公路工程路基边坡防护设计研究

李明

摘 要：近些年，我国交通运输的需求得到了快速增长，刺激着公路建设水平也随之得到了极大的发展，其中路基边坡作为公路工程中关联广泛、影响巨大的一部分，有着显著的实际意义。本文主要基于公路路基边坡防护的基本概念，结合工程实际探讨目前存在的防护问题，并对公路工程路基边坡防护设计的原则展开讨论，提出防护设计中各环节的要点。

关键词：公路工程;边坡防护;设计方案

中图分类号：U416.14 文献标识码：A

0 引言

在公路工程中，路基边坡作为其中重要的组成部分，对整体工程的安全性、经济性都有着显著影响。如果路基边坡的稳定性不足，将会对公路工程主体产生极大的安全威胁，此外也会对建设周边环境产生影响，引发滑坡、泥石流等地质灾害。因此，在公路工程中，需要对路基边坡进行可靠的设计与施工，特别对于实际项目中边坡存在的风险应当予以特别的关注。总体而言，针对于公路工程路基边坡防护的设计具有很强的研究价值。

1 公路路基边坡防护概述

1.1 公路路基边坡

边坡即指为保障路基具有足够的稳定性而在路基两侧形成的具有一定坡度的土体，根据其形成原因可分为人工边坡和自然边坡两种，根据土體性质可分为岩质边坡和土质边坡两类。在公路工程中，路基是公路结构承受上部荷载的主体部分，是公路工程开展的地基，一般由土、石等材料按一定空间位置混合修筑形成，其承受着自身重量、人和车行走等的作用。在公路工程的施工过程中，路基需要经历挖、填、夯等多道工序，这对原有岩土的空间位置、受力状态会产生各种各样的影响，形成人工边坡。在工程实际中，有些人工边坡通过调整坡角能够形成较为稳定的边坡，而有些则可能因为调整不当而发生失稳，对工程项目产生不利影响。

1.2 公路路基边坡防护

为保证边坡具有足够的稳定性，路基边坡防护需要紧密联系工程建设地地形条件、相关设计标准来设计、施工，以此来抵抗环境因素等的破坏，防止因为边坡防护强度不足而引发公路工程的破坏，威胁行车安全。

2 常见的公路路基边坡防护问题

路基是公路工程整体承重结构的主要组成，承担着公路上部荷载的作用，因此路基建设的水平直接决定了公路工程整体建设的质量。但是在实际的工程中，由于公路工程建设环境具有复杂性、不确定性，在边坡的防护设计上往往容易出现偏差，对工程的功能、耐久产生影响，严重者甚至会对公路结构产生破坏，导致其威胁使用安全。具体而言，常见的路基边坡防护问题可归为以下几个方面：

2.1 设计方法选择不合理

在路基的边坡设计中，防护设计可以采用植被防护、喷浆防护等多种设计方法，各种方法有着各自的适用范围与应用效果，因此在实际设计中需要依据工程条件、设计需求来确定防护设计方法。如果脱离工程实际，则很容易对防护效果造成影响，从而对路基结构产生破坏，影响公路正常使用。

2.2 设计指标确定不合适

路基边坡防护设计的实现，是通过对路基高度、压实度等指标的控制来进行的，如果这些指标在设计中无法得到准确、可靠的确定，则会直接对设计质量产生干扰，使得路基设计无法很好的满足预期。

2.3 防护材料使用不恰当

合理的防护设计落实到施工中，则需要符合质量要求、规范规定的材料来支撑，如果为了获得更高的经济效益而选用劣质、廉价的材料，往往很难满足设计需求，使得实际建设的质量远低于设计，从而导致防护效果产生折损。

3 公路路基边坡防护设计的原则

3.1 质量可靠

质量可靠是路基边坡设计的首要目标，其直接决定着公路使用过程中的安全性。公路是一类露天的建设工程，因此路基就不可避免的会受到雨水侵蚀、太阳暴晒等各种环境因素的侵蚀，并发生下陷、坍塌等问题，严重威胁安全。所以在路基边坡设计时就应当充分考虑其使用状态，最大化完善设计方案，来使得路基边坡防护具有足够的质量保障。

3.2 生态友好

公路工程建设具有跨度广、施工量大的特点，这也就导致其施工对于公路沿线环境具有一定的破坏性。因此在路基边坡防护设计时，就需要对生态保护予以重视，并通过绿化等方式来实现建设项目与周边生态环境的和谐统一，充分实现生态友好的建设目标。

3.3 经济效益

设计应当充分考虑环境因素，积极采用先进设计方法、施工技术、材料机械，在满足防护设计基本的质量、耐久、功能需求基础之上，来尽可能地降低建设成本，提升建设项目的综合经济效益。同时也应当从施工组织设计入手，采取合理的施工搭接，尽可能地缩短工期，减少人工投入。

4 公路路基边坡防护设计的对策

4.1 采用合理的防护设计方法

已有的研究表明，如果能够选择科学、有效的公路路基边坡防护设计方法，那么其防护水平将会得到极大的提升，能够在有限的成本内取得可靠的防护效果。所以，进行设计的第一步就需要根据工程的实际情况选择适合的设计方法。目前在工程中广泛应用的方法根据原理不同可大致分为植物防护设计法和工程防护设计法两大类，这两种方法具体如下：

4.1.1 植物防护设计法

植物防护设计法的原理是借助于植物自身对于土壤显著的稳固作用来提高边坡整体稳定，并增加其抵抗雨水冲刷、土层松动的能力。具体而言，植物防护设计法可以组合使用种草、植树、喷混植生等手段。使用喷混植生时，可以借助于PMS技术（又称植生基质喷射技术）来进行作业，其一般应用于酸性土质的边坡或土质较硬的边坡防护中，但在酸性土质的边坡中应用时需要注意该边坡的坡度应小于1：0.5，否则应当改用其他方法。此外，为最大化发挥植物防护设计法的作用，在设计时需要特别注重建设地附近的环境，根据当地的水文地质、地理条件、气候环境等来综合决定所种植的植被种类、数量，并尽可能地提高植被存活率。

4.1.2 工程防护设计法

工程防护设计法根据防护方式的不同可大致分为坡面防护设计法和工程加固设计法两种，前者作为植被防护设计法的拓展与补充，主要应用于植被生长稀少的基岩环境下。工程防护设计法在工程实践中常用的具体方式有抹面防护设计法、喷浆防护设计法等，其与植物防护设计法相类似，都需要根据建设地的实际地质条件、气候环境来进行组合应用。

在工程加固设计法的应用中，需要遵从以下要求来开展设计：（1）建立明确的加固设计原则。在开始设计前，设计人员应当针对于建设地所处的客观环境进行全面、详细的勘测，特别是边坡的不稳定边界、岩土的物理性质等指标应当确定清楚;充分认识边坡岩土力学性能，采用可靠的方式来保障其稳定性，如有需要可采用土钉墙等加固手段;设计时留有足够的安全裕度，来应对可能出现的设计外失稳影响;制定可靠的边坡稳定监测手段，保证公路运营阶段边坡整体处于可控范围内。（2）采用适应于工程实际的设计方法。目前在工程中广泛应用的设计方法可大致分为格构加固边坡设计法和边坡锚固设计法两种，格构加固边坡设计法具备更为灵活的施工技术以及更好的工程适应性，能够依据边坡的不同外形来调节设计细节，此外该方法还能够很好地结合植被、混凝土面层等方法来进行额外的加固。而边坡锚固设计法则主要借助于预应力锚索，通过坡面的加固手段来抑制边坡可能产生的位移等不稳定现象。

4.2 确定合适的设计参数

路基边坡防护的可靠性依赖于防护设计中对于参数的选择来实现，为保证防护质量，路基高度、压实度等设计参数的确定应当密切结合工程实际条件，充分考虑防护质量的影响因素。实践表明，边坡稳定与否除了与水文地质、气候条件等客观环境因素有关外，还与设计时的人为因素有着密不可分的关联。在边坡设计中，设计人员可以适当地借助工程地质比拟法，基于建设地及其附近地区的边坡设计方法建立研究模型，运用计算机技术和工程经验对比设计方法间的可行性与借鉴性，并将这些已有边坡设计的参数作为参考。但需要注意的是，为保证该方法的参考价值，模型的建立应当尽可能选取类似地质环境、地理条件下的边坡设计。此外，设计人员在进行设计时，除了需要考虑以上岩土性质、地理条件等因素外，还应当充分结合路基设计方案、节能环保目标以及建设项目的经济效益，以此来综合开展设计工作，提升工程的综合效益。

在实际的设计工作中，设计人员自身的设计理念、设计习惯也都会对设计方案的制定产生一定的影响，因此需要及时地予以调整。具体而言，就要求设计人员及时地对设计参数进行评估、分析，并做出适当的调整。特别是要注意设计的开展应当针对于客观环境逐步进行、及时完善，不应脱离实际、一次成形。同时，设计人员也应当克服设计时视角单一的问题，譬如在防护设计中加入植被对于抵抗水流冲击、稳固岩土状态有着良好的效果，但同时植被根系的不断扩张也会在岩土中产生各种裂隙，以此减弱土层的抗渗性能，反而对边坡的稳定产生不利影响。此外，边坡防护设计也应当避免对于设计外观的过度追求，而损害植被等美化设计所带来的防护上的不利。设计人员应当首先从设计需求出发，依据建设地水文地质条件、气候条件选择适宜的植被种类，并合理确定种植位置、数量，来最大化平衡生态需求和防护需求。

4.3 选择恰当的防护设计材料

防护设计里，材料的选择直接决定着防护方案的实践效果，若材料选择不当，即使设计方案合理也会产生各种的安全隐患。因此设计人员应当基于所选择的边坡防护设计方法，密切结合建设地的岩土性质、气候条件等影响因素来确定防护材料，譬如在采用捶面边坡防护设计法时则可以考虑混凝土、石灰、四合土等建设材料。此外，材料的选择的核心依据是最大化发挥设计方案的效果，保障路基防护质量，在满足这一基本要求的基础上还应当充分考虑经济效益、环境保护等因素，选择能够充分综合以上指标的材料。

5 结语

公路路基邊坡防护设计是公路工程设计中影响重大、关联广泛的一项，其设计水平直接决定着边坡的安全性，在保障公路工程的正常运营中发挥着极为重要的作用。因此，公路路基边坡防护设计需要密切联系实际，充分考虑各项影响因素，借鉴相似条件下的防护设计，来制定更为全面、可靠的设计方案。

参考文献：

[1]孟子淞.高速公路路堑边坡加固防护设计与生态修复[J].交通世界，2020（24）：27-28+44.

[2]王海涛.生态防护技术在公路路基边坡防护中的运用[J].甘肃科技纵横，2020，49（05）：56-58+45.