不同生态技术防护方案边坡的稳定性研究

武秀文 王 璐

青岛黄海学院 山东 青岛 266427

边坡生态防护是指采用植物方式将土木工程与周围的自然环境进行结合，达到固坡效果是上世纪60年代，由西方国家首次应用于高速公路，并在日后的使用推广过程中不断积累经验，结合各地区不同的自然情况进行内容的补充，目前已经是一套成熟的边坡防护体系，我国第1条应用该型边坡防护技术的公路始于上世纪90年代中期建设的云南省高速公路[1]。为我国在公路绿化技术方面的探索和研究贡献了大量的经验，尤其是对于公路边坡喷播技术的宣传推广提供了巨大的助力。在那之后类似的绿化工程在我国[2]。如雨后春笋，在全国各地区都有广泛应用，近几年我国不断投入的基础设施建设，使得公路绿化技术的使用场景和工作范围，又有了更大的进步，喷播技术在公路绿化中也得到了更加广泛和成熟的应用，在一些寒冷地区，过去由于积雪或特殊土壤条件所造成的种植困难，问题也得到了很好的解决。

1.边坡生态防护的原理

边坡稳定是工程中的一个重要因素，边坡的稳定决定了整个路基的稳定性，决定了道路的安全性，作为各大土木院校必学的一个知识点和必须掌握的一个重点难点，同时也是进行路基路面课程设计和毕业设计所要必须做的一个课题，就这一个边坡稳定性分析不知道难倒了多少同学，因为他不仅要求你有计算能力，还需要CAD作图能力，还有对实际项目的分析能力，以及EXCEL编程能力，可以说本设计课题可以全方位对学生的一次考察，也是对全方面能力的一次锻炼，不要因为难就不去做，不去思考，听天由命。植物在生长过程中会产生庞大的根系，这些根系会穿过坡体表层的土壤，潮更深处的岩土层蔓延，起到锚固作用，由于植物生长所需，在土壤之中，根系发育错综复杂，延伸范围极广。浅层草根也可以作为带有一定寓意力效果的三维加筋材料，可以强化土体强度。植被能降低坡体，土壤的中间空隙是土壤流失，情况得到缓解，与圬工技术结合能够同时实现圬工防护和植物防护的优点[3]。

2.边坡生态防护施工办法

目前在国内为了适应不同省份的地质条件情况会采用的，边坡生态防护技术有很多种罗列，主要类型包括湿法喷播，三维网植草，客土喷波和喷混植土。

2.1 湿法喷播

该方法将水作为主要载体进行植被的种植，将配置好的肥料种子，土壤稳定剂覆盖，料与水分进行充分的混合，采用高压喷枪对工作面进行均匀喷洒，使其能够落到土壤表面，喷洒后混合物中的土壤稳定剂和覆盖料可以快速的让混合物与土壤之间形成膜状结构，防止种子在重力作用下被冲刷，较短时间内确保植株能够附着在工作面上，经过植物生长，在其根系发育的情况下，使得土体被强化，达到稳固公路边坡和绿化的目的。该技术对于施工区域的环境适应力较好，在我国无论是西北地区，华北地区还是西南地区都有采用该工艺的施工项目，即使是在西藏海南岛这种自然条件较为特殊的区域，采用该方式也能够得到较为稳定的施工完成状态。

而且其主要的施工准备以及施工工艺较为简单，只需要经过前期准备、喷播、铺盖无纺布和后期养护4部分即可完成。

但是在施工组织过程中，工程管理人员和作业人员还是要对该方法的特点进行摸索，首先该方式比较适合在土体坡度小于1:0.5，土夹石边坡或风化岩石上进行[4]。

在实际使用过程中，该方法与公路工程齐擦边坡防护技术进行结合，可以在短时间内形成较为稳定且长效的稳定性，而且公路工程中存在大量的移土过程，进行植物覆盖也能够较好的改善施工作业面所在的区域环境，恢复施工区域的生态环境。

2.2 三维网植草

我国在公路，铁路，水利等工程中都广泛采用了三维植被网植草技术。该技术对于砂性土、土夹石、风化岩石区域，坡度缓于1:0.75的条件，具有较稳定的施工效果。最大的特点在于其有网暴过程的多层聚合物，罔顾钉在边坡上有网暴中的植草物质，对边坡进行绿化网暴的设定和规格以及其抗拉能力，可以根据施工需求，以固土能力需要作为参考设置不同的层数一般来说较薄的一层应用于填土边坡，而较厚的则用于挖土边坡。

该方法所具备的特点包括3类：

（1）较明显的固土性能

由于三维植被往表面呈波浪形，由于三维植被网表面呈波浪形。可以较好的在土体表面进行附着和固定减少由于雨水对土体表层植物植株导致的冲刷效应。

（2）消能作用较为明显

由于土包结构的存在，雨滴对于土壤造成的直接冲击，效果会进一步缓解，可以很好的保护网包内所附着的物质。

（3）网络加筋突出

三维网植草的基础层和网包层网格间的经纬线交错布置，能够对所附着区域的土体起到较好的加筋作用。

2.3 客土传播

这种传播技术包含了植物学生态学土壤学多学科理论知识，将经过谨慎选择和处理的树皮种子养生材料，优质土壤进行混合并添加营养剂，提升植物生长的可能性并根据土体研究选择合适的连接剂和土壤稳定剂，采用喷播机以挂网喷波形式均匀喷播到在施工作业面上，形成对区域岩土边坡的防护和绿化，特别适合在分化岩石或土壤较少的软质岩石上进行使用，施工效率高，单台设备即可完成大片施工区域的作业任务。

为确保施工效果再选择采用客土喷播技术前，需要对在施工区域的地形条件，周围植株分布，地质，土壤，气候坡度以及植物种类选型进行复核调查。根据边坡类型和实际特点确定采用锚杆还是挂网方式。根据气候条件确定混合物中各物质的加入方案和具体配合比，根据年平均降水量和边坡坡度确定混合物喷播厚度。

采用客土喷播的方式，首先要对分拨区域周围进行清理，清除草根、树枝、垃圾。根据设计图纸。和现场实际特点，选择钻孔位置打进锚杆、挂网、喷射客土、进行养护。

采用客土喷播的方式能够改善土壤结构简化公路植被长时间养护管理所需投入的费用和时间节约了总体成本投入，而且客土的存在，使得灌木和树木根系有了更好的生长环境，能够与表层的灌草乔形成合理的植物群落配比。

2.4 喷播植草

这是一种将草种有机质混凝土混合喷洒在岩石表面的蓬勃工艺。该工艺最大的特点在于在完成边坡防护的同时，又可以恢复植被覆盖的目的，可以实现过去不适合进行类似施工技术的区域也进行同样的边坡植草。在施工前根据设计图纸选择合适位置，打设孔洞，埋入锚杆挂设铁丝网，做到稳定坡面的基础承接。然后将有机质土壤肥料，种子保水材料水泥通过特定拌合比拌合使用喷射装置，将混合物直接喷射到边坡上，具体的喷射厚度根据边坡坡率来确定。

需要注意的是采用该方式对于保水和保肥效果较差，而且隔热性能较低，但优点是可以在一些过去不适合进行同类型施工作业的区域实现基本的边坡防护效果。但由于缺点的存在，所以后期还要进行精心的养护，要布置专门的养护人员，定期对采用干施工工艺的工作面进行养护。

3.路堤边坡的应力分析

自然边坡土体的最大应力在坡顶坡角以及中心位置这些受拉区域形成一个连贯的滑移面，容易出现屈服破坏。

植草护坡坡体的最大主应力分布在坡顶位置，在坡顶与坡角之间，有灵心的应力分布，但没有形成连贯的滑移面，不会构成大面积的屈服破坏隐患。如果坡体存在灌草，由于根系发育增加了土体的最大主应力就可以使得自然坡体的最大主应力上限有所提升，有植株生长的边坡稳定性更佳。

如果采用的是矮墙加灌草的边坡土地，那么其最大的主义内分布规律就与灌草坡体保持一致，但是在坡脚最大应力的分布较为明晰，这是由于矮墙的存在，减少了边坡坡角位置的应力集中，使得整体上稳定性会提升到更高的水平。

如果采用的是锚杆格沟灌草边坡的形式，由于土体受到格沟作用最大，主应力有所提升，锚杆的锚固作用持续显现，加固了表层的土体，使得潜在滑移面下移，重心更加稳定。

4.路堤边坡的稳定性分析

在外部所承受的荷载保持不变的前提下，边坡内部的土体最大抗剪强度与外部荷载在边坡上所产生的实际剪应力之比。

在极限情况下，外部荷载所产生的实际剪应力与抵抗外部荷载所发挥的最低抗剪强度，按照强度指标折减确定，实际中与发挥的抗剪强度相等。

结束语：对于公路工程而言，对边坡进行生态护坡防护有助于显著提升土壤稳定性，让边坡以更加稳定的姿态确保公路路面安全，对于边坡而言对其稳定性造成威胁的因素分为内外两个方面，内在由于不同地区边坡形成土壤以及内部结构的区别，不同地区的边坡稳定性都存在比较明显的差异，而外部由于表层植被的覆盖区别，土壤的附着效果也会受到相应的影响。而且在不同自然条件下，某些地区的强降雨也会对土壤稳定性造成持续性的影响。