公路边坡生态防护设计及防护技术分析

■吕金昕

（四川广播电视大学，四川 成都 610073）

在气候变化、持续性降雨、短时强降雨、冻融作用等因素干扰下，裸露的边坡坡面很容易出现冲蚀、剥落、泥石流等边坡浅层病害，边坡的整体稳定性也会因此不断降低，最终威胁公路的安全和正常使用。为有效保证公路边坡稳定性，各类边坡防护技术的针对性应用极为关键，这正是本文研究的关键所在。

一、公路边坡生态防护设计要点

（一）设计原则

公路边坡生态防护设计需遵循一定原则，主要包括遵从植被生态习性、遵从生态位法则、遵从群落多样性。遵从植被生态习性要求设计人员重点关注植物生长对土壤、地形条件、气候等生态因子的适应性和要求，这里的土壤包括土壤成分、pH值、理化性质，气候则是指光照、湿度、温度，公路边坡生态防护对植物的生长发育会有直接影响。因此，公路边坡生态防护设计必须考虑多方面因素，实现植被种类的因地制宜；遵从生态位法则要求设计人员明确每个物种在生态系统中拥有的独特地位及扮演的角色，物种间的生存空间竞争需得到重点关注[1]。在具体设计中，设计人员需保证各植被能够实现资源、空间等方面的生态位协调，植被种类配置的科学性可由此进一步提升，植被间的协调作用发挥、植被间直接竞争的避免同样可顺利实现。通过严格遵从生态位法则要求，公路沿线边坡生态系统修复可顺利实现，边坡生态防护的景观效应和生态功能改善也能够获得有力支持；遵从群落多样性要求设计人员关注植物多样性与生态群落维持稳定性的关系。一般情况下，生态群落的多样性指数越大、植物链网越复杂，其抵御外界干扰的能力便越强。为提高生态防护措施实用性和耐久性，公路边坡生态防护设计应合理选用多层次的植被群落[2]。

（二）基本设计路径

在具体的公路边坡生态防护设计中，设计人员需首先收集公路边坡相关的地形地貌、不良地质与特殊岩性、沿线工程地质特征与评价等信息。在完成信息的初步收集后，即可基于公路边坡所在区域的地形地质条件、气象水文参数、地理气候特征、植物种类、材料来源开展公路边坡生态防护设计，设计需同时兼顾公路沿线的绿化美化、路容景观、环境保护，真正做到因地制宜的公路边坡生态防护设计[3]。公路边坡生态防护设计应尽量采用植物防护，以此体现自然美，突出植被护坡绿化效果，减少人工痕迹，基于原有地形的坡率变化点处理也需要得到重视，如坡脚、坡顶，为较好地与自然环境相协调，可将其削成自然圆弧型，公路边坡生态防护的视觉效果也能够由此得到保障。

二、常用的公路边坡生态防护技术

（一）植物护坡技术

1.传统植物护坡技术

传统植物护坡技术主要包括铺草皮护坡技术、植生袋护坡技术、三维植被网护坡技术。铺草皮护坡技术的应用较为广泛，且需要充足的草皮来源，生长茂盛的草坪需由专业设备铲起，以此运输至公路边坡现场。铺草皮护坡技术具备成坪时间短的优势，可满足急需绿化的边坡需要。通过形成的植物覆盖层，铺草皮护坡技术能够减少土壤流失，较好应对雨水、地面径流的冲刷，边坡土体稳定性可由此得到保障。铺草皮护坡技术施工季节不受限制，但草皮很容易出现无法适应边坡恶劣环境、少肥、缺水、病虫害等因素交互作用的情况，这就对前期管理工作提出了较高要求，因此铺草皮护坡技术的应用必须加强养护管理工作，同时避免采用单一的草种并分草种分区铺设，否则大规模病虫害的发生几率将大幅提升；植生袋护坡技术需要将放置于基础材料上的保水剂、肥料、草种等进行加固处理，通过专用的生产设备，即可形成一定规格的产品，满足公路边坡生态防护需要。通过将肥料、草种集于一体，且保证草种数量固定、密度均匀，配合植生袋较强的保水能力，植生袋护坡技术的应用即可大幅提升草种的出苗率，且初期基材也能够较好实现对公路边坡的保护。因此，植生袋护坡技术具备省事、省工、适用于各种环境等特点，且对施工人员技术能力要求较低；三维植被网护坡技术在应用中以三维植被网为基础，由于三维植被网能够较好顺应地势、质量较轻，且具备优秀的地面贴服能力，配合错综复杂的网包，三维植被网护坡技术便能够有效减少雨水的冲蚀，固定边坡上的草种和土壤，风雨的能量也能够通过具备透气性和不平整性特点的网包实现降低，边坡土体受到的侵蚀自然能够顺利减缓。此外，三维植被网还具备优秀的加筋作用，边坡的抗冲刷能力可由此进一步提升[4]。

2.客土喷播护坡技术

通过专用的机械设备，客土喷播护坡技术能够形成客土团粒化结构，并在混合一定纤维后将混合物喷射到边坡上。在纤维的支持下，客土喷播护坡技术的应用能够使边坡表面形成多孔稳定结构土壤层，边坡稳定性能提升、水土流失防止均可由此实现[5]。客土喷播护坡技术在应用中需要均匀混合水分、种子黏结剂、土壤稳定剂、土壤改良剂、草种肥料，并重点关注喷播基材、保水剂用量确定、黏合剂用量确定、挂网、草种选择等要点。一般需保证喷播厚度控制在10cm～20cm，并基于环境特点、土壤水分、季节确定保水剂用量，基于客土与坡面黏结性能的黏合剂用量确定、基于设计间距的挂网施工、基于当地环境特点的草种选择也不容忽视，为利用草种的互补性，应尽量选择混播作业，客土喷播护坡技术的实用性可由此进一步提升。总的来说，客土喷播护坡技术具备可机械化施工、能够防止种子流失、投资较少、可适用于各种坡面等优势[6]。

（二）土工合成材料结合植草防护技术

土工织物合成护坡技术属于较为传统的护坡技术，而通过与植草防护相结合，土工合成材料结合植草防护技术因此诞生。通过结合植草绿化与土工合成材料，植草边坡的防护能力可大幅提升，公路边坡防护要求也能够较好满足[7]。土工合成材料结合植草防护技术的应用具备施工速度快、工业化程度高、造价低等优势，同时具备较为优秀的过滤作用、隔离作用、排水作用、防渗作用、加筋作用、防护作用，该技术在抗变形复原性、抗冻胀性、易修复性、大规模工业化生产、立体防护体系构建、生态环保效益、较少的石料依赖性等方面的表现同样较为优秀。值得注意的是土工合成材料结合植草防护技术并不适用于所有公路边坡，仅能够用于自身较为稳定的边坡，为满足多级高边坡防护需要，技术应用可结合土工格室植草防护、圬工防护等方式。此外，土工合成材料结合植草防护技术的应用还需要考虑不同地区的环境、气候差异，以此选择对土质要求不高、气候适应能力较强、抗虫害、耐旱、茎干低矮、根系发达、无需管理养护、生长速度较快的草种，并配合采用草籽混配直播、乔灌栽植等方法[8]。

（三）植生混凝土护坡技术

作为近年来新兴的绿色环保护坡技术，植生混凝土护坡技术同样可较好服务于公路护坡生态防护，该技术可细分为植生型多孔纤维混凝土技术、可净化水质的植生混凝土砌块技术、抗冲刷型植生混凝土技术。植生型多孔纤维混凝土技术具备强度和耐久性较高、空隙率较高、现场浇筑等特点，这使得其拥有较好的绿化和水土保持功能，且能够较好抵御较强降雨的冲刷，方便施工和养护。在植生型多孔纤维混凝土技术支持下，混凝土中可直接生长植物，该技术的应用需围绕床基、多孔混凝土、承载被面、植被展开；可净化水质的植生混凝土砌块技术同时拥有净化水质和护坡的能力，由透水混凝土与钢纤维薄壁构件组成，具备质量轻、强度高、适宜植物生长、更换简单、便于维护等特点；抗冲刷型植生混凝土技术具备易施工、成本低、可控雨水入渗、可防雨水冲刷、更好贴合地面等特点，这使得其能够较好服务于边坡植被绿化，配合空心砌块形式，公路边坡生态防护可更好地得到满足[9]。

（四）技术对比分析

附表1对常用的公路边坡生态防护技术开展了针对性对比，公路边坡生态防护技术的具体选用可基于该表，并结合实际环境和工程特点。

三、实例分析

（一）工程概况

以某地高速边坡防护工程为例，工程位于南亚热带季风气候区，年平均气温为21.8～23.5℃，年均降雨量为2100mm，最大、最小降雨量分别为3384.5mm与1045.2mm，最大日雨量为398.5mm，区内植物发育，森林覆盖率高。公路沿线主要以低山丘陵、岩溶溶蚀准平原、河谷平原侵蚀堆积地貌为主，存在岩溶与土洞、崩塌、软土、高液限土。开展针对性的沿线工程地质特征与评价，工程计划开展软土加固处理、处置路基基底高液限土，同时可确定岩溶溶蚀准平原区的路基属于欠稳定地层，因此需开展针对性处置。对于高填深挖路基工程，需采用锚杆喷射砼、锚索框架梁等措施进行不稳定边坡处置，并同时进行边坡的坡面防护高边坡设计施工基于信息化施工与动态施工展开。

（二）边坡生态防护体系设计

工程针对性开展了填方路基与挖方路基的边坡防护设计，边坡绿化工程设计也受到了重点关注。填方路基边坡防护设计主要采用挡土墙支护、浆砌片石护坡、人字型骨架植草、三维网植草、喷播植草。对于一般填方路基边坡，骨架植草防护形式用于8.0m以上边坡填土高度，三维网植草防护用于3.0～8.0m之间的边坡填土高度，喷播植草防护用于3.0m以下的边坡填土高度。采用培土植草防护土路肩，喷播植草防护用于护坡道、边坡平台；挖方路基的边坡防护设计采用加固及支挡等工程措施、骨架护坡植草、客土喷播植草、CF网植草、喷播植草。对于土质边坡，骨架护坡植草防护用于8m以下的挖方边坡分级高度，CF网植草防护用于6m～10m间的挖方边坡高度，喷播植草防护用于小于6.0m的挖方边坡高度。对于土石二元边坡，挂网客土喷播植草防护用于下部岩质边坡，骨架护坡植草防护或三维网喷播植草防护用于上部土质边坡。采用挂网客土喷播植草防护用于坡度较陡的边坡及风化较为严重的岩质边坡，采用锚杆格梁加植草防护用于欠稳定的岩土边坡，采用锚杆系统+植草防护用于不稳定岩质边坡[10]。

边坡绿化工程设计主要围绕喷播植草、CF生态网植草、三维网植草、客土喷播展开。喷播植草防护需首先完成坡面整平，并依次进行喷播、无纺布加盖、前期养护，需选择不存在病虫害的植物种子，为保证草种质量，还需要注明生产单位、产地、品种，选择的植物还需具备茎干低矮、根系发达、抗病虫能力强的特点，并在均匀拌合肥料与草籽后进行种植；CF生态网植草防护需首先处理地表，并在地表上撒布营养土，并依次开展草籽的液压喷播、挂CF网、固定、盖防护膜，揭膜需在初期养护完成后进行。在具体施工中，需保证坡面稳定、平整、顺直且不存在杂物或石块，超过10cm的凹进或凸出也需要针对性处理，CF网表面的营养土撒布厚度应控制为2cm，并采用专用机械设备，保证相邻网之间拥有最低为20cm的搭接宽度，U型铁线的无纺布固定也需要得到重视；三维网植草防护需在整平坡面后铺设三维网，并加盖一定厚度土层，以此开展针对性的播种和养护。在具体施工中，杂物与块石的清除、客土的及时回填、基于矩形沟槽的三维植被网稳定控制、网面平整无褶皱、U型钉固定、防止悬空等要点也需要得到重视，配合多次分层覆土、草种的合理选择、初期养护的加强，即可更好服务于边坡生态防护；客土喷播防护需在完成坡面平整后打锚杆并加盖金属网，随后即可进行草种喷射、无纺布加盖、初期养护，需重点关注坡面与基材混合物的自然结合，正方形布置的锚杆需灌注M30水泥砂浆，并挂双扭结六边形镀锌铁丝网。基于基层和表层进行喷植层划分，在表层放置种子，洒水、补播、病虫害防治等养护工作也不容忽视。

综上所述，公路边坡生态防护需关注多方面因素影响。在此基础上，本文涉及的设计原则、基本设计路径、植物护坡技术、土工合成材料结合植草防护技术、植生混凝土护坡技术等内容，则提供了可行性较高的公路边坡生态防护路径。为更好地服务于公路边坡生态防护，防护效果与经济性的权衡需要得到重视，各类新型公路边坡生态防护技术的积极应用也应成为业界关注的焦点。

附表1 公路边坡生态防护技术对比