公路路基设计中边坡防护技术的应用

文/ 甘超龙

如今，公路建设正在不断向着山区等具有复杂地质条件的地区推进。在这些地区进行公路工程建设难免遇到边坡问题，如果边坡防护不到位，就将可能导致边坡产生滑塌，严重威胁行车安全与沿线居民正常生活。因此，在实际的路基设计工作中，必须对边坡防护予以足够重视，在明确路基边坡实际情况与防护条件的基础上，严格遵循护坡设计各项基本原则，并选择适宜的防护技术措施。

工程概况与边坡防护条件

某公路处于山岭重丘区，有很多高填深挖段，填、挖方分别可达20m和30m，可见该公路工程施工的土石方量较大，难免给原地貌与植被造成破坏，而且高陡挖方边坡与岩质边坡表面的植被一旦遭到破坏便往往很难恢复，导致防护工程面临较大困难。若边坡防护与绿化不及时、不到位，将造成不同程度的水土流失，给自然环境造成破坏，使公路和周边自然环境无法达到和谐。除此之外，边坡防护与绿化不到位还会导致建设资金损失，使运营管养方面的成本与难度均明显增大。

路基边坡防护设计基本原则

公路路基边坡防护设计要遵循的原则为充分结合植被防护与工程防护措施，以此形成稳定可靠且有效的综合防护体系。首先要确定边坡属于哪种类型，如土质边坡或岩质边坡，然后要确定边坡坡高及坡率，通常情况下土质边坡易于采用植被防护措施，但当土质边坡较为贫瘠时，需通过采用适当的工程措施进行客土移植。

对于边坡失稳破坏现象，可分为深层与浅层两种，在实际的设计工作中，应先做出准确的判断。对开挖边坡而言，需在明确其坡高以后，确定适宜的坡度，这是确保边坡达到稳定的关键所在，必须引起设计人员的高度重视，具体可采用查表的方式预先确定一个坡度，再通过稳定性分析验证该坡度是否可行。

设计中边坡防护技术应用

植被防护

1.一般边坡

对于一般稳定性良好的填方边坡与挖方边坡，可采用以下植被防护措施：

三维植被网

该方法适用于稳定性良好的多种土质边坡，路堤边坡与路堑边坡均可使用，在该公路中主要在土石挖方边坡中使用，按要求坡率在1:1.25以内、坡高在8m以内。这项技术集合了植物防护与土工网两者的优势，属于复合护坡措施。当边坡表面植被覆盖率为30%及以上时，可承受小雨给边坡表面造成的冲刷，而当边坡表面植被覆盖率为80%及以上时，则可承受暴雨给边坡表面造成的冲刷。在植物生长到一定程度后，可抵抗6m/s的表面径流冲刷，可大普通草皮至少2倍。

骨架植物防护

以浆砌片石为骨架的边坡植物防护措施适用于坡比不超过1:0.75的边坡，包括土质边坡与强风化岩质边坡，能有效防止坡面被雨水冲刷、侵蚀，并能防止坡面上出现沟槽，使风化层土体充分发挥支撑作用。常见骨架形式主要有以下几种：拱形、菱形或方格与人字形。

简单来说就是将整个坡面分成多个采用骨架结构进行支撑的小块，采用的是分而治之的思想。该防护措施成型后形状规则，有良好的外观。待骨架中植物生长起来后，表现出很好景观效果。外部骨架作用是为外坡面提供良好支撑，以此作分割处理，会防止坡面产生大面积渐变，并消除牵引的影响。对于骨架的具体宽度与间隔距离，需根据工程实际情况确定并在施工中进行适当调整。当没有特殊要求时，骨架宽度一般为0.5m，间隔距离控制在2.0-3.0m范围内。坡面上的骨架需嵌入到坡体中，具体的嵌入深度以从表层松土中穿过并到达下部的坚实土层为准确定。当骨架埋深较浅时，会从坡面中部开始产生向上隆起，并不断向上或向下发展，最终使整个骨架发生破坏。

在该公路工程中，对于纵坡为1%，填高超过6.0m的路段，或纵坡小于1%，但填高超过4.0m的路段，设计采用拱形骨架；对于填高超过9.0m的路段，需采用三排拱形骨架。骨架立柱与护脚均为矩形砼预制块，拱圈为弧形砼预制块。

除此之外，在路基的纵向按照12-15m的间隔距离设置宽度为2cm的伸缩缝，并在伸缩缝中填入沥青麻筋，当基底土质有很大变化时，还需设置沉降缝，其设计要求与伸缩缝完全相同。

2.高陡边坡

对于高陡稳定性较差的填方边坡与挖方边坡，可采用以下植被与工程相结合的防护措施：

锚杆砼框架植草防护

对于稳定性相对较差且开挖深度较大的路堑边坡，需结合地质条件与坡高确定适宜的防护措施，按照使路基边坡保持稳定和改善路容，以及保证经济合理性的原则，建议采用该措施加以防护。该防护方法是现阶段以锚杆挂网喷浆技术为基础发展形成的新防护技术，在充分保留锚杆具有的主动加固作用基础上，发挥出采用浆砌片石作为骨架结构的植草防护措施的各项优点。在土质边坡与坡体中不存在不良结构面及破碎现象的岩质边坡中均可使用。该防护措施与多种形式可供选择，如锚杆砼框架与喷播植草相结合；锚杆砼框架、挂三维土工网和喷播植草相结合；锚杆砼框架、土工格室网和喷播植草相结合；锚杆砼框架、砼空心块与喷播植草相结合。

在该公路工程中，坡高超过10m与小于30m的挖深相对较大的路堑边坡设计采用锚杆砼框架、土工格室网与喷播植草相结合的防护措施。

其中，锚杆为非预应力全长黏结性锚杆，其保护层厚度应达到20mm以上，具体的锚杆间隔距离与长度要结合边坡地质条件确定，根据该公路工程实际情况，锚杆黏结长度需达到10cm，锚固角度需控制在10°-35°范围内，根据坡角确定锚杆和坡面之间的交角。骨架采用强度等级为C20的混凝土通过喷射而成，同时采用二级螺纹钢筋在坡面上进行锚固。在骨架框格内部采用植物生长基质与喷草籽相结合的防护措施，土工格网的网距为15cm×20cm，采用锚杆和锚固筋在边坡表面进行固定，其中，锚固筋的单位面积布置数量为1根，对于土工格网，其横纵方向2%应变条件下的抗拉力需达到20kN/m以上。

以上措施的优势为施工中可实现分层开挖与加固，使各级边坡施工都能保持稳定和安全。每完成一级边坡的开挖施工都对其进行可靠加固，然后再对剩下的边坡进行开挖施工。这样能防止边坡长时间暴露和导致土体应力松弛引起强度降低，破坏边坡结构稳定性等问题的发生。

预应力锚索框架地梁植被防护

该防护措施主要应用于稳定性较差且高陡的岩石边坡。这些边坡采用锚杆难以固定框架地梁，所以需改用预应力锚索，在固定框架的同时对坡体进行加固，之后在框架中进行植草防护。

该防护措施的应用应满足以下两项条件：其一，必须采用锚索进行加固；其二，边坡坡度达到1:0.5以上，但坡高不受限制。

该防护措施的具体施工方法为：结合工程实际情况确定锚索之间的间隔距离与锚索的长度，然后进行锚索施工，对其反力座进行浇筑；再在反力座混凝土的实际强度达到设计要求后，对锚索进行预应力张拉，钻设锚索孔洞，并浇筑框架地梁混凝土，将锚索张拉锁定后，在混凝土中埋设锚头，在成型的框架结构中喷射混合草种与种植基，厚度需达到格子梁高度-2cm，草种根据现场实际情况与气候条件选择。

在实际施工中要注意以下事项：对锚索反力座与框架地梁进行混凝土浇筑施工时，必须严格按照规范要求的方法实施，以保证工程质量；在条件允许的情况下框架地梁亦可采用预制件，但要注意和反力座与节点之间的连接，使底面与皮面达到密贴；在框架结构中进行混合草种与种植基的喷射时，应使喷射达到均匀。

柔性网防护

柔性网是指由钢丝绳、钢丝格栅、锚杆和钢柱制成的防护结构，能有效防止坡面产生风化剥落与崩塌落石。该公路因地质背景较为特殊，线路范围内存在很多石质边坡，在开挖后形成直接裸露的坡面。当节理裂隙发育有发生落石的危险时，应先将可能发生塌落的危石清理干净，然后通过设置柔性网加以防护。

柔性网防护措施主要具有以下特点：

强度高、韧性强、容易铺展，对坡面地形有良好的适应性，施工程序简单、快速；可降低施工给环境造成的破坏，使坡面上的岩土体保持稳定，为之后人工绿化实施提供方便。

通过对钢丝绳及钢丝的热镀锌处理，可延长使用寿命，在破坏时可通过更换少量部件恢复应有的功能。

除此之外，该防护措施属于开放性措施，可使边坡上的裂隙水与地下水均能自由排泄。在边坡表面覆盖一层钢丝绳还能防止边坡受到风化剥蚀，同时能避免对边坡表面原有地貌形态造成破坏，基本不会影响植被正常生长，为后续由人工实施坡面绿化奠定良好基础。

结语

综上所述，路基作为公路重要组成部分，其边坡稳定性与安全性直接影响整个公路的通行安全，所以在公路路基设计过程中必须对边坡防护予以足够的重视，根据路基边坡实际情况，采取适宜的防护技术，在保证路基安全和稳定的同时，使其与周围自然环境相协调。