现阶段高挖边坡生态防护技术研究

□王云

现阶段高挖边坡生态防护技术研究

□王云

边坡防护；生态防护；风化；冲刷；完善设计；防治对策

高速公路建设在一定程度上会对生态环境产生影响。边坡的开挖破坏了原有的植被覆盖层，出现了水土流失现象和大量的次生裸地，加剧了生态系统的破坏退化进程，这些问题尤其是在生态环境脆弱的地区表现得十分明显。因此，如何建设精品工程，减少公路建设对环境的破坏，完善道路景观，尽快恢复自然生态系统，美化环境，保证高速、舒适、安全、生态的行车条件，成为目前公路建设的首要任务。在这种形势下，边坡的生态防护受到越来越多的关注。

生态防护作为环境工程与岩土工程相结合的产物，兼顾了环境与防护两方面的功效，是一种有效的护坡、固坡手段，达到了防护和环境保护的双重目的。

一、边坡防护

边坡防护通常分为工程防护和植被防护两种。生态防护就是工程防护与植被防护有机适当的结合，在确保边坡稳定性的前提下，采用合理的工程和防护措施，结合边坡的景观设计，充分利用地形、地貌资源，最大限度地减少对原始地貌的破坏，最大限度地恢复和保护边坡生态环境。

我国传统的边坡防护以工程防护为主，主要存在以下问题：开挖边坡植被恢复困难，影响边坡生态环境；大量采用工程防护，导致防护成本高、资源紧张，缺乏生机和美感；边坡绿化效果差，影响路容美观，且噪声大；工程防护主要强调的是强度和防护的功效，却忽视了环境的保护。受造价因素的影响，加之传统边坡防护治理措施存在的一些问题，生态防护开始在我国越来越受到普遍重视，并在不同的实验路段进行了行之有效的探索。

生态防护具有护坡、改善环境和景观三大功能。在工程地质条件复杂的山区修建高速公路，高挖边坡采用的生态防护主要有一些几种：植草护坡、三维植被网护坡、钢筋砼框架梁内填土植被护坡、预应力锚索框架地梁植被护坡和地梁植被护坡。

二、现阶段高挖边坡生态防护

笔者通过对四川省、陕西省内一些高速公路上现阶段采用生态防护的高挖边坡进行调查分析发现，采用工程防护的高挖边坡比生态防护绿化效果好，而且也达到了景观效果和环境保护的目的，但是仍然暴露出一些问题，最常见的主要有以下几点。

1.坡面局部风化破坏

通过调查大量采用了生态防护的高挖边坡，发现边坡或多或少地出现一定程度的局部风化破坏，有时坡面可见裸露的铁丝网。防护过后的高挖边坡经过长期风吹日晒，在各种自然因素和人为因素的共同作用下，由于干旱和覆土厚度过小，导致坡面植被较稀疏，三维植被网出现风化破坏，坡面可见绿色的残余网片（如图1所示）。

图1 坡面局部风化破坏情况

2.部分高挖边坡坡脚冲刷破坏

高挖边坡的坡脚在向上1～2米的范围内容易出现冲刷破坏。在降雨量较大的区域，坡脚冲刷痕迹较明显，细小的冲沟排列较密集，坡面上的植被防护有些已经丧失了作用，坡脚堆积一定数量的坡面冲积物。这类破坏主要出现在岩质边坡表层坡体较松散，坡脚没有进行必要的防护加固的地方，或部分桥台锥坡（如图2所示）。

图2 坡脚处的冲刷破坏情况

3.框架梁内填土的局部冲刷破坏

有的高挖边坡在防护时采用框架梁内挂铁丝网＋三维网防护。由于人为和自然因素的作用，在坡面植被成型之前，框架梁内部的填土部分就被冲刷淘空了，出现框架梁架空的现象（如图3所示）。此时，框架梁形同虚设，冲刷导致坡面凹凸不平，框架梁内部的绿色三维网风化，露出基岩面。

图3 边坡框架梁内的冲刷破坏情况

4.高挖边坡与桥台锥坡连接处的局部风化冲刷破坏

高速公路由于建设需要，会在路线上修建一些天桥。在有些人行、过街天桥的桥台锥坡与坡面的连接处两侧局部范围内，容易出现一定程度风化破坏，而且情况比较严重，坡面冲刷痕迹明显（如图4所示）。

图4 桥台锥坡连接处的风化冲刷破坏情况

以上这些破坏现象，只是出现在高挖边坡的局部小范围之内，具有一定的局限性，不影响边坡的整体稳定性和公路的运行，只是景观效果稍差。但总体上来说，采用生态防护的高挖边坡的防护效果还是很好的，值得在以后的工程实际中推广应用。

三、生态防护的原则

针对上述问题和边坡生态环保方面的不足，按照“建绿色生态通道，走环保之路，公路自然和谐相处互为景观”的思路，总结出目前高挖边坡生态防护的原则：稳定是根本、软硬防护结合、树灌草结合、经济美观环保。

稳定是根本，就是无论在何种情况下，防护都要确保边坡的稳定。软硬防护结合指的是硬性防护与柔性防护相结合，以防为主，兼顾绿化需要。树灌草结合，指在植物的选择上废除传统的单一植草观念，选择适合当地气候以及地质条件的植物进行目标植物群落设计。树灌草结合，即通过人工辅助建立适应当地环境的自然植物群落，乔木、灌木和草本植物有机结合，最大限度地恢复植被原始的生长环境，使边坡呈现形态各异的自然环境。经济美观环保，旨在通过提高生态环保处治的技术含量来达到最佳的经济和环境效益。

四、防治改善对策及注意的问题

对于高挖边坡的生态防护，除了遵循以上原则之外，建议在采用生态防护的前提下，还应重点从防护和排水两方面完善设计和施工。因为排水与防护息息相关，只有防护与排水相辅相成、恰当结合，才能发挥更大的作用。笔者认为，应从3个方面做好高挖边坡的生态防护。

1.加强高挖边坡防护

（1）采用三维网进行防护时，应保证高挖边坡的坡面上有足够的覆土厚度。足够的覆土厚度不仅能够防止坡面冲刷，固土保水蓄留草种，还能够防止三维网的风化，同时也会给植物的生长提供一个适宜的环境，促进植被繁荣。

（2）对于高挖边坡容易冲刷的一级边坡，应该因地制宜、有针对性地选取防护措施，尽量采取植被与工程防护相结合，不仅稳固坡面，还有利于绿化坡面。同时，加强对坡脚的防护，对坡脚进行工程加固，防止坡脚岩土体的风化脱落，并处理好坡脚防护与公路两侧排水沟之间的关系，保证排水畅通。

（3）加强桥台锥坡范围的防护，做好桥梁与边坡连接处的防护与绿化工作。设有渡槽、天桥或者下穿分离式立交的路堑边坡应沿路线方向两侧边坡一定范围设置护面墙，以确保桥台稳定。

（4）植被防护的草种应尽量选择乡土或本土植物，容易在当地生长、根系比较发达、茎矮叶茂的耐旱草种，并加强日常养护。同时，在选择坡面植被的时候，除了满足坡面植被的一些基本要求外，尽量选择有利于排水的植被，考虑坡面的植物排水。

（5）做好地质勘探工作，探明边坡的工程地质。防护之前，对于土质边坡高度超过20米、岩石边坡高度超过30米以及不良地质、特殊岩土地段，应进行个别勘察设计。重点加强挖方高边坡地质横断面的勘察，尤其是软弱结构面分布形态与路线关系、结构面力学特性，以及覆盖土层与下覆基岩的接触状态和斜坡度。对于不同岩层的交界处、软弱夹层等软弱结构面，以及容易发生滑坡的路段，应该采取特殊措施进行特殊处理，针对特殊路段做好防护工作。

（6）建设管理单位应聘请有关专家对技术人员进行相关施工技术专题培训，以提高施工水平。同时，加强养护，建立健全的养护管理体制，组织专业人员做好养护工作，对坡面植被及时洒水追肥、除草防病，保证坡面植被茁壮生长，防止干枯。

2.做好高挖边坡排水

（1）高挖边坡上的各类排水设施应相互衔接配合，并兼顾路面排水、路基防护、地基处理等进行综合设计，形成完善的排水系统。排水设计时应注意当地环境变化所造成的暴雨强度大、突发性强、破坏性大的特点，有针对性地进行设计。施工场地的临时性排水设施，应尽可能与永久性排水设施相结合。

（2）在坡面上因地制宜设置适当长度的截水沟，有效阻止上坡面因降雨形成的坡面径流对下坡面的冲刷。截水沟的形状、尺寸可以根据当地的降雨强度选择，在此基础上使设计尺寸稍微偏大，以满足突发的特大暴雨。

（3）做好高挖边坡的台阶排水，主要目的是排除边坡各级平台上聚集的坡面径流。及时将平台上的坡面雨水有序地排除，能够有效阻止台阶雨水下渗对边坡的危害，可在台阶上设置台阶排水沟，也可设置反滤层，或者填筑一些有利于排水的粒料，切断雨水的下渗通道。

（4）考虑在坡面设置泄水孔。可将坡面近似看作挡土墙，在坡面雨水集中、冲刷频繁严重的地方设置一定数量的微型泄水孔，作为导流通道，但需要处理好进出口段和坡面的关系。

（5）沿路线纵向做好纵向排水，使其与公路的其他排水设施相协调，进一步完善排水系统。可改变排水沟的纵坡，在满足最大降雨强度和长时间降雨汇流时间的基础上，提高纵坡0.5%，有利于排水。

（6）边沟采用浅碟形边沟。其为生态绿化边沟，不仅排水路容美观，且绿化效果良好（如图5所示）。浅蝶形边沟顶面附近加铺绿色三维网以加强生态边沟的抗冲刷能力，加铺绿色三维网后再采用液压喷播或者其他植草绿化。乐宜高速和永武高速都采用了浅碟形边沟，不仅排水效果良好，而且符合生态环保。

图5 生态绿化的浅碟形边沟设置形式与绿化效果

3.完善设计

除了加强防护和边坡排水之外，还应该完善边坡防护设计，做好以下几点。

（1）在边坡防护设计上，应该提前做好工程所在区域的暴雨资料收集工作，分析暴雨强度历时要考虑区域内的最大暴雨强度，注意当地环境变化的特点，并结合坡面雨水的特点有针对性地进行设计，防止出现设计缺陷。

（2）强调高挖边坡各类排水设施的设计和施工应密切配合，实行动态设计。

（3）合理布置高挖边坡的防护形式，做到因地制宜，有针对性。

（4）设计时，考虑高挖边坡的美化和绿化，达到生态防护的目的。增加边坡植物的种类，改善生态环境，促进植物的生长。

与工程防护相比较，生态防护兼顾了环境与防护两方面的功效，是新时期公路建设的提倡的新理念，符合全球气候变化下提倡环境保护的大趋势，改变了旧的筑路模式和设计原则，是今后边坡防护的一个发展方向。针对现阶段高挖边坡生态防护存在的一些问题，提出要合理应用边坡生态防护技术，总结高挖边坡生态防护的原则，指出要重点从防护和排水两个方面完善设计和施工，对该地区同类工程建设提供了一定的参考。

（作者单位：郑州市交通规划勘察设计研究院）

10.3963/j.issn.1006-8864.2014.1.023