邊坡防護技術在公路路基設計中的應用研究

藺青青

（中交一公局海外事業(yè)部，北京 100000）

1 引言

隨著我國經(jīng)濟事業(yè)的突飛猛進，公路交通工程進一步發(fā)展。隨著公路里程數(shù)的不斷增加，人們對公路工程的建設質(zhì)量和功能需求提出了更高的要求。公路路基設計與公路工程建設質(zhì)量和功能設置密不可分，公路邊坡防護更是公路路基設計的核心內(nèi)容。目前，諸多專家學者針對邊坡防護技術開展研究，然而不同區(qū)域的邊坡體存在諸多差異，因而采用的邊坡防護技術也有所不同[1]。因此，為了進一步提升公路路基邊坡穩(wěn)定性，需開展邊坡防護技術研究。

2 公路路基邊坡防護設計要求

對公路挖方路基邊坡而言，裸露邊坡體容易遭受自然環(huán)境影響，如雨水沖刷、水流侵蝕等，從而導致邊坡表面土體失穩(wěn)；同時，邊坡表面會因膨脹收縮效應而產(chǎn)生變形，從而導致邊坡體抗剪強度下降，降低邊坡體穩(wěn)定性。除此之外，挖方邊坡的地表水流速度較大，容易出現(xiàn)邊坡表層土體剝落等工程病害，若采取防護措施不當，會使得防護效果適得其反。考慮到挖方路段邊坡失穩(wěn)具有突發(fā)性和漸進性，若無法采取合理有效的防護措施，會導致公路路基存在安全隱患，進而影響公路正常運行。

綜上，為提高公路路基設計中邊坡防護方案的合理性，基于安全經(jīng)濟、合理有效的設計原則，設計人員應合理規(guī)劃邊坡設計，綜合考慮多種影響因素，采用針對性防護措施，提升邊坡防護技術的應用效果，降低工程成本。同時，由于挖方路基邊坡長期暴露，在風化作用下巖土結(jié)構會發(fā)生改變，嚴重情況下會形成滑塌等情形，因此，設計人員應做好路基邊坡排水設計?？紤]到路基兩側(cè)的防護區(qū)域較大，應合理設計景觀綠化方案，從而提高路基生態(tài)環(huán)境效果[2]。

3 工程概況

某松散棄渣土方高度50 m，土體顆粒以砂泥巖為主，棄渣體頂端相對水平，經(jīng)現(xiàn)場測量，棄渣體坡角在30。左右，棄置時間達5年以上?，F(xiàn)由于公路建設需要，公路路線需穿越棄渣體，因此，需開挖棄渣體，開挖完成后，公路兩側(cè)形成高度約40 m的邊坡體。由于棄渣體堆積時間有限，且土顆粒較為松散，因此，不宜采用錨固措施進行處理，也不應采用抗滑樁等對地基承載力要求較高的防護措施。考慮到現(xiàn)場棄渣規(guī)模等因素，選擇采用放緩坡率和對地基承載力要求較低的柔性防護措施。邊坡具體措施如下：（1）對棄渣體采用4級放坡處理措施，第二、三、四級邊坡坡率設置為1∶2，并且捶面處理坡面后采用綠化防護措施；（2）各級邊坡平臺寬度設置為5 m，從而減小應力集中，同時各級平臺設置截水溝，避免形成地表徑流；（3）一級邊坡坡率設置為1∶1.25，且開挖后采用厚度5 m的柔性擋墻進行防護，實現(xiàn)對高邊坡坡腳的防護，提升邊坡整體穩(wěn)定性；（4）對路基下部開挖3 m后進行強夯處理，進一步提高路基承載力。圖1為松散棄渣體邊坡斷面示意圖。

圖1 松散棄渣體邊坡斷面示意圖

4 路基邊坡防護設計

4.1 放坡與刷坡

在路基邊坡防護設計中最常采用和有效的措施為放坡。大多數(shù)路基邊坡失穩(wěn)的主要原因在于坡高及坡度較大，一般采取削坡的措施進行處理，即將處于不穩(wěn)定狀態(tài)的巖土體全部削除，從而起到降低坡高和坡度的作用，從而提升邊坡體的穩(wěn)定性。刷坡過程具有較大的靈活性，一般遵循以下原則[3]：（1）通常情況下，大于自然坡率的邊坡容易失穩(wěn)，放坡處理后，應使邊坡坡率盡量與自然坡率接近；（2）一般采用單級刷坡的措施，若單級邊坡高度較大，可對邊坡分級開挖，在分級基礎上再逐級放緩，從而降低坡高；（3）坡面分級平臺寬度值一般設計為2~3 m為宜。根據(jù)邊坡穩(wěn)定性驗算結(jié)果，坡面分級平臺一般設置于土石分界面處，也可按照間隔20 m的距離進行設置。放緩邊坡技術具有簡單易行、經(jīng)濟安全的優(yōu)勢，然而也存在開挖面過大的劣勢，在實際應用中對環(huán)境的破壞程度大。圖2為刷坡防護措施。

圖2 刷坡防護措施

4.2 生態(tài)防護

根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，生態(tài)防護多采用種草的防護方案。在邊坡表面種草，可以利用草的根系作用，實現(xiàn)固坡目的，同時起到美化環(huán)境的效果。除種草以外，還可以采用平鋪草坡的措施，形成公路路基邊坡防護系統(tǒng)，起到防護效果。在采用生態(tài)防護措施時，一方面應做好坡面排水工作，另一方面應精心養(yǎng)護草類等種植物，提高成活率，保證各項防護措施精準到位。同時，還可以采用液壓噴播植草的措施，該技術將按一定比例配制的混合液噴灑到邊坡，可以起到快速定型效果，實現(xiàn)植草防護的目的[4]。

4.2.1 人工種草

通過人工在邊坡表面種草，通過植物的根系作用以起到固坡作用，是最為簡單、使用率最高的方法。這一技術多應用于邊坡高度較小、坡度較低的情形，同時邊坡土體適宜草類作物生長，在公路路基設計中應引起足夠的重視，避免人工種草防護無法實現(xiàn)防護效果，從而增加工程費用，浪費人力物力。該方法的主要優(yōu)勢是操作簡單、簡捷易行。設計人員應注意，由于人工播散草種，播散的均勻度無法精確控制，且草種浮于土體表面容易被水流沖走，從而導致草種成活率較低。因此，若選擇采用人工種草的防護措施，應針對上述問題提出針對性解決措施，比如，采用機械設備播種、合理排水等。圖3為人工種草防護。

圖3 人工種草防護

4.2.2 平鋪草皮

該防護技術通過人工在邊坡表面平鋪草皮，形成生態(tài)防護系統(tǒng)，從而實現(xiàn)邊坡防護效果。與人工種草類似，該技術屬于傳統(tǒng)防護方法，主要優(yōu)勢二者類似。該技術主要應用于坡高較小、坡度較低且草皮易于獲取的情形（目前多應用巖層坡面，由于草類作物在巖層土體生長難度較大，平鋪草鋪可以克服這一難題），在設計中應關注邊坡土質(zhì)情況。若選用這一防護技術，設計應注意以下事項：（1）草皮在雨水作用下容易被沖走，應提前做好邊坡表面排水設計：（2）草皮成活率較低，應參考類似工程做好養(yǎng)護管理，提高草皮成活率。圖4為平鋪草皮防護。

圖4 平鋪草皮

4.2.3 液壓噴播植草

該防護技術屬于新型防護技術，一般將草種、改良劑、黏著劑及肥料等按照一定比例混合，然后通過加壓設備將混合液噴播至邊坡表面，從而實現(xiàn)防護效果。這一技術操作簡單、噴播均勻、施工效率快，防護效果顯著，經(jīng)濟合理，具有廣泛的適用范圍。若選用這一防護技術，需關注以下注意事項：（1）按照邊坡土體情況選擇適宜的草種；（2）參考類似經(jīng)驗，選擇合適的混合料配比比例；（3）噴播壓力需根據(jù)噴播面積等參數(shù)合理確定。圖5為液壓噴播防護。

圖5 液壓噴播植草

4.3 工程防護

4.3.1 漿砌片石防護

若填方路基邊坡容易被水侵蝕或沖刷，一般多采用漿砌片石技術進行防護，同時在設計中應做好防排水設計[5]。若水流速度較大，甚至會產(chǎn)生波浪作用，同時會遭遇撞擊物的沖擊，多采用漿砌片石進行防護，必要時需結(jié)合其他防護措施共同使用。這一防護技術耐久性能好，可以應用于不同類型的邊坡及邊坡的不同位置。采用漿砌片石防護措施，由于多設置于浸水且易于被沖刷處，因此需做好防排水處理，提升防護效果。圖6為漿砌片石防護。

圖6 漿砌片石防護

4.3.2 混凝土噴射防護

該防護技術分為錨噴法和素噴法兩種。素噴法是指在巖質(zhì)邊坡表面直接進行噴射，通常選擇強度較大的砂漿，通過噴漿措施使坡體表面松散顆粒得以穩(wěn)固，從而提升邊坡穩(wěn)定性和安全性能。在設計中需注意，這一方法多應用風化巖層表面。

錨噴法是指設置錨桿，將不穩(wěn)定的邊坡體固定在坡面上，從而約束坡體發(fā)生滑動。同時，在錨頭端部設置鋼筋網(wǎng)，并且噴射足夠厚的混凝土，在坡面表面形成面積較大的板狀區(qū)域，從而使巖體趨于完整，從而實現(xiàn)對滑動邊坡體的治理。該方法多應用于易發(fā)生滑坡的山體，可以有效預防滑坡等工程事故的發(fā)生。根據(jù)類似工程實踐，只要邊坡滑動體面積較小，均可采用混凝土噴射進行防護。設計人員應考慮混凝土配比、噴射壓力及后期養(yǎng)護等內(nèi)容，優(yōu)化邊坡防護設計，制訂科學合理的防護方案。圖7為混凝土噴射防護。

圖7 混凝土噴射防護

5 結(jié)語

綜上所述，在公路路基設計中邊坡防護技術起著至關重要的作用。設計人員應結(jié)合路基邊坡特征，選擇科學合理的邊坡防護技術。同時，在邊坡防護中，應進一步加強對防排水工程的設計，改善傳統(tǒng)措施多注重加固而忽略排水的工程現(xiàn)狀。隨著邊坡防護技術的不斷發(fā)展，設計人員應不斷吸收國內(nèi)外先進的工程防護技術，從而促進邊坡防護領域的不斷發(fā)展。