公路边坡生态防护方法及其常见病害分析*

栗海军，刘 泽

（1.浙江交工金筑建设有限公司，浙江 杭州 310000；2.湖南科技大学土木工程学院，湖南 湘潭 411201）

在公路建设中，开山爆破、填挖施工会形成大量的裸露边坡，不仅使工程周边的生态环境受到破坏，而且这些边坡普遍存在冲刷侵蚀、水土流失、局部滑塌等现象，因此边坡防护设计是公路工程设计的主要内容之一。

近年来，随着绿色交通建设理念的不断深入，边坡防护已经由过去只注重安全的圬工防护转变为安全与生态并重的生态防护，先后发展了诸如人工植草、液压喷播、厚层基材喷播、植生毯、生态棒、框格间植草等多种生态防护技术。许多学者和工程技术人员对这些防护方法的作用机理进行了深入的研究，使不同水文地质条件下的边坡都可以得到有效绿化[1-3]。但这些方法各有优缺点，为了更好地开展边坡生态防护，文章在大量现场调研的基础上，分析总结了公路边坡常用的生态防护技术的优缺点，为今后公路边坡的生态防护设计施工提供了参考。

1 公路边坡防护分类

边坡稳定性是岩土工程的典型问题之一，其失稳与病害产生机理非常复杂，影响因素也众多。就其表现形式和防治方法而言，可分为两类：一是边坡自身稳定性不足，可通过稳定性验算后采用放坡、加固、截排水等措施进行处治；二是边坡自身稳定较好，病害的发生主要是由于边坡裸露，长期受到自然风化侵蚀作用，坡土土颗粒强度降低，当降雨时出现坡面水土流失、局部溜滑现象，一般可通过坡面防护（植被防护、工程防护）进行处治。目前，公路边坡防护方式也有很多，总体上可分为三类：一是采用块石、片石、混凝土等材料对坡面进行封闭防护的圬工防护；二是采用人工或机械方法增加坡面植生基质，使坡面生长出草本或灌木植物的植被防护；三是工程防护与植被护坡相结合的组合防护，即将用于边坡支护的框格梁、浆砌骨架与植被防护相结合。这三类防护方式中常用的方法如图1所示。近年来，随着国内对生态环境的重视，由于材料用量大、施工难度大而生态效果差，单纯的圬工防护在新建工程中已经很少了。而单纯植被防护要求边坡自稳条件较好，常被用于坡率较缓的地方。由于公路沿线地形复杂多变，且受工程投资与用地限制的影响，公路边坡一般都比较陡，在公路边坡中得到广泛应用的还是植被防护与工程防护相结合的组合防护。

图1 边坡防护方法分类

2 公路边坡常用的生态防护方法及其常见病害

2.1 锚杆框格间植草护坡

锚杆框格植草防护是在对边坡采用锚杆框格梁支护的基础上，采用人工培土、机械喷播、生态袋充填等方法对框格间的坡面进行生态绿化的边坡防护技术。锚杆框格植草护坡是一种将刚性工程支护与坡面生态防护相结合的边坡防护方法，目前在岩质路堑边坡的防护中得到广泛应用，具有支护强度大、边坡稳定性好、适用范围宽等优点。但锚杆框格梁施工难度大，施工过程中也可能出现一些病害。（1）支护结构施工周期长，边坡变形较大。锚杆框格梁的施工工序多，从钻孔、灌浆安装锚杆、坡面支模、绑扎钢筋到混凝土浇筑，工人往往都是在陡坡上作业，操作不便，施工效率不高，使得边坡开挖后需要较长时间才能完成边坡支护，使边坡卸荷后的变形充分发展，而且雨水侵蚀明显，可能大幅降低边坡的稳定性。（2）框格间的坡面抗侵蚀性较差。框格间的绿化室一般通过人工或机械喷播装土进行绿化，框格梁与坡面交界处可绿化性较差，容易受到雨水冲刷，引起水土流失，影响绿化效果，如图2所示。（3）结构长期稳定性较差。框格梁与原状边坡之间在雨水的长期反复作用下，容易形成掏空，导致框格梁悬空而发生断裂，甚至引起连锁断裂导致大面积破坏，如图3所示。

图2 框格间的水土流失

图3 锚杆框格梁的破坏失效

2.2 骨架植草护坡

骨架植草护坡是在坡面先用浆砌片石或混凝土制作外形呈人字形、拱形或菱形的骨架，再对骨架之间的坡面进行喷播绿化的防护方式，多用于边坡自稳能力较好的土质边坡或者严重风化的岩石路堑边坡（坡率不陡于1∶0.75）。当坡面受雨水冲刷严重或潮湿时，坡率一般要求缓于1∶1。骨架护坡的常见病害包括如下方面：（1）骨架施工难度大，工效低，边坡初期水土流失严重。骨架护坡的施工一般包括坡面开挖基槽、架设模板、浇注或人工砌筑骨架、坡面平整后回填细粒土、人工或机械喷薄植草等工序，施工过程中人工用量大、效率低、周期长，使边坡长时间裸露，受雨水冲刷后水土流失严重。（2）绿化室复绿慢，土体抗冲刷能力不够，使骨架悬空断裂。骨架护坡的绿化室多采用细粒土填充，抗冲刷能力较差，在雨水冲刷下，极易流失，出现骨架下方掏空现象，使骨架断裂。

2.3 厚层基质喷附法（TBS）

与土质边坡相比，公路岩质边坡缺少植物生长的水分、土壤，而且坡度一般在45°以上，坡面所形成的土壤容易受雨水和风的侵蚀难以保存，故使用播种、植草等方法种植的植被不易生存。因此，在岩质边坡生态防护中，厚层基质喷附法（TBS）是目前应用较广泛的生态防护技术。该方法主要由网和喷射基质构成，先在坡面铺设一层铁丝网，然后在坡面喷附一层结构类似于自然土壤且能够贮存水分和养分的植物生长所需的基层材料，基质为土添加营养物质、黏合剂等混合而成。这种方法使得岩石具备了植物生长所需的基础环境，使岩质边坡也能得到快速复绿，并可以有效缓解边坡岩体的风化。该方法目前主要存在的问题包括如下方面：（1）在施工过程中，轻视或忽视顶部及坡面的锚固，采用大量木质锚固件，强度不高且易腐烂，安全年限不足。网型多采用勾花网，强度较低，且很多质量低劣，不做防腐处理，在施工时就开始锈蚀。施工时负坡处通常将网截断，导致网面整体性不足，对坡面松石几乎无兜挂能力，坡面土体出现坍塌，如图4所示。（2）土体稳定性和抗冲刷能力不足。由于忽视锚固，网面整体性不足，变形较大，网对土层的稳固能力有限。土的抗冲刷性能主要通过添加数量极其有限的黏合剂等添加剂来改善，没有其他任何物理防护措施。在实际工程应用中，容易出现大面积土体滑落现象，影响边坡植被恢复情况，如图5所示。

图4 失效的TBS防护

图5 TBS防护下的坡面水土流失

2.4 生态袋护坡

生态袋护坡是通过将装满植物生长基质的生态袋沿边坡表面层层堆叠的方式在边坡表面形成一层适宜植物生长的环境，同时通过连接配件达到牢固的护坡效果。随着植物在其上的生长，进一步将边坡固定然后在堆叠好的袋面采用绿化手段播种或栽植植物，达到恢复植被的目的。生态袋护坡的主要问题包括如下方面：（1）排水性能。生态袋系统具有两层土工布，其中生态袋中的土体为经过夯实的土体，其渗透系数很小，因此需要在防护结构上按照一定间距布置排水管。但在降雨情况下，若排水管不能迅速排除坡体内因降雨入渗的水分，则极易导致过高的浸润线，从而导致土体软化，抗剪强度下降，最终发生滑坡事故。（2）抗老化性能。土工合成材料在紫外线下的抗光老化性能，至今还是一个难以预计的技术问题。因为土工布的抗老化受很多因素影响，如气候、水位变动、紫外线、降雨的pH值等，虽然生态袋的土工布采取了一些抗老化措施，但其长久性能并没有经受过历史的检验，使用时存在一定的风险。（3）抗火灾性能。对于生态工法而言，其最重要的优点是恢复绿化，营造自然生态的环境。但同时该工法也存在一个巨大的隐患，即野火。某工程生态袋护坡挡墙植被被野火烧毁后的情况如图6所示。该工程位于台湾云林至屏东高速公路，长约1000m，于2003年8月竣工，在2004年冬天发生大规模火灾，导致很多土工格栅局部断裂，生态袋被烧毁，最终该路段被迫重建。

图6 火灾后的生态袋防护

3 结束语

绿水青山就是金山银山，道路沿线的生态环境建设是今后工程建设的核心内容之一。结合边坡的水文、地质与气候条件，选择合适的技术开展边坡的生态防护是边坡设计的重要内容，但其效果的发挥不仅需要有效合理的方案还需要后期的施工、养护、管理等多方面的保障。文章在大量调研的基础上对公路边坡的常用生态防护技术及其病害进行了分析，可为今后公路边坡的生态防护提供参考。