传统边坡防护与综合生态防护技术结合的应用

2012-11-06王静丽

山西建筑 2012年36期

王静丽

(山西省公路局忻州分局，山西忻州 034000)

我国是一个多山的国家，随着经济的发展以及国家战略开发的需要，越来越多的高等级公路延伸到丘陵山区，山地丘陵复杂的地质条件给公路的建设带来了诸多技术难题，其中一项高边坡的开挖与支护最为工程技术人员所关注。山区高等级公路高边坡的开挖，经常引起不良地质灾害，造成工期延误、投资巨额增加甚至是人员重大伤亡。对于我省这样一个山区大省，在建设高速公路的实践中，更是经常涉及高边坡加固的情况。公路自身的安全是确保其功能和效益体现的重要基础，高等级公路边坡尤其是山区高等级公路挖方边坡的稳定对确保公路畅通、人车安全具有极其重要的意义。就在2011年，交通运输部公路科学研究院和山西省交通运输厅专门承办过“高速公路边坡稳定及生态技术”培训班，分别就边坡崩塌地质灾害调查与防治、公路建设中的水土保持技术、空间信息技术在公路边坡防治及路域生态环境保护中的应用及公路边坡综合景观协调技术等方面进行培训研究探讨。

边坡分为自然边坡和人工边坡，边坡工程一般指人工边坡，是一种把自然边坡经人工填筑或开挖形成的工程地质体。公路边坡是一种永久性的人工开挖边坡。线长点多，地质条件种类多，情况复杂，安全度要求高。坡度相对较矮，坡度略缓，一般直接开挖于地表，其坡度通常为几米至几十米。公路边坡病害的类型主要有滑坡、崩塌、泥石流、错落、流坍、冲刷、剥落等，其中滑坡、崩塌、泥石流被称为山区公路的三大主要地质病害。按照边坡的破坏类型和破坏特征，公路边坡防护大致可分为滑坡防护、泥石流防护、落石防护、崩塌防护和坡面防护等几种。

1 滑坡防护

滑坡防护应查明滑坡所处地形地貌、地质构造及水文情况，对规模较大的滑坡和连续出现的滑坡最好绕避通过，滑坡防治做到一次根治。地表排水以拦截和旁引为原则，用截水沟将地表水引入天然沟谷。排除地表水时可在滑体上修筑坡面排水沟，简单易行，并且效果显著。排除地下水可采用截水盲沟、边坡渗沟、排水隧洞、水平钻孔群等，对于大型滑坡的整治近年来一般采用垂直排水钻孔与深部水平排水廊道相结合，此方法应用广泛，整治效果好。支挡工程一般修筑挡墙、打抗滑桩、预应力锚索、锚索与抗滑桩联合形成的锚索桩、加筋土、抗滑明洞。第三种措施就是减少推动滑坡产生区的物质和增加阻止滑坡产生区的物质，可称为减重反压。这个方法必须要准确主滑、牵引和抗滑段的位置。可以通过物理或化学的方法，改变土体性质，如电渗法、灌浆法、离子交换法等，也可种植植物。

滑坡的防护应以预防为主，治理为辅，做到防治结合。

2 泥石流防护

当遭遇特大暴雨袭击时，松散堆积物在其自身重力和雨水冲刷的共同作用下，会使大量的固体物质失去平衡而崩溃，形成泥石流。泥石流防护首先要拦蓄水流，并将水流引导到沟谷中或绕开物源区排到下游地段，可以通过修筑隧道、明洞或采取桥涵上跨方式进行疏导。另一方面可采取植被护坡，兼以修建挡墙、坡面桩、混凝土注浆固化等防治泥石流的冲刷和侵蚀。

3 落石、崩塌的防护

可修筑落石平台，采用先进的柔软防护技术，被动防护网，多种形式的骨架式生态护坡来防护，增加落石与拦截物的作用时间，减小冲击力。当落石、崩塌位于高处时，有时也采用一些被动型柔性防护技术。

4 坡面防护

其作用是防止坡面冲刷、风化，减少雨水入渗和增强坡面景观效果。其防护形式大致可分为植被保护、骨架式植被护坡和封闭式护坡。封闭式护坡一般是用传统的护面墙、挡墙、喷射混凝土和抹浆等施工方法，其视觉破坏性强，不环保，一旦施工完成，坡面绿化很难恢复，造价高，现在一般不采用。近年来植被护坡应用非常广泛，多用于坡率相对平缓的坡面，单纯的植被护坡也有其局限性，诸如植被根茎增加地表粗糙度和土层的渗透性，导致土层渗透能力增加，同时将风引起的动载荷传递给边坡。植被护坡虽然能提供一定的加固力，但是毕竟有限，并且带有滞后性，骨架式植被护坡技术主要应用于局部不稳定的工程边坡。在条件允许的情况下，边坡的治理宜采取护坡结合绿化防护，在考虑坡体结构加固时，经常会采用具有一定刚度的坡面骨架结构与锚固技术相结合，加以植被护坡，不仅缩短建设工期，而且降低成本，实现坡体与坡面绿化的双赢目的。

植被护坡与土木工程防护主要功能的对比见表1。

表1 植被护坡与土木工程防护主要功能对比

将路基边坡的加固与环境保护有机结合起来，形成既稳固又具有生态景观效应的综合防护体系，既可以保证边坡的稳定又能实现坡面植被的恢复，必将成为今后边坡防护结构设计的发展趋势。生态防护的护坡机理主要为两个部分:1)挂铁丝网、三维网的加筋锚固作用;2)植被自身的防护作用:a．深根的锚固加筋作用;b．浅根的加固作用;c．降低坡底空隙水压力;d．降雨截留;e．控制土粒流失。同时能够改善环境，恢复被破坏的生态环境、降低噪声、光污染，促进有机污染的降解，净化大气，调节小气候。

水是造成边坡破坏的主要因素之一，由于降雨后地表材料软化同时强度降低，使孔隙水压增加，边坡稳定性降低，特别是持续性的暴雨，极易造成坡面分包与坍塌。同时雨水通过渗透作用促使地下水位升高，导致边坡失稳。边坡加入铁丝网、三维植被网、土工格栅后，能降低雨滴的冲击，起到缓冲消能作用，降低流速，有效控制雨水冲刷。在边坡表层中起到加筋加固作用，有效防止表层土的滑移。植被的根系也容易在坡面土层中生长固定。植被形成后，植物的根系与网交织缠绕形成保护层，对边坡坡面形成永久保护，避免雨水对坡面造成的冲刷，有效保护了边坡的稳定。植物根系扎入泥土，与网、泥土形成了一个固定的整体，起到固土蓄水的作用。植被对护坡的影响方式首先是增加固土层，其次是增加了土层的抗剪强度，将植被覆盖在坡面上，植物根系互相缠绕形成了具有一定张拉强度的根系网，将根系和土壤结为一体，增加了土体的稳定性。因此选择的植被要根系发达，盘土固结能力强，而且抗旱(见图1)。

图1 植被护坡机理

不论采取哪种护坡方法，前提是边坡处于稳定状态，包括两方面内容:1)变形稳定;2)强度稳定。采取植被护坡与传统的边坡加固技术有机结合，在植被生长过程中，边坡不应产生较大的变形位移，通过与传统的边坡加固技术相结合，一方面要对边坡的稳定性进行分析评价，在此基础上，应用传统的边坡加固技术使边坡处于稳定状态，同时达到变形要求。另一方面要根据现场边坡的环境选择合适的植被保护方式。建立既稳固又有生态效应的防护结构体系，这就要考虑植被护坡方式的环境适应性。与此同时，综合考虑草本植物、灌木和藤本植物，形成优美、协调、稳定的景观，在边坡植被防护设计时所选植物除考虑景观效果外兼顾经济效益(见图2)。