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量得到有效保障。應(yīng)強化市政道路設(shè)計中邊坡防護技術(shù)之間協(xié)調(diào)配合力度，突出各項技術(shù)的作用效果，增強市政道路設(shè)計中邊坡防護力度，在滿足市政道路整體設(shè)計要求的情況下，實現(xiàn)市政道路邊坡整體質(zhì)量和穩(wěn)定性全面提高的目標(biāo)。