生态护坡在城市道路边坡设计中应用

闫杰栋 ，于 坤

（1.青岛市市政工程设计研究院有限责任公司，山东青岛 266061；2.青岛崇岳绿维生态环保科技有限公司，山东青岛 266555）

1 工程概况

青岛市四方东部新区合肥路工程K0+110～K0+172.76边坡段南侧为山体，边坡总高度13～20 m。该处原为采石坑，后回填掩埋，边坡上部有10～17 m回填土，土质松散，以粗颗粒砂土为主，局部有建筑垃圾。下部为新开挖岩石，坡面高度2.3～6 m。设计采用生态护坡，坡面仰斜角度60°，分为三级，每一级土坡高度6 m，台阶宽度2m，最下一级与岩石坡面顺接，见图1。该设计即增大了防护坡率，不会对山体进行再次切削，又与山头已有绿地融为一体，外观绿意盎然，亲切融洽。

图1 生态护坡断面图（单位：m）

2 技术标准

（1）边坡安全等级：一级[1]。

（2）边坡支护形式：柔性生态护坡，土工格栅包裹生态袋，生态袋内植草绿化。

（3）坡顶为现状林地，不计算坡顶超载。

（4）防护坡度：60°。

3 支护结构设计

3.1 边坡生态袋植草护坡简介

生态袋材料是一种无纺土工布料，它可以抵抗紫外线的侵蚀，不受土壤中化学物质的影响，不会发生质变或腐烂，不可降解并可抵抗虫害的侵蚀。其运输方便，施工简单，适用于各种坡度护坡。施工时将生态袋装满肥料种植土，根据设计坡度一层层错开叠压，每层间由专用连接标准扣连接。若坡度较陡则还需专用工程扣把生态袋与背部加筋土工格栅连接成为牢固的整体。生态袋适用于各种播种方式，可以将植物的种子直接放入生态袋中混播，或在施工过程中进行压播和插播；也可以在生态袋安装完成后实施喷播。植物播种可选用适合当地生长的优良植物品种[2]。本工程生态袋采用青岛崇岳绿维生态环保科技有限公司的专利产品。

特点：这种方法的基质不易流失，可以堆垒成任何贴合坡体的形状，施工简易。适合使用在垂直或接近垂直的岩面或硬质地块、滑坡山崩等应急工程，生态袋透水、透气、不透土颗粒，施工快捷、方便，材料搬运轻便。

缺点：大面积使用，造价较高，植物生长缓慢，需要配套草种喷播技术，才能尽快实现绿化效果。

3.2 边坡计算

土工格栅对生态护坡的结构稳定起关键作用。首先由土工格栅把挡土面板（生态袋）与其后填土连成整体，约束填土变形，增加了填土的强度；其次，挡土面板的土压力通过土工格栅传递给填土，从而保持挡土结构稳定。当土工格栅间距确定后，假定土压力分配给每一层土工格栅。根据库伦土压力有关理论，土工格栅地锚固区提供的锚固力应大于该层土工格栅所承受的土压力。锚固区的长度加上活动区的长度即为满足单层土压力要求的土工格栅的最小设计长度。土工格栅长度的设计值应为该值与满足整体抗滑稳定验算时所需的土工格栅最小设计长度之中的最大者。加筋土边坡需验算稳定和加筋材料的长度两项。

（1）稳定计算[3,4]

一般按瑞典条分法核算其安全系数Ks，要求算得的安全系数Ks≥1.3，如不满足，应调整筋材和布置间距。

（2）计算加筋材料长度L[3,4]

L=La+Lp（La主动段长，即在滑弧以内的长度；Lp滑弧以外的长度，可提供充分的抗拔力，防止筋材被拔出）

Lp=（Ta—筋材的容许抗拉强度；Kf—要求的抗拔安全系数；Wv—作用在某筋材上的覆盖压力；φsg—土与筋材间的摩擦角，由抗拔试验测得。）

根据地勘资料，计算时考虑生态袋内土、回填土与被挡土取统一抗剪强度参数：内摩擦角φ=23°，重度γ=19 kN/m3，粘聚力c=0。以上计算采用理正岩土计算软件，按直线滑动面分析。设计筋带长度除最上一级为6 m外，其余两级边坡均为8 m。经计算得稳定安全系数2.1，抗拉出安全系数1.5,均满足规范要求。

设计时还考虑中间台阶留2.0 m，这样可保证当下层护坡体坡角60°时，根据土力学的有关理论破裂角时45°+φ/2，上层护坡体对下部结构的压力将通过下层护坡体被挡土区传入地基内，也即是上层护坡体不对下层护坡体结构安全产生影响。

4 生态护坡施工

4.1 施工主要内容

（1）边坡开挖：按设计要求对需设置筋带范围内的回填土开挖到位。

（2）基底整平：用浆砌片石将基底的不平整岩面填筑平整。

（3）边坡砌筑：边坡袋体砌筑注意按照设计坐标放线；第一层袋体直接码放在地基之上；控制好各层的墙面倾角，用袋体上专用的连接带与袋后的土工格栅绑扎系牢；袋体后填筑石粉，石粉与土体之间用土工布隔开，土工布布置成“C”型，上下两层留有一定的搭接长度；土工格栅绷紧后平铺在填土中，长度满足设计要求，每三层袋子用一层土工格栅包裹[5]。

（4）附属设施施工：边坡坡顶设截水沟，坡底设边沟，为防止雨水渗入生态护坡袋背后，坡顶及台阶处铺设隔水膜，坡面设Φ7.5PVC排水管间距2×2 m，梅花形布置。

图2 施工做法图（单位：cm）

4.2 注意事项

（1）土工格栅应平铺、拉直，不得重叠、不得卷曲、扭结。

（2）生态袋装土后需夯实,如有条件用水浇湿让其自然沉降。

（3）填料应分层摊铺、分层碾压，分层厚度以30 cm为宜，压实度应不小于85%。碾压机械行驶方向应与格栅受力方向垂直，不应在未覆盖填料的筋带上行驶或停车；距袋体1.5 m范围内，宜人工碾压。

（4）袋中的填土及植被的种植：填料一般可就地取材；保证袋中土体压实度达到适合的范围。生态袋支持喷播、混播、压播、插播、围坑等栽植方式；若采用混播的种植方式，应充分考虑袋体内填料的温度、水分、空气、土壤、养分等与植物生长关系密切的因素。

5 效益分析

生态护坡结构克服了普通浆砌片石护坡的呆板和生硬，使工程与自然和谐统一；利用不同季节的植物的形状和颜色，可大大改善工程环境；避免采用非自然的材料，避免了二次环境污染；边坡结构稳定，构件轻巧，抗一定的变形和位移，安装快捷，施工周期短。

本工程护坡面积1 048 m2，工程造价106万元，其中开挖和回填土方及措施费58万元，约560元/m2,生态袋和土工格栅48万元，约450元/m2。

本工程地处四方东部新区新型规划密集居住区。采用生态护坡处理后边坡绿地与规划山头绿地协调一致。在社会效益上，该护坡作为青岛市区内第一个大型生态护坡的处理典范，得到社会各界一致好评。

6 结论

（1）生态护坡的处理方式将挡土作用与坡面防护合成为整体，避免了传统坡面防护与挡土墙两种形式独立作用的弊端。

（2）柔性生态护坡约束填土变形，增加了填土的强度，挡土能力大大加强，稳定性有保证。

（3）施工工序相对简单，易操作，工艺控制相对简单。

（4）采用了连接扣及土工格栅等构件，将袋体与填土连成整体，增加了结构稳定性。

（5）该方法可在回填土边坡的处置中推广应用。

[1]GB 50330-2002,建筑边坡工程技术规范[S].

[2]青岛崇岳绿维生态环保科技有限公司.绿维Green way～柔性生态边坡系统[J].四川水利,2010.

[3]何光春.加筋土工程设计与施工[M].北京:人民交通出版社,2000.

[4]JTJ015-91,公路加筋土工程设计规范[S].

[5]JTJ035-91,公路加筋土工程施工技术规范[S].