宋高嵩

      在边坡防护的系统设计中，国际上特别是发达国家尤为重视植物防护或植物与圬工防护相结合的方法，以期达到同时发挥防护与美化的作用。随着我国公路等级和人们生活水平的提高，路基边坡防护日渐引起公路部门的重视。在我国多年的道路工程实践中，积累了不少防护与加固技术的经验。 

　　在国内植物防护方面，随着人们环保意识的增强和生活质量的提高，在适宜植物生长的土质边坡、服务区、立交区，根据土壤、气候特点栽种花草树木，既可防风护坡，恢复因建路而破坏的生态平衡，美化环境、吸收尾气、诱导视线，还可防止暴雨对路基边坡的击溅冲刷。但由于各处工程项目的地理气候差异性，以及公路植物防护与园林专业的交叉相容，导致了防护物种和设计方案的千差万别。由于理论研究上的不足和设计上的随意性，同时由于国内外不同地区的地理、气候及工程建设规模的差异，决定了不同地区综合防护方案的差异性，所以在侵蚀冲刷机理研究的基础上，对不同地区的高等级公路边坡进行综合系统研究，提出最佳防护设计方案已迫在眉睫。

 　　试验路段的状况调查 

　　试验路段的自然地理状况调查 　　路线地处黑龙江省中南部松花江南岸，长白山支脉张广才岭西北，地属哈尔滨所辖方正和宾县两县境内。线位地带多为山地丘陵，地势南高北低，地形为山岭重丘区与平原微丘区相互交错，地势起伏较大，海拔高度在150～250m之间，除少部分低洼路段外，地面排水均较畅通．地面植被以耕地和林地为主，林地以灌木林为多，间有次生林和人工林。沟谷湿地多被开发成水田，有少量湿地生长喜水植物．公路自然区划为II区，即中部山前平原重冻区。路线所经地区露地层较多，大部为第四系冲积层，断裂地质构造地带未发现活动．地质稳定性较好，其强度基本满足路基设计要求，局部地段为软弱土层需要处理。线位所经地带大部分为旱田和林地，地面起伏较大，地势较高，排水条件良好。探坑未发现地下水，土工试验含水量较小，地下水对路基不会产生影响．水文的条件良好。 

　　沿线地层构造主要为上更新冲积层，上部为黄色亚粘土，亚砂土，淤泥质亚粘土，层厚在3m～20m间，局部可达30m，多为中、低压缩性土，下部为黄色、灰色、砾石层，厚度在5m～15m间，局部夹有粘性土透镜体．岩性主要为海西晚期花岗岩，由黄色、白质花岗岩，花岗岩组成，其顶部风化带呈砂状、砾状，中密一密实，下部较硬。线位所处区域按中国地震裂度区划图确定地震基本裂度为Ⅵ度地震裂度区。经调查该区域内未发生过破坏性地震，按交通部批发的《公路工程抗震设计规范》的规定，不做特殊抗震设计，但对桥涵构造采用构造设防的措施．线位所处区域属大陆性季风气候，其特点为夏季炎热多雨，冬季漫长寒冷，春季风大干旱，秋季凉爽早霜，年均气温3.2 ℃，极端最高气温36．4℃，极端最低气温一4l℃，年平均降雨量为542mm左右，最大积雪厚度50cm，最大冻深2.2m，地面稳定冻结日期为11月下旬，解冻一期为翌年4月中旬，年均蒸发量1418.8mm，主导风向为西南风，最大风速30m／s，平均风速4.3m/s，路线所经河流均属松花江水系，除蚂蚁河为松花江一级支流外，其他中，下河流均不直接汇入松花汇．各桥涵所跨河流平均流域纵坡较小，河道窄浅，河滩地开阔，滩地多为湿地和水田，各大小河流源头域区内多被森林覆盖，中、下游流域区植被均以耕地为主，地表径流时间较短，易形成洪水冲刷破坏性较大．路线沿线有较丰富的风化砂、砾石土、碎石、砂砾和块片石。石油沥青由呼兰储运站购进，水泥由哈尔滨水泥厂购进，筑路川中、机砂由蚂蚁河和枷板河砂场采购．沿线有多条大、小河流可用于筑路用水。本着因地制宜、就地取材、便于养护的原则，设计中采用了必要措施，以减少或消除因修建公路对沿线生态平衡，自然景观及周围环境所产生的影响。

　　沿线土质以低液限粘土，风化砂、碎石土为主，路基边坡以填挖高度、地形、地势及水文、气候等因素控制设计。填方路基边坡坡率1∶1.5，低填浅挖段为防止积雪采用敞开式路堤横断面，路堤高山护坡道0.6m，两侧护坡道外均设排水边沟，使路堤高出边沟1.2m以上，挖方段路堑边坡率：粘性土挖方均小于6m，坡率采用l∶1．5：风化边坡采用1∶1.5、风化岩石根据岩石风化程度，采用0.75～1.0，挖方超过6m时，在6m处设2m宽平台，6m以上坡率不变。填力路基边坡坡脚与排水沟之间设2.0m宽护坡道，浅挖方段路堑两侧设2.0m宽护坡道，挖方路堑在边沟外设置2.0m宽碎落台。

　　路基边坡的破坏状况调查 　　路线多处在鸡爪岗地，岗底及高填方路段边坡冲刷严重，干砌片石网格防护脱落较多，路面出现较多的纵向车辙和裂缝，并有多处路基发生沉陷，已有明显的路基失稳迹象，路基坡脚外有大量的施工残土。另外挖方路基外边坡普遍较陡，干砌片石防护脱落较多。极个别路段边坡坡面存在冲刷，边坡干砌片石网格防护局部脱落，路基坡脚外有较多零星分布的残弃土。 　　总之，从边坡破坏的原因看：主要是路堑边坡过陡、边坡雨水冲刷和边坡内部排水不畅产生的冻胀使砌石开裂、脱落和边坡失稳破坏，重点是加强排水和抗冲刷能力治理措施的研究。 

　　公路路基边坡植物防护的措施 　　根据实地观测，对阴面、阳面边坡的不同特点进行研究认为，阴面边坡土质湿润，植物成活率高，防护效果好，但缺点是容易产生水分积聚和因寒冷地区冬季积雪时间长，产生溶蚀、冻胀，甚至出现溶沉、开裂现象。

　　阳面边坡土质干燥，水分蒸发快，不易于植物生长，植物成活率低，应选择耐干旱，寒冷地区耐寒能力强，且适应各种土质的植物，经认真研究和查询，选定马蔺草作为试验品种——提高边坡防护植被成活率的技术措施。 

　　马蔺（Iris ensata Thunb）的特性是耐寒能力极强，适应性广，在PH值7.8～8.9仍可旺盛生长，具有极强的抗病虫害能力、耐干旱、耐盐碱、耐轻度或中度盐渍化和缚土保水能力，具有较强的耐践踏能力。

　　试验路段选用2年生的马蔺苗1株/1元（可分为3～4棵，1棵/0.3元），2 年生马蔺苗根长30cm以上，最长在1～1.5m，对固土、护坡十分有效，且不会出现灌木、树木等的串根现象，因此，可靠近路基或路面种植，效果非常好。

　　公路路基边坡工程防护的治理措施 

　　排水层的滤排水材料施工 　　对现有工程防护方法的适应性分析研究，发现黑龙江省路基边坡破坏的主要原因是水的浸蚀、冻胀和雨水的冲刷，要彻底解决工程防护的损坏，经研究认为必须搞好路基边坡排水，排除路基边坡内部的水分，且使路基边坡工程防护增加雨水的抗冲刷能力。经课题小组研究，决定采用北京瑞琪环保公司生产的渗排水材料作为排除路基边坡内部水分的设施，排水间距10m。在排水材料上面采用土工格室加固路基边坡，抵抗雨水的冲蚀，效果非常好，是适合当地土质、气候和材料等情况的土质路基边坡坡面稳定与防护的有效技术措施。

　　同三公路寒区路堑边坡防护试验段说明： 使用北京瑞琪公司生产的RCPG一5720D滤排水材料和湖北力特土工材料有限公司生产的TGl400-100（PE）土工格室。施工环境：坡度1∶1．5～1∶1挖方边坡天然状态黄色粘质土，坡面冲刷严重，植被稀少。受层间水和冻融的作用，圬工防护曾有滑塌，现圬工防护已清除。 

　　瑞琪渗排水材料是土工用暗渠排水材料，它是以热熔性聚丙烯制成的连续长纤维状多孔材料，具有很高的孔隙率，可快速排除由于暴雨渗透到地下的大量积水，并且不会造成水土流失。瑞琪渗排水片材、管材为刚性骨架结构，能够均匀传递及承受各方向的压力，不会因土压造成变形而失去排水能力。 

　　滤排水材料施工：滤排水材料布设在坡面之下20cm～40(45)cm处，竖立放置，目的是排除春季融化时坡面表层土壤中不能及时疏干的水分减轻土体自重，避免坡面滑塌、滑溜。 

　　土工格室在试验路段的铺筑 　　土工格室是一种由热塑性塑料片材经超声波等方法连接，展开后呈蜂窝状的立体网格，在结构中填入填充物后形成稳定的结构桥，在软土质地区的工程中使用，能有效提高基础承载力，属于特种土工合成材料，其最大特点是可以完成岩土工程中常规方法难以处理的多种疑难问题，如桥头跳车、软基沉陷、翻浆、塌方等。使用土工格室后，可控制水流流速，保证正常排水，阻碍了坡面表面填方出现局部的塌方，从而提高了坡面的防护能力。 

　　土工格室的一个重要作用是控制冲蚀，它的原理是增加流动能力，减少毛沟侵蚀，防止水压积聚、消除集中冲蚀。蜂窝壁使正常的排水可以进行，但却控制了窝内的流动速度，如同千百个微型堤坝，将集中水流分散成均匀、舒缓的薄层水流。2000年广州北二环采用土工格室高路堤植草护坡，抗冲蚀、固土、美化、绿化效果良好，均优于水泥混凝土拱形、矩形网格。 

　　铺设土工格室的标准步骤为平整基础、夯实基料及格室中的填料、将格室锚固定在有足够强度的基础上、锚固每张格室的顶排及纵排网眼、平整填料，使其与格室网眼的顶部平齐、需用植被保护斜坡时，给植物浇水施肥以保证其茂密生长。 

　　结论 　　实践证明，采用传统的浆砌、干砌或水泥混凝土网格都无法阻挡雨水对其下面土层的维护费增加。 

　　使用土工格室护坡，既可抵抗雨水的冲刷，再配植根系发达的草种，又可固土护坡，还可绿化、保持生态环境，完全符合国家注重环保、建设绿色通道的要求。 

　　通过将近两年的路基边坡稳定性研究，对路基边坡的类型和影响稳定性的因素进行分析，进一步提出一般公路路基边坡的防护治理措施。尤其对寒区公路路基边坡水害的治理研究与分析，建立了水的侵蚀机理计算模型和寒区路基边坡溜方的的演算分析，并结合工程实际进行分析研究，探索出寒区高等级公路路基边坡稳定性的治理关键是水害的防治，只有降低或者不受水的影响，就能保证路基边坡的稳定性，提高公路的使用品质。高等级公路的路基边坡养护重点是加强边坡的水害治理。

　　目前，经过论证分析和铺筑试验路段证明，比较合理适宜寒冷地区高等级公路的路基边坡防护措施是采用挖边坡渗沟的方式布设滤排水材料，再利用土工格室做坡面防护，格室内填满土，并栽植马蔺草，使边坡稳定、合理、环保和美观。经济分析可以看出，马蔺草1株1元，平均每平方米2.7元；土工格室材料16～ 19元/m2，与滤排水材料联合使用，平均24元/m 2，均比浆砌、干砌或水泥混凝土网格的价格低，效果好，应该大力应用推广。