摘要 隨著路網(wǎng)的不斷完善，公路建設(shè)逐步向丘陵和山區(qū)深入，路基邊坡防護(hù)問題也隨之出現(xiàn)。文章首先介紹了一般路基與特殊土路基邊坡的常見病害，并在此基礎(chǔ)上分析了其破壞的原因；然后針對工程防護(hù)、植被防護(hù)與綜合防護(hù)的特點(diǎn)及適用性展開討論，并對以上防護(hù)形式進(jìn)行了綜合對比分析；最后詳細(xì)介紹了路基邊坡防排水設(shè)計(jì)及土工格室防護(hù)的設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 公路路基；邊坡；防護(hù)設(shè)計(jì)；邊坡防排水

中圖分類號 U416 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）22-0157-03

0 引言

隨著路網(wǎng)的不斷完善發(fā)展，公路建設(shè)也向丘陵和山區(qū)不斷深入，路基邊坡防護(hù)問題也隨之出現(xiàn)。不同類型的防護(hù)技術(shù)具有不同的特點(diǎn)和適用性，不同地區(qū)、不同氣候條件也有其不同的需求。在公路建設(shè)時(shí)，無論是深挖的路塹邊坡還是填筑的路基邊坡，都對原有的生態(tài)環(huán)境造成破壞，打破了原有的水土平衡，因此在公路建設(shè)時(shí)，如何減少破壞、快速恢復(fù)平衡成為路基邊坡設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)關(guān)注和解決的問題。在公路建設(shè)的早期，針對邊坡防護(hù)常采用圬工材料和鋼筋混凝土進(jìn)行防護(hù)，比如各種類型的護(hù)面墻、噴錨、擋墻、防護(hù)網(wǎng)、抗滑樁等，此類防護(hù)雖可快速形成強(qiáng)度，穩(wěn)定邊坡，但造價(jià)較高，后期養(yǎng)護(hù)維修成本較高，耐久性也一般，而且其抵抗極端環(huán)境破壞的能力弱，多數(shù)的防護(hù)不能再種植植物，無法真正恢復(fù)原有的水土平衡，破壞了生態(tài)環(huán)境，而且還容易造成駕駛員的視覺疲勞[1]，引起安全隱患。因此，邊坡設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合固坡與生態(tài)，即采用工程防護(hù)與植被防護(hù)相結(jié)合的方式，在固坡的同時(shí)，恢復(fù)原有的生態(tài)環(huán)境。

該文以路基邊坡的常見病害為切入點(diǎn)，對病害的成因展開分析，分別介紹工程防護(hù)、植被防護(hù)與綜合防護(hù)的特點(diǎn)和適用條件，并從造價(jià)、養(yǎng)護(hù)、環(huán)境效應(yīng)等方面進(jìn)行對比，最后以土工格室防護(hù)為例對其設(shè)計(jì)要點(diǎn)展開論述。

1 路基邊坡常見病害及成因分析

1.1 邊坡病害

（1）一般土路基邊坡病害

普通地質(zhì)區(qū)的邊坡自身具有較好的穩(wěn)定性，但其坡面常年暴露在大氣環(huán)境中，在降水、日照、日夜溫差及季節(jié)變化等因素的作用下，改變了原狀邊坡土體的物理力學(xué)指標(biāo)。在降水的沖刷作用下，土質(zhì)邊坡被浸潤，抗剪強(qiáng)度降低，滑動面的抗剪能力減弱，造成表層或深層的滑坡。對于風(fēng)化程度較大的巖層邊坡，在溫差、干濕作用下出現(xiàn)膨脹收縮、干濕循環(huán)等情況，加深了風(fēng)化程度，表層巖石在降水作用下被沖刷剝蝕，最終導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。

（2）特殊土路基邊坡

特殊土地基包括黃土、膨脹土、軟土、鹽漬土、凍土等，此類土體對環(huán)境變化較為敏感，常見的病害以塌方與邊坡失穩(wěn)滑動為主。對于高邊坡地段，一旦出現(xiàn)滑坡，則會攜帶大量的巖土體，對道路或者邊坡下的其他障礙物造成巨大沖擊。

1.2 病害成因分析

（1）降水與地下水

水對公路的影響無處不在，其影響程度與水量、流速及作用時(shí)間有關(guān)。對于裂隙較為發(fā)達(dá)的巖質(zhì)邊坡，在降水的侵蝕和滲透下，巖石裂隙內(nèi)的細(xì)顆粒流失，裂隙間的連接減弱，坡體的受力發(fā)生較大變化，進(jìn)而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。一方面，由于地下水和地表水的浸入，導(dǎo)致巖土體的自重增加，另一方面弱化了軟弱夾層的抗剪強(qiáng)度，成為潛在滑動面。對于季節(jié)差異顯著的地區(qū)，路基邊坡在季節(jié)性的凍融循環(huán)作用下，也會造成邊坡失穩(wěn)。對于黃土地區(qū)，在集中的降雨期，邊坡極易被沖刷，導(dǎo)致護(hù)坡結(jié)構(gòu)下部懸空、脫落，出現(xiàn)沖溝與局部溜坡滑塌[2]。

（2）設(shè)計(jì)不合理

原處于平衡狀態(tài)的巖土體，在路基施工時(shí)打破了原有的平衡，如果設(shè)計(jì)的邊坡坡率或者加固方案不合理，會導(dǎo)致在建設(shè)階段甚至運(yùn)營階段出現(xiàn)滑坡甚至塌方，影響道路的正常使用。

（3）環(huán)境影響

邊坡開挖或者填筑后，采取合理的設(shè)計(jì)可確保邊坡的穩(wěn)固，但受到地震或周邊施工等影響，會改變了原有的穩(wěn)定狀態(tài)，從而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。

2 路基邊坡防護(hù)類型

為提高邊坡抵抗環(huán)境破壞的能力，應(yīng)不斷提高建設(shè)與運(yùn)營階段邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)的重要性，而邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)也在不斷更新，從單一的工程防護(hù)和植被防護(hù)向新材料與生態(tài)防護(hù)相結(jié)合的綜合防護(hù)發(fā)展，由封閉坡面阻絕與外部大氣的聯(lián)系向構(gòu)建開放式坡面防護(hù)發(fā)展，由單一固坡功能向兼顧固坡與生態(tài)恢復(fù)相結(jié)合的方向發(fā)展。

2.1 工程防護(hù)

工程防護(hù)主要針對邊坡的構(gòu)成要素（坡腳、坡率、坡高、坡面、坡頂）及附屬排水結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。工程防護(hù)主要是采用圬工材料或鋼筋混凝土，對坡面進(jìn)行封閉，以隔絕或減少大氣環(huán)境對邊坡的影響，減緩巖體風(fēng)化、土體沖刷，達(dá)到護(hù)坡的目的。根據(jù)邊坡情況，若邊坡穩(wěn)定則需進(jìn)行坡面防護(hù)，如不穩(wěn)定則需先支擋后護(hù)面。

（1）坡面防護(hù)

坡面防護(hù)常見的形式包括封面防護(hù)、護(hù)面墻防護(hù)、框格防護(hù)、防護(hù)網(wǎng)防護(hù)等。封面防護(hù)常采用水泥、石灰等無機(jī)材料對坡面進(jìn)行防封閉，防止雨水滲入造成淺表層失穩(wěn)，可采用抹面、勾縫等進(jìn)行表面灌漿，采取噴射水泥漿或者混凝土的方式進(jìn)行封閉，一般適用于緩坡的土質(zhì)邊坡及穩(wěn)定的巖石邊坡。護(hù)面墻防護(hù)，可采用干砌或漿砌的方式，將片石、塊石或預(yù)制混凝土塊滿鋪在自穩(wěn)的邊坡表面，起到防止地表水對邊坡的沖刷破壞作用，此類方式一般適用于輕微沖刷的土質(zhì)邊坡或風(fēng)化嚴(yán)重的軟巖質(zhì)邊坡?？蚋穹雷o(hù)，可采用現(xiàn)澆混凝土或者預(yù)制混凝土塊在穩(wěn)定的邊坡構(gòu)建各類形式的骨架網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，在框格內(nèi)部可植草或者鋪磚，起到減緩流速、減小沖刷的作用，一般適用于坡率小于1∶0.75的土質(zhì)邊坡及全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化的巖質(zhì)邊坡。防護(hù)網(wǎng)防護(hù)，一般采用柔性金屬網(wǎng)或鋼絲格柵網(wǎng)覆蓋于坡面進(jìn)行防護(hù)，根據(jù)防護(hù)作用的形式又可分為主動防護(hù)（結(jié)合錨桿）和被動防護(hù)（結(jié)合鋼柱形成柵欄），其適用于各種類型的邊坡，實(shí)際應(yīng)用中的邊坡坡率大于1∶0.3。

（2）支擋結(jié)構(gòu)

常用的支擋結(jié)構(gòu)有錨桿與錨索加固、擋土墻、抗滑樁等。錨桿與錨索通常結(jié)合擋土墻與抗滑樁、框架梁或者混凝土臺座聯(lián)合使用，巖土質(zhì)邊坡均可適用，必要時(shí)可對錨桿（索）施加預(yù)應(yīng)力，其施工簡單、施工速度快、施工靈活、造價(jià)相對較低，能夠充分發(fā)揮巖土體的自承能力，適用于放坡困難或者放坡工作量較大的高陡邊坡。擋土墻防護(hù)是利用擋墻抵抗坡體的側(cè)向水土壓力，有重力式（衡重式）擋土墻、懸臂擋墻、扶壁擋墻、結(jié)合錨桿與土釘?shù)膿鯄安捎猛凉げ牧系募咏顡鯄?，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)因地制宜選擇適合的形式?？够瑯秳t利用樁穿過滑動體進(jìn)入下部的穩(wěn)定土層，利用樁身的強(qiáng)度抵抗滑動體的下滑，從而起到穩(wěn)定邊坡的作用[3]。

工程防護(hù)一般適用于不適宜植物生存的邊坡，如風(fēng)化嚴(yán)重、節(jié)理裂隙發(fā)育的巖層邊坡、碎石土邊坡或者不適宜植被生長的特殊土路基邊坡。

2.2 植被防護(hù)

植被防護(hù)適用于穩(wěn)定的邊坡，在其表面植草、鋪草皮或者采用草+灌+喬相結(jié)合的方式。植草和鋪草皮一般適用于低緩的邊坡，由于種類單一難以形成植物群落，使得其存活率較低，抵抗強(qiáng)降雨能力弱。草+灌+喬相結(jié)合的方式，可以彌補(bǔ)植草、鋪草皮的不足，發(fā)揮不同植物的護(hù)坡作用，對加固邊坡、防止沖刷具有較好作用。

2.3 綜合防護(hù)

綜合防護(hù)是結(jié)合土工材料、工程防護(hù)與植被防護(hù)的一種新理念的防護(hù)技術(shù)，主要包括生態(tài)防護(hù)、土工材料+植被防護(hù)，以及工程+植被防護(hù)。

（1）生態(tài)防護(hù)

生態(tài)防護(hù)是對植被防護(hù)的一種改進(jìn)，目前常見的有水力播種、客土噴播、TBS厚層基材噴播、CBS植被混凝土噴播。此類防護(hù)可在維系自身特性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)能量流動與物質(zhì)循環(huán)。

（2）土工材料+植被防護(hù)

利用植生袋、土工生態(tài)袋、土工布、土工格柵、土工格室、三維植被網(wǎng)墊等土工材料與植被防護(hù)相結(jié)合，利用土工材料的輕質(zhì)高強(qiáng)、整體性好、耐老化抗侵蝕能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在滿足邊坡穩(wěn)定的前提下，還能為植被生長提供生長環(huán)境，待植被群落穩(wěn)定后，與土工材料共同防護(hù)并加固邊坡。

（3）工程+植被防護(hù)

以工程防護(hù)形成骨架，在骨架間采用植被防護(hù)、生態(tài)防護(hù)或土工材料+植被，兼顧工程防護(hù)與植被防護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，在加固邊坡的基礎(chǔ)上提高邊坡表面的抗沖刷能力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)較好的景觀效果。骨架結(jié)構(gòu)包括現(xiàn)澆框架防護(hù)、錨桿（索）的框架梁。此外，還包括結(jié)合擋土墻、護(hù)面墻設(shè)計(jì)的綜合防護(hù)[4]。

2.4 防護(hù)技術(shù)對比

根據(jù)上述分析，將三種類型防護(hù)進(jìn)行對比分析，主要從機(jī)理、投資、養(yǎng)護(hù)、固坡穩(wěn)定性等各方面進(jìn)行對比，如表1所示：

單一的植被防護(hù)，成本較低，植被群落穩(wěn)定后對防止降水沖刷造成的水土流失具有顯著作用，灌木與喬木根系的加筋作用，對穩(wěn)定淺表層土體、加固坡面具有重要作用，但其早期未形成時(shí)，易出現(xiàn)成活率低，養(yǎng)護(hù)成本高，木本植物的根系劈裂巖土體，為地表水下滲形成通道。傳統(tǒng)的工程防護(hù)成本遠(yuǎn)高于植被防護(hù)與綜合防護(hù)，但其適用范圍廣、可快速穩(wěn)固邊坡，封閉表面。綜合防護(hù)則充分發(fā)揮工程防護(hù)與植被防護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，并避免了二者的不足，成本介于工程防護(hù)與植被防護(hù)之間，從長期看，在持續(xù)固坡護(hù)坡的同時(shí)，節(jié)省了后期養(yǎng)護(hù)成本，而對于采用土工材料的綜合防護(hù)，其耐久性更久、環(huán)保性更高。

3 邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 路基邊坡排水設(shè)計(jì)與施工

根據(jù)前文對邊坡失穩(wěn)成因的分析，降水與地下水是造成邊坡失穩(wěn)的主要因素，因此路基邊坡設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一就是邊坡的排水設(shè)計(jì)。對于路堤邊坡而言，其目的是快速排出路面地表水，降低地下水水位，以減少對邊坡的沖刷，而對于路塹邊坡，其主要防止坡頂?shù)乇韽搅鲗ο虏窟吰潞吐访娴臎_刷。地面排水系統(tǒng)包括截流槽、截水溝、平臺溝、邊溝、排水溝等，地下排水系統(tǒng)則有滲井、滲溝、盲溝、過水涵洞等，一般需要采用地面與地下排水相結(jié)合的綜合排水系統(tǒng)。排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要根據(jù)坡面匯流流速計(jì)算確定，并結(jié)合防護(hù)確定布置方式。

施工前應(yīng)平整邊坡坡面，確保排水系統(tǒng)的平整順暢，避免出現(xiàn)低洼蓄水。對于填方路基邊坡，應(yīng)控制填料的含水量，防止邊坡沉降造成排水系統(tǒng)失效。在施工階段，可以考慮設(shè)置臨時(shí)排水系統(tǒng)，盡快排出坡表水，以減少降水的下滲。

3.2 土工格室植被防護(hù)設(shè)計(jì)與施工

土工格室與內(nèi)部填充料形成高彈連續(xù)的覆蓋層，一方面減少降水的入滲，減緩坡面雨水的徑流流速，從而降低坡面被沖刷和侵蝕的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)在格室內(nèi)部種植植被，發(fā)揮其截排水、根系對土體的加筋錨固作用，達(dá)到對淺表層的綜合防護(hù)與加固。在分析其穩(wěn)定性時(shí)，可將格室、填土、錨桿作為結(jié)構(gòu)受力體系的一部分，其抗滑力學(xué)模型如圖1所示，F(xiàn)為坡表徑流沖刷力，JD為滲流力，G為自重，抗滑力的計(jì)算公式如下：

R=（Ra?Rb）cosφ+Rf+Rj/Kj （1）

式中，Ra——坡腳處的被動土壓力（kN/m）；Rb——坡頂主動土壓力（kN/m）；Rf——格室結(jié)構(gòu)與土體的摩阻力（kN/m）；Rj——錨釘?shù)腻^固力（kN/m）；Kj——格室焊接點(diǎn)的安全系數(shù)（一般取1.5）。

土工格室施工的關(guān)鍵點(diǎn)是格室焊接的質(zhì)量控制，施工前應(yīng)對焊接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行抽檢，一般百平方米抽檢≥5次。施工前應(yīng)對坡面進(jìn)行平整，避免凹凸不平造成土工格室應(yīng)力集中而導(dǎo)致焊接節(jié)點(diǎn)撕裂，施工時(shí)應(yīng)充分展開，并使用專用連接件進(jìn)行固定；格室的填料可采用人工或機(jī)械自上而下施工。植被的選擇應(yīng)因地制宜，選擇適合當(dāng)?shù)氐闹脖弧?/p>

4 結(jié)論

一般地質(zhì)區(qū)的邊坡以表層沖刷和淺表層的滑坡病害為主，特殊土邊坡病害一般為塌方和深層滑坡，并從降水、設(shè)計(jì)、環(huán)境等因素對病害的成因進(jìn)行了分析，分別論述了工程防護(hù)、植被防護(hù)與綜合防護(hù)的機(jī)理及適用范圍。經(jīng)過對比分析，綜合防護(hù)在發(fā)揮植被防護(hù)與工程防護(hù)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也彌補(bǔ)了二者的不足，具有較好的經(jīng)濟(jì)性和生態(tài)效果，是路基邊坡設(shè)計(jì)發(fā)展的重要方向。

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