浅谈公路边坡防护技术

赵彦贤 于可忱 孙建勋 周 磊

随着我国公路建设的迅速发展，公路工程各部分的建设工艺也日益先进，方式也越来越多样化。在保持公路路基的强度和稳定性、减少公路路基病害的发生、确保行车安全方面，公路路基边坡的防护具有重要的作用。

1 边坡的形成及破坏机制

路基边坡是由于地形的变化，道路设计标高与天然地面标高的相互关系不同，所出现的高于天然地面的填方路基即路堤、低于天然地面的挖方路基即路堑和介于前两者之间的半填半挖路基两侧的斜坡。由岩土体填挖而成的路基，改变了原地层的天然平衡状态，且暴露在自然环境中，长期受各种自然因素（尤其是雨水冲刷）的影响，岩土体的物理力学性质会发生较大的变化，引起岩土体变形、移动，破坏边坡的稳定，甚至导致一系列环境地质问题和生态环境问题，如崩塌滑坡、泥石流、土壤侵蚀和植被破坏等，因此，需结合当地水文、地质及材料等情况，采取有效措施，对各类土、石边坡进行必要的防护。

根据边坡土质类别、破坏原因和规模不同，主要破坏形式为溜方、滑坡、剥落和碎落崩塌4种。溜方是由于少量土体沿土质边坡向下移动所形成，即边坡上薄的表层土下溜，通常是由于降水、降雨等流动水冲刷边坡或施工不当而引起的。滑坡是指一部分土体在重力作用下沿边坡的某一滑动面滑动，主要是因土体的稳定性不足引起的。路堤边坡发生滑坡的主要原因是边坡坡度过陡或坡脚被挖空，或填土层次安排不合适等;路堑边坡发生滑坡的主要原因是边坡高度和坡度与天然岩土层次的性质不相适应。剥落和碎落是指边坡风化岩层表面，在各种外界环境的影响下使表层岩石从坡面上剥落下来的破坏形式。崩塌通常是指较大的石块脱离边坡表面沿坡面滚落下来。

2 边坡防护的设计原则

边坡防护的设计应遵循以下要点：

（1）“综合设计、就地取材、以防为主、确保施工”是边坡综合防护设计的基本原则。

（2）在对路基防护施工中应注意养护结合的原则，严格按照路基的设计标准进行施工，针对当地的气候条件特点，能就地取材的尽量地做到就地取材，减少工程的成本，对路基的防护材料的选择要综合考虑，不能为了节约成本而在防护上进行缩减。

（3）对路基进行防护施工中，要根据不同地质情况进行综合设计，在施工中首先要考虑好路面的排水问题，然后再综合相关因素进行施工，这样才能保证施工的质量，达到施工的目标。

（4）在防护的同时，要注意保护环境和创造环境，尽量采用适当的绿化防护方法来进行，使公路具有安全、舒适、美观、与环境相协调等特点。

3 边坡防护设计

公路路基边坡的防护主要有：一种是边坡的生态防护，所谓边坡生态防护是指单独用植物或者植物与土木工程和非生命的植物材料相集合的固坡措施；另一种是边坡的工程防护，它主要是利用堆砌混凝土、砖块或其它材料对边坡进行防护，是公路边坡防护的传统方法之一。目前常用的方法包括：浆砌片石、干砌片石、水泥混凝土预制块防护等。

3.1 生态防护

生态防护即采用植被护坡的方法护坡，植被护坡一般多采用在边坡上种植草、植树或铺草皮，以减缓边坡上的水流速度，利用植物根系固结边坡表层土壤以减轻冲刷，从而达到保护边坡的作用。

（1）种草防护，适用于边坡稳定，坡面冲刷轻微的路基边坡上。草籽应均匀撒布在清理好的土质坡面上，同时做好浇水、养护管理。路蜇较陡或较高时可通过实验，将草籽与含肥料的有机质泥浆喷射到坡面上，草的品种应适应当地自然条件，应选用根系发达有良好的固土和护坡效果、覆盖度大、密度大，多年生长易于管理的品种。种草坡面防护方法比较简单，能够美化环境而且所需成本相对较低，有较好的经济效益。

（2）植树防护，植树应在l∶1.5或更缓的边坡上，或在边坡以外的河岸及漫滩外。树种应选用能迅速生长且根深枝密的低矮灌木类。种植树木对公路边坡防护，公路绿化等有着重要的作用，但是树木的品种和种植位置及宽度的选择，应根据防护的要求并且结合当地自然情况来确定，施工时应注意季节。树种应采用耐寒、耐旱，容易成活的树种。

（3）铺草皮护坡，是在边坡铺设天然草皮的一种传统边坡植物防护措施，具有施工简单、工程造价较低等特点，适用于附近草皮来源较易，边坡高度不高且坡度较缓的各种土质及严重风化的岩层和成岩作用差的软岩边坡防护工程。由于其可以预先在选定的地点培植，需要时从培植地运至坡面铺植就能起到防护作用，还具有成坪时间短、护坡功能见效快、施工季节限制少的特点。但其前期管理难度大，新铺的草皮容易遭受各种灾害，往往达不到满意的边坡防护效果，而造成坡面冲沟，表土流失、坍滑等边坡灾害，因此，在新铺草皮养护期间，必须加强管理。

（4）三维植被网护坡，是利用植物结合三维土工网等工程材料对边坡进行加固。三维植被网护坡技术综合了土工网和植物护坡的优点，能起到复合护坡的作用。具有固土性能优良、消能作用明显、网络加筋作用突出、保温功能良好等特点。适用坡度较缓的各种土质、强风化岩石边坡。

（5）土工格室植草护坡，是指在展开并固定在坡面上的土工格室内填充改良土，然后在格室上挂三维植被网，进行喷播施工的一种护坡技术。利用土工格室为草坪生长提供稳定、良好的生存环境。采用土工格室植草，可使不毛之地的边坡充分绿化，带孔的格室还能增加坡面的排水性能。适用于坡度较缓的泥岩、灰岩、砂岩等岩质路堑边坡。

（6）喷混植草，是一种将草种、有机质、肥料、水泥、酸碱改良剂和土壤的混合物等通过混凝土喷射机喷附在岩石坡面上的边坡绿化方法，适用于所有开挖后的岩石坡面的绿化。尤其是坡面较陡、缺乏土壤母质、立地条件恶劣的坡面。

3.2 工程防护

（1）抹面护坡是将二合土（石灰、炉渣）、三合土（水泥、石灰、炉渣）或水泥砂浆均匀的摊在路基边坡，经压实，提浆、抹光后形成的一种边坡防护层。它适用于各种易风化但尚未严重风化的岩石边坡。常用的抹面材料主要有石灰浆等，抹面的厚度不宜超过30 mm，表层可涂软化点稍高于当地气温的沥青保护层，抹面防护使用年限为8～10年，高速公路路基边坡不宜采用抹面防护。

（2）喷浆和喷射混凝土防护。对坚硬易风化，但是未严重风化的岩石边坡，为防止进一步风化，可在坡面上喷射一层水泥砂浆，形成保护层，喷浆可用于高而陡的边坡，但所防护的坡面必须干燥和坚硬，地下水发育或成岩作用差的黏土岩边坡不宜使用，喷浆防护厚度不宜小于50 mm，采用砂浆强度不应低于M10，喷射混凝土防护的厚度不宜小于80 mm，混凝土强度不应低于C15，喷浆和喷混凝土防护坡面应设置泄水孔和伸缩缝。喷射混凝土法分为素喷法和锚喷法。素喷法为直接将高标号砂浆喷射在大致平整的岩面上，使坡面易松散的颗粒得以稳固，保证行车及行人的安全。它用于表层易松散的风化岩面。锚喷法，其工作原理是利用锚杆将滑动体固定在山体上，以锚杆约束山体的滑动，并在滑动体表面锚头上加挂钢筋网并喷射混凝土，在滑动体表面形成钢筋混凝土板体结构，这样可以将松散的岩石固定为一个整体，以达到彻底根治滑坡的目的。锚喷法适用于大部分岩石土和碎石土等地质结构山体和易产生滑坡地段，它可预防早期滑坡的产生。只要产生滑动的区域面积不很大，滑动层不很厚，都可以采用此方法。喷射混凝土护坡在具有重量轻、防止风化、施工简单等优点的同时，也具有费用高、厚度难控制等缺点。

（3）护面墙防护适用于防护易风化或风化严重的软质岩石或较破碎岩石的挖方边坡以及坡面易受侵蚀的土质边坡，边坡不宜陡于1∶0.5。护面墙类型应根据边坡地质条件确定，窗孔式护面墙防护的边坡不应陡于1∶0.75，拱式护面墙适用于边坡下部岩层较完整而上部需防护路段，边坡应缓于1∶0.5，单级护面墙的高度不宜超过10 m，并应设置伸缩缝和泄水孔。护面墙的基础应设置在稳定的地基上，埋置深度应根据地质条件确定：冰冻地区，应埋置在冰冻深度以下不小于250 mm，护面墙前趾应低于边沟铺砌的地面。

（4）浆砌片石护坡是工程中坡面防护应用最多的方法，主要有片石护坡和片石护面墙两种方式。通过浆砌片石防护坡面，可防止雨水对坡面的冲刷，同时对坡体也具有一定的稳定作用。护面墙是浆砌片石的坡面覆盖层，用于封闭各种软质岩层和较破碎的挖方边坡，多用于易风化的云母片岩、绿泥片岩、泥质灰岩、千枚岩及其他风化严重的软质岩层和较破碎的岩石地段，以防止继续风化。可以有效地防止边坡冲刷，防止滑动型、流动型及落石型边坡崩坍，是边坡最常见的一种防护形式。护面墙除自重外，不担负其他荷载，亦不承受墙后土压力，因此，护面墙所防护的挖方边坡坡度应符合极限稳定边坡的要求。浆砌片石护坡施工工艺简单，是应用较为普便的一种边坡防护形式，但由于其形式单一，与环境协调效果差，在现代公路边坡防护中，其应用有不断减少的趋势。

（5）干砌片石防护，当边坡为缓于1∶1.25的土质或土夹石边坡，较软的土质路基边坡因雨水冲刷会发生泥流、拉沟与小型溜坍，或有严重剥落的较质岩层边坡，周期性浸水的河滩等均可采用干砌片石防护。干砌片石防护厚度不宜小于250 mm。干砌片石防护可有效的防止雨水或地面水流的冲刷，干砌片石结构，不仅节省费用，而且可以适应边坡有较大的变形。但干砌片石受水流冲击时，细小颗粒易被流水冲刷带走而引起大的沉陷。干砌片石应使用不易风化的坚硬岩石。

（6）水泥混凝土预制块防护，在选择设计路基边坡冲刷防护类型时，有些地区缺乏片石、块石材料，此时可选择水泥混凝土预制块防护。它比浆砌片石防护能抵抗较大的水流速度和波浪的冲击（其容许水流速度在4～8 m／s以上、容许波浪高度可在2 m以上），还能抵抗较强的冰压力。为了减小水流或波浪对预制块的冲击与上浮力，在预制板块时可留出整排的孔眼。

（7）主动防护网是钢丝绳柔性网覆盖包裹在所需防护斜坡或岩石上，以限制坡面岩石土体的风化剥落或破坏以及危岩崩塌。能稳定边坡，抑制边坡风化，不破坏和改变坡面原有地貌形态和植被生长条件。作为一种定型化的标准结构，施工安装的具体方法都会在设计说明书或产品安装手册中给出，主要工序有清坡、放线、基础施工、锚杆安装、支撑绳安装、格栅的铺挂、钢强网铺挂与缝合。

（8）被动防护网是立起的一面围网，不是覆盖在需要防护的坡体上面，钢柱和钢丝绳网连接组合构成一个整体，对所防护的区域形成面防护，从而阻止崩塌岩石土体的下坠，起到防护作用。安装方便快捷，施工简单，易操作，防岩崩效果好，所以它适宜在开挖成台阶的高大外边坡上使用。作为一种定型化的标准结构，施工安装的具体方法都会在设计说明书或产品安装手册中给出，主要工序有基座锚固、钢柱及上拉锚绳安装、侧拉锚绳的安装、上下支撑绳安装、钢绳网安装、格栅安装。

3.3 两种边坡防护的优缺点

（1）植物防护可以改善环境、保持生态平衡；调节净化空气，降低环境污染；降低汽车噪声污染；调节气候、保护道路；美化环境，减轻疲劳；调和自然环境、生活环境；合理规划苗木栽植位置，有助于引导驾驶员视线，集中注意力；由于植物防护的技术方法简单，造价便宜，效果明显，植物防护在短期内能防止边坡的冲刷和恢复公路沿线的绿色景观，能保持土壤的温度和水分的相对稳定、缓和地表水的冲刷、减少坡面径流和降低流速，减少水土流失，可在很大程度上改善生态环境。但植物防护初期效果比较差，植物防护需要不断进行养护与管理等工作，日常养护管理主要是及时检查、灌水、除草松土、施肥修剪、防治病虫害和补植等。

（2）工程防护技术的优点是见效快，能迅速保证边坡的稳定性，但由于很多工程防护与环境绿化及景观之间的关系不能很好的协调，所以很多工程防护坡面呈现外观颜色单调，缺乏生气，例如锚杆挂网喷射混凝土坡面，在行车视线中呈现大片的灰色，不能满足公路对环保绿化以及消除驾驶疲劳等多方面的要求，并且工程防护造价较高。

4 结语

搞好公路建设，确保路基边坡稳定，搞好环境保护，要深入了解现场，针对不同的工程土质、水文、气候、施工条件及工程需求等特点设计灵活的防护形式。