公路边坡工程-生态复合防护技术应用分析

杨彦峰

(安徽省公路管理服务中心,安徽 合肥 230022)

0 引 言

公路边坡防护要同时考虑边坡稳定和与环境相协调两个问题,将工程防护和生态防护相结合是解决问题的最佳方案。工程-生态复合防护技术在稳定边坡的同时,能最大限度地恢复植被,与周边自然环境保持协调,其经济效益、社会效益和环境效益明显。

1 工程-生态复合防护技术概述

目前,我国公路边坡防护技术大体上可以分为两类,即工程防护和生态防护,两种方式各有其优缺点。工程防护措施在保证边坡稳定性、抵抗自然因素侵蚀方面效果较好,但存在破坏地貌和植被,造成水土流失,破坏生态及景观效果,以及造价高等缺点。生态防护措施可以有效避免工程防护的缺点,虽然开始时护坡作用较弱,但随着植物的生长、繁殖,固土护坡作用日益增加,一般施工1年后就能收到理想的护坡效果,但生态防护对坡面自身的稳定性要求较高,且一般适用于土质边坡,对于高陡岩石边坡,若不结合工程措施,植物难以附于坡面,无法起到护坡作用。以上两种公路边坡防护技术的实现原理见表1。

表1 工程防护与生态防护的主要防护功能实现原理

在公路边坡防护中,可以将工程防护与生态防护结合起来,采用工程防护保证边坡稳定,同时采用生态防护恢复植被,即利用工程-生态复合防护技术进行边坡防护。首先根据边坡自身的地质、土质及稳定性情况,考虑是否需要采用工程防护增加边坡的稳定性,再结合当地气候、植被、土壤等自然因素,采用生态防护技术进而达到生态效果。工程防护措施应能保证边坡稳定,为生态防护创造条件;生态防护措施应以达到生态效果为导向。

2 工程-生态复合防护技术的一般原则

在开展公路边坡工程-生态复合防护设计时,一般应遵循以下原则:

(1) 边坡防护应在保证边坡稳定的基础上尽最大可能追求生态效应。在技术经济合理的前提下,优先考虑工程-生态复合防护或生态防护,避免独立使用工程防护,将公路建设对环境的影响降到最小。

(2) 边坡防护的核心是“金脚、银顶、铜面”。金脚,即首先解决坡脚的稳定问题,对不稳定边坡,必须在坡脚位置采取较强的工程措施进行加固,避免形成整体滑坡;为保持美观,应采用矮挡墙等形式,并栽种植被遮挡。银顶,指在坡顶范围内,拦截可能对边坡产生冲刷的雨水等地表水,并在坡顶种植灌种草,减轻坡面冲蚀影响。铜面,指在边坡整体稳定以及地表水被拦截的前提下,根据实际优化设计,合理确定坡面的防护形式。

(3) 边坡防护设计,应根据当地气候、水文、地形、地质等情况,综合考虑边坡位置、高度、横断面形状、稳定性、排水、景观等因素,做到因地制宜,合理选择边坡防护形式。工程结构物应尽量突出植被景观,如果过多暴露,对生态景观效果不利,应采取措施使结构物少暴露或不暴露。

(4) 为很好地实现边坡防护的生态目标,应重点关注土壤与适应当地环境的植物选择及种植问题。应避免单一的绿化防护措施,其实际上是一种简单的群落结构,是一种退化的生态系统,可以采取草本、木本植物相结合的形式加速植物的演替,使植物与相邻地区生态契合,并融入地域性生态体系,减少后期昂贵的养护费用。

(5) 为保证公路边坡安全及生态效果,防护工程还应进行动态设计。由于公路工程路线长,沿线地质条件复杂多变,甚至存在勘察设计时未探明的地质情况,可以根据施工过程中发现的与原设计不同的特殊情况调整设计,而不是按照原设计一成不变地实施,这样有利于改进设计不足和工程顺利实施。动态设计方法为:施工前进行详细的地质勘察,摸清沿线边坡地质,对遇到的与原设计情况不同,原设计未勘察清楚的地质,施工监测数据异常或施工过程中出现的特殊情况,将工程实际情况反馈给设计单位,进而优化或修改设计,指导后续工程实施。

3 工程-生态复合防护的适用性

3.1 工程-生态复合防护的技术类型

工程-生态复合防护技术根据边坡的实际情况及地质、水文、气候等自然条件,可采用的组合形式有很多,根据防护措施的不同,可将工程-生态复合防护技术分为三类,具体如表2所示。

表2 工程-生态复合防护主要技术类型

(1) 坡面防护-生态防护复合技术。是指坡面防护与生态防护相结合的技术,根据防护形式,可分为两类:一类是采用混凝土块或浆砌片石作为框格,在框架内填土后再植草或铺设草皮,可称为框架植被防护;另一类是在可能失稳的边坡下部或局部利用圬工材料进行坡面防护,如喷射混凝土、抹面等,然后再进行坡面生态防护,又称为坡面圬工封闭防护。

(2) 坡面加固-生态防护复合技术。是指采用坡面加固措施的生态防护,如客土喷播、植被混凝土、植生袋法等,在生态防护开始之前或开展生态防护的同时,对不易植物生长的石质边坡,以及风化、破碎等失稳的坡面进行加固。

(3) 边坡支挡-生态防护复合技术。当边坡稳定性不足或出现滑坡、坍塌等情况时,应采取支挡工程来抵抗土体侧压力,使边坡保持稳定,再实施生态防护。常用的支挡加固有挡土墙、抗滑桩等。

3.2 工程-生态复合防护技术的适用性分析

本文简要分类说明工程-生态复合防护技术的施工工艺及其防护效果和适用性,具体见表3。

表3 主要工程-生态复合防护技术适用性分析

4 工程-生态复合防护技术的工程应用

4.1 五九路工程案例

五(溪)—九(华山)公路位于安徽池州九华山前山,是进出九华山的主要旅游公路,沿线地形复杂,山势雄伟,有许多深路堑及岩石边坡。九华山主体由花岗岩体组成强烈断隆带,边缘地区除部分为沉积岩外,外围山地由花岗岩为主的花岗闪长岩和沉积岩组成,易被冲刷侵蚀。

五九路边坡原设计采用多级浆砌片石护面墙方案,后经详细的技术经济比较,决定采用工程-生态复合防护技术。

(1) 在坡脚设置较矮的挡墙,挡墙顶部设置平台,培土绿化,栽种攀缘植物予以遮挡,如图1所示。

图1 坡脚防护措施

(2) 边坡坡顶范围内,采取截水沟及暗沟,拦截山上地表水,并采用暗管排水,如图2所示。

图2 坡顶防护措施

(3) 边坡坡面主要采用挂网植草的生态防护措施,同时在坡体上适当植入少量的灌木和乔木,与坡面植草协调配合。对局部稳定性较差的边坡,首先采取卸载、岩体锚固的措施处理,如图3～图6所示。

图3 清理危岩

图4 锚杆作业

图5 铺设镀锌铁丝网

图6 喷植生基材及植物种子

(4) 工程后期效果。该工程完工后,为了确保植被的成活率和实施效果,加强了初期养护。通过2年后的效果来看,工程-生态复合防护技术取得了明显效果,金脚、银顶、铜面的防护理念,以及草灌结合的植被形式,在保障边坡稳定的同时,减轻了工程对环境的影响,并与周边环境保持了协调统一,如图7、图8所示。

图7 前期养护

图8 二年后工程效果

4.2 蜀洪岭滑坡工程案例

蜀洪岭滑坡位于安徽省宁国市,路线以路堑形式从滑坡的前部通过,形成高18m、坡度58°～71°的陡坡,边坡发生多处拉张裂缝和较大范围的滑动,从而推动滑体前缘发生滑塌,大量的岩土体侵占路面,影响正常通车和行车安全。该滑坡长130m,宽115m,总面积约为15 000m2,滑坡体体积超过410 000m3。

该项目通过系统设计和动态设计,也采取了工程-生态复合防护技术,在坡脚处采取基础梁,在坡顶处设置排水沟和种植草灌木,在坡面设置预应力锚索肋柱,较好地处置了边坡滑坡情况,后期实施效果良好,如图9～图11所示。

图9 原边坡滑坡情况

图10 边坡防护设计

图11 工程实施后期效果

5 结束语

综上所述,本文根据工程实践经验,提出了公路边坡工程-生态复合防护技术,秉持“金脚、银顶、铜面”的防护理念,并根据边坡类型、高度、土质等具体情况,合理确定公路边坡防护的形式和实施要求,且分析了各种技术的适用性。提出了将公路边坡防护由工点静态设计改为系统设计和动态设计的理念,充分体现了边坡防护的灵活性及经济性。工程-生态复合防护技术有广泛的适用性。