公路边坡生态组合防护技术探讨

张伟斌

（山西路桥桥隧工程有限公司，山西 朔州 036000）

0 引言

公路路基边坡多位于未经开发的自然环境中，受公路工程施工影响，公路过境范围内的自然生态环境将受到较大的影响，尤其是公路路基填挖方施工对原有土体稳定性造成的影响，极易诱发严重的土体滑坡、泥石流等地质灾害[1]。

边坡生态防护技术不仅能够提高公路边坡的稳定性和抗冲刷性，同时有助于恢复因公路施工造成的局部生态环境破坏；目前，可用于公路边坡生态防护的技术众多，但防护效果存在一定的差异，为进一步强化边坡生态防护效果，本文在现有技术的基础上，提出了组合防护概念，即通过对多种生态防护技术的有机组合，发挥出不同防护技术的优势。

1 公路边坡生态防护机理分析

公路边坡生态防护主要依靠植被本身的根系作用和植被与构筑物之间的组合强化作用完成边坡加固，以下详细阐述两种加固补强作用的机理。

1.1 植被根系力学及水文效应作用机理

1.1.1 根系力学效应

随着植被根系的向内生长，根系可深入边坡土体内1.0～1.5 m范围内，植被根系可等效为打入边坡土体内的预应力锚杆，提高边坡土体的抗剪强度。此外，大量植被根系相互交叉，并在边坡土体内向外延伸，可等效为在边坡土体内部敷设了大面积的土工加筋材料，依靠根系的网结作用提高了边坡土体的多向稳定性。最后，植被根系在生长过程中可持续分泌黏性有机质，土体颗粒与黏性有机质充分混合后，土体颗粒间的黏结力明显增强，土体固结效果大幅提升[2]。植被根系的锚定及网结作用示意详见图1所示。

图1 植被根系锚定及网结作用示意图

1.1.2 根系水文效应

坡面积水下渗和水冲刷是造成公路边坡滑塌的重要诱因之一，坡面植被依靠蒸腾和虹吸作用能够消耗大量的坡面积水，从而抑制了积水下渗量和坡面冲刷强度，降低了边坡土体的孔隙水压力，提高了土体的抗剪强度[3]。此外，在强降雨天气条件下，边坡表面的植被起到了天然的雨水拦截和缓冲作用，削弱了水流对坡面的冲刷和侵蚀能力，植被残枝落叶与坡面土体充分混合后，能够大幅改善坡面土体的孔隙结构，进而加强了边坡整体的水土保持能力[3]。

1.2 植被与构筑物组合强化机理

植被对边坡的加固防护作用不仅体现在植被本身，其与工程构筑物组合后形成的防护加固作用则更加明显。考虑到植被生长具有一定的周期性和季节性，在植被刚栽种或越冬过程中，由于边坡植被的根系强度不足、坡面覆盖率较低，仅靠植被防护具有明显的局限性，无法满足既定的边坡防护和水土保持要求。通过植被与工程构筑物的组合防护，不仅可以弥补植被周期性和季节性的缺陷，还能发挥植被环保性、经济性优势，同时可以控制工程构筑物的劣化、风化进程[3]。目前，边坡工程中多采用“植被+混凝土框架”“植被+预应力锚杆”等组合形式，并已取得较好的工程应用反馈。

2 公路边坡生态组合防护技术分析

为了加强公路边坡的防护能力，充分发挥植被生态防护与工程构筑物防护各自的优势，进而达到边坡防护的综合性、可靠性、生态环保性及经济性等目的，本文基于边坡的形式特点，提出了具体的组合防护形式。

2.1 “混凝土框格梁+锚杆+三维植被网”组合防护形式

传统的生态组合防护技术多采用“混凝土框格梁+坡面草皮”或“锚杆+坡面草皮”形式，但对于部分地质条件较差的挖方路堑路段或坡率较大的填方路堤高边坡路段，上述生态组合防护技术的防护效果仍旧无法满足需求。为进一步提高坡面生态组合防护技术的可靠性，本文提出了“混凝土框格梁+锚杆+三维植被网”生态组合防护形式，最大限度发挥了生态防护与工程构筑物防护的自身优势。

以坡率较大的填方路堤高边坡为例，为了避免边坡受外荷载扰动而出现不同程度的滑塌病害，先对边坡坡面进行彻底的清表修整，保证坡面的平整性，依靠坡面搭设施工脚手架，根据设计图纸定位后钻孔、清孔，将锚杆打入孔道内并快速高压注浆，以坡面整体为对象，划分框格梁网格，现场支设混凝土模板，下入钢筋骨架后现浇混凝土形成一体框格梁。待锚杆内注浆及框格梁混凝土凝固后，在坡面裸露区域铺设三维植被网，相较于铺设草皮，三维植被网具有更强的土体固结能力，同时可大幅降低雨水侵蚀及冲刷作用对坡面土体的影响，且三维网还能发挥一定的坡面加筋补强作用[2]。“混凝土框格梁+锚杆+三维植被网”生态组合防护形式示意如图2所示。

图2 “混凝土框格梁+锚杆+三维植被网”生态组合防护形式示意图

2.2 “土工加筋材料+植草”组合防护形式

相较于上述生态组合防护形式，“土工加筋材料+植草”防护模式则适用于边坡稳定性良好或填方路堤边坡率较小的路段，该生态组合防护模式成本低廉，施工难度较低，应用范围更广。通过敷设土工加筋材料能够为植被生长提供一个更加稳定的土壤环境，植被根系的固定作用同时也增强了土工加筋材料与边坡土体的贴合性。“土工加筋材料+植草”防护模式优势如表1所示。

表1 “土工加筋材料+植草”防护优势

3 结语

公路边坡生态组合防护技术不仅发挥了植被防护与人工构筑物防护二者的优势，同时有助于恢复公路边坡的自然生态环境，生态环保价值更高。本文以现有边坡生态防护与人工构筑物防护技术为基础，在充分结合不同形式公路边坡特点后，提出了“混凝土框格梁+锚杆+三维植被网”与“土工加筋材料+植草”两种公路边坡生态组合防护模式，并指出了不同生态组合防护模式的应用场景，希望为完善和优化现有的边坡生态防护技术提供借鉴。