山区公路挖方边坡防护样式选择与生态景协调性的设计

2023-06-30傅华盛

交通科技与管理 2023年11期

傅华盛

摘要文章旨在探讨山区公路挖方边坡防护样式选择与生态景协调性设计之间的关系。通过对南部山区车谷线、王崇线等防护样式和现状数据的分析，发现采用生态绿植防护和工程防护相结合的模式已成为山区公路挖方边坡防护的主要趋势，并且在不断朝着多层次、多类型和多功能的方向发展。因此，在山区公路的建设中，应灵活选用适宜的防护方案，以确保路基稳定和通车路段安全可靠，并提高沿线景观的协调性。

关键词边坡；设计；生态景观

中图分类号 U417.1文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）11-0054-03

0 引言

近年来，浙江省大力发展山区和农村公路建设，而在山区地带新建或改造既有公路时不可避免地要对路侧山体进行开挖或新增防护设施，从而给周边环境带来一定的影响。山区公路，尤其是穿村、通景路段的山区公路建设过程中对挖方边坡选取不同的防护形式，会对周边既有景观造成较大影响，因此，在确保安全、经济的前提下选用最协调周边环境的防护形式愈发得到建设业主、设计单位、沿线村民等的重视[1]。

1 山区公路边坡防护设计的重点、难点

边坡防护工程是保证路基稳定，改善环境景观，保护生态平衡的重要设施，应按照“安全、耐久、美观、多变、经济”的原则、针对当地气候、水文、地形、地质条件等情况，从安全、经济、可靠的角度出发确定防护方案，并与周围环境景观保持协调。山区公路在挖方边坡处置时往往对工程造价、施工场地位置、施工工期、土石方处置、全寿命周期便捷化管养等至关重要。

1.1 工程造价

工程造价的经济性一直是制约公路尤其是山区公路建设、管养的重要因素之一；针对山区公路周边交通状况相对较差的现状，为便于全寿命周期协同管养，在设计初期，就应该重点关注山区公路所处位置、地质条件、潜在风险和二次改造难度等方面，着重在当次设计中选用最安全、可靠、经济的设计方案。

1.2 施工工期与场地位置和保通要求

山区公路，尤其是偏远山区的农村公路，老路边坡处置时往往需要考虑处置位置的施工条件和通行状况；在确保公路沿线通行安全与顺畅的前提下，对既有公路进行边坡整治时，原则上不得中断交通或不可长时间中断交通[2]。因此，在设计阶段，应充分考虑边坡位置的地理条件，对能绕行、分流、保通等多方面进行充分论证后，因地制宜选取合适的方案，应尽可能避开大开挖、影响范围大和可控性相对较差的方案，避免对周边居民、车辆、行人等造成不利影响。

1.3 土石方等弃方利用或外运

根据山区公路路侧边坡岩质情况，选择不同的防护方案将影响整个边坡处置过程中对开挖工程量，在设计阶段应充分考虑路基、路面及周边建设工程的情况，尽可能采用少开挖的方案，将项目对周边弃土场堆砌场地选择、废方外运带来的经济成本与运输风险以及对自然环境的破坏面的影响降至最低[3]。

1.4 全寿命周期养护

山区道路边坡设计和施工完成后，随着公路的运营，路侧挖方边坡的使用状况势必会随着时间的推移而发生变化，公路管养部门需对既有使用中的挖方边坡进行管理和养护[4]。

2 山区公路边坡防护失稳常见原因分析

公路边坡失稳的原因千差万别，但是归纳省内外各大设计院和学术专家的理论研究以及行业翘楚的经验分析，基本上都与项目所处位置的自然条件、地形地貌有直接关系，主要汇总为以下几方面：①挖方边坡岩土体节理的发育，在风化作用的影响下，导致边坡坡面岩土的各项物理力学指标值下降，强度大幅度地降低，引发坡土坍塌或滑移。②前期处置阶段对边坡位置的岩土体性质分析不够深入，导致长距离坡面处置时存在多种类型的岩土特征，地勘孔布置不够密、对岩样分析不够细致等导致局部边坡失稳定，继而带动整个坡面出现病害。③施工或管养阶段在边坡开挖完成后并未进行下一道工期的防护和管养，导致临时处置后的坡面期经历暴晒或降雨蓄水，在外界自然环境的各类因素的不间断影响下发生失稳现象，引发边坡病害。④既有挖方边坡经历强降雨、梅雨之后坡面中被渗入了水分，对边坡岩土体的自重产生了较大的负荷，增加了边坡的下滑力和向外推移的滑动力等。

3 生态协调防护+工程防护的案例分析

对于柯桥区南部山区公路既有的挖方边坡防护类型主要有：①SNS柔性防护网；②TBS绿植防护网；③框格锚固防护；④清理坡面后光面防护；⑤护面挡墙加挂网防护等类型。根据历年来对柯桥区公路建设与水毁、应急抢修等工程的设计经验对现状几个较为典型的山区公路挖方边坡进行现状分析。

3.1 车谷线、王崇线等南部山区边坡防护现状

王崇线地处柯桥區南部山区，是柯桥区王坛镇至嵊州市崇仁古镇尤为重要的一条美丽乡村公路。根据现场踏勘，王崇线K6+750左侧路段路基外侧约15 m，原经过SNS防落石防护（边坡坡率约1∶0.5），坡顶未设缓坡（但已到山顶）。因强降雨，局部坡顶原表面松土溜坡蓄水、岩面裂隙发育破坏了上部SNS防御系统。边坡底部的现状系采用埋石混凝土挡墙防护进行支挡，调查发现存在墙身混凝土风化、缺乏泄水孔、部分护面墙块石外露等情况。

3.2 柯夏线、钱茅线等西南片区边坡防护现状

2016年柯桥区柯夏线和钱茅线改造工程中，针对柯夏线K8+656柯夏线上香林景区入口—柯夏线终点（K11+030）与钱茅线相交处，以及钱茅线（K18+276）钱茅线与柯夏线交叉口—K27+780钱茅线与双棠公路交叉口进行了改造设计。

经过现场调查及历年管养经验的分析，发现柯夏线和钱茅线段山体整体以强风化岩质地质为主，部分路段带有稳定性土质地质，发生边坡失稳的主要原因为挖方边坡处软岩或潜在浅层坡面破坏导致整个坡面受损。

3.3 平王线、下双线等南部近郊片区边坡防护现状

下双线地处柯桥区南部山区，是柯桥区王坛镇至嵊州市三界镇尤为重要的一条美丽乡村公路。该次挖方边坡现状分析段下双线位于平水镇与王坛镇交界处。

根据现场踏勘，下双线K15+500左侧路段路基外侧约10 m高的挖方边坡存在坍塌现象，挡墙坍塌范围约为40 m，边坡底部裸露岩石风化程度较高，且經现场仔细调查分析，发现主要原因为边坡6 m以上部分覆土松动、既有边坡无截水、排水系统等导致整个边坡坡面含水引发坡体出现塌落。

在边坡现状分析、处置的设计过程中，主要通过稳定计算分析，针对路堑边坡存在失稳可能的路段，在地形条件许可的条件下，尽量采用放缓坡率的方法以减少边坡加固数量。对于因地形条件限制而无法放缓坡率的局部路段，设计采用长系统锚杆、主动式落石防护网系统、增设乱插花、仿干砌护面挡墙等加固措施进行综合治理；另外，积极做好地表水的截、防、排水系统及地下排水系统的排水设计[5]。

稳定性好的边坡（稳定系数1.2以上），采用TBS、方格植草防护等，其中以植被生态护坡绿化为主。

欠稳性的边坡（稳定系数介于1.0～1.2之间），增补支挡加固或经刷坡放缓处理，使稳定系数提高到1.2以上。

稳定性较差的边坡（稳定系数小于1.0），必须增加支挡加固工程如挡墙、锚杆框格植被防护或放缓边坡坡率或两者相结合等工程措施保证边坡稳定。

上述几个典型案例的挖方路段边坡根据不同的山体石质、边坡率等情况，经稳定分析判定后，采用不同的坡面防护措施。

（1）根据王崇线和车谷线边坡所在位置及存在问题的原因进行综合分析，推荐采用“护面挡墙+SNS”的形式进行防护。具体见图1。

用地受限、需增加挖方边坡坡体稳定性的路段，需要采取收缩边坡坡脚措施，可以采取“乱插花”型浆砌块石挡土墙、格宾加筋生态边坡以及吉奥钢筋生态挡土墙等3种方案。

根据王崇线和车谷线自身工程项目线形优美和路侧环境多样化的特点，通过采取仿古、做旧工艺的护面挡墙的处置措施来提升边坡防护的效果，使其与沿线景点及自然风景带相得益彰。充分考虑所在公路在乡间木屋山居和崇山峻岭中穿越的特征，通过增设乱插花挡墙+主动防护设施增加公路路侧的景观[6]。

（2）针对钱茅线和柯夏线段挖方边坡整体性好，石料缺乏、岩层较好的实际，在设计时考虑利用锚杆（索）的预应力对边坡进行主动防护，锚固端要求设置于较好的岩层上，锚头直接锚于格梁上，格梁采用钢筋混凝土现浇，框格内厚层基材进行坡面复绿或可培土植草灌，起到绿化和保持水土的作用；并在框格上设置导水块，减少水流对坡面的冲刷，坡率不陡于1∶1.0进行设计。

（3）在结合地质资料的前提下，下双线按土石混合边坡考虑，推荐采用“SNS主动防护+TBS/厚层基材”综合防护；边坡坡率为1∶0.75，对坡面按坡率刷坡后进行边坡清理（对松动、碎落物等要求清除）后，采用锚杆固定三维网以确保整个边坡防护网的牢固性和耐久性，再进行TBS进行复绿以保证路侧生态环境的美观与协调[7]。

4 生态协调防护+工程防护的应用

边坡防护在岩土结构稳定、满足安全要求的前提下，提倡“不见土少见石，适应地形、保持原样，披上绿衣”的防护设计理念，坚持刚性结构与柔性结构相结合、多层防护与生态植被防护相结合的方法进行边坡治理，从环境保护和视觉质量上考虑防护措施的选择[8]，条件许可时，应优先考虑植被防护，并充分考虑防护措施与公路景观的协调以及防护措施自身的协调等。不同类型挖方边坡防护组合形式分析见表1。

（1）对于现状已经十分稳定的石质边坡尽可能不改变原貌，不对其进行人为防护。推荐采用光面爆破的技术对边坡进行清理坡面、削坡处置施工，确保可以充分展示裸露岩体原有的结构、纹理、质感等，凸现山区公路的自然美。

（2）对于较陡的边坡或不稳定的边坡，推荐采用锚杆（索）格梁进行防护，结合厚层基材/TBS绿植进行坡面绿化，格梁内亦可培土植草灌。

（3）对于坡面崩塌、风化剥落、溜塌、塌落类挖方边坡，推荐采用SNS主动防护网+TBS绿植结合的方案进行景观提升。

（4）对于能够自稳、不陡于1∶0.5、表层风化破碎的硬质岩切方（或自然）边坡推荐采用护面墙+SNS主动防护网，上部SNS主动柔性防护中可结合TBS综合使用。

5 结语

通过历年来不断地摸索和实践应用，在柯桥区内的山区公路挖方边坡防护形式已渐渐地采用了生态绿植防护和工程防护相结合的模式，从单一的形式向多层次、多类型、多功能方向发展，在达到边坡安全防护的同时，将山区公路与路侧的自然环境融为一体，提升道路景观协调性。

综上所述，在山区公路的新建和改造中，针对挖方边坡的处置中，为了更好地将边坡的安全、经济与周边环境相融合，应尽可能地选取生态绿植+工程防护相结合的形式，以达到保护周边自然环境、美化沿线景观和提升公路品味的目的，为此对山区公路挖方边坡在景观协调性方面的研究与探索是十分必要的。

参考文献

[1]黄华，裴志勇. 山区公路的建设和发展[J]. 中华建设， 2019（17）： 98-99.

[2]单鸿飞. 公路挖方边坡防护形式的优化组合研究[J]. 工程技术研究， 2020（22）： 198-199.

[3]. 蒙礼超. 山区高速公路路基边坡防护方案比选分析[J]西部交通科技， 2023（2）： 58-60.

[4]张小毅，夏玉丹. 浅谈公路工程的边坡防护[J]. 工程技术·建筑， 2016（3）： 6.