羅雄文 趙永清 蔣月文

(1.湖南科技學(xué)院，湖南 永州 425000； 2.重慶能科工程勘察有限公司，重慶 400060)

類土質(zhì)邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)應(yīng)用探討★

羅雄文1趙永清1蔣月文2

(1.湖南科技學(xué)院，湖南 永州 425000； 2.重慶能科工程勘察有限公司，重慶 400060)

結(jié)合工程實(shí)例，探討了生態(tài)防護(hù)技術(shù)在類土質(zhì)邊坡變形控制中的應(yīng)用；并通過運(yùn)營期長期的踏勘、監(jiān)測，對支護(hù)效果進(jìn)行了驗(yàn)證，指出生態(tài)防護(hù)技術(shù)可以很好的保持水土，維持邊坡穩(wěn)定，為類土質(zhì)邊坡的變形控制提供了參考。

類土質(zhì)邊坡，生態(tài)防護(hù)，植被

0 引言

類土質(zhì)邊坡在我國湖南、江西、兩廣地區(qū)分布非常廣泛，是指由花崗巖等巖石經(jīng)過長期風(fēng)化形成，由于其長期的風(fēng)化已成土質(zhì)，表層非常松散，易受雨水的沖刷作用，導(dǎo)致邊坡破壞；且由于其繼承了原巖石的結(jié)構(gòu)面，使其具有與純土質(zhì)邊坡不一樣的性質(zhì)，單純沿用土質(zhì)邊坡的變形破壞防護(hù)技術(shù)效果不佳；不利于邊坡的長期運(yùn)營維護(hù)[1]。以往對邊坡工程的防護(hù)主要以圬工磚石砌體或混凝土為主，有著較好的安全性和穩(wěn)定性，但由于其造價(jià)較高和對環(huán)境造成的影響較大而飽受詬病，非常不利于水土的保持。同時(shí)由于裸露巖土層造成視覺觀感差，駕駛司機(jī)易疲勞。生態(tài)防護(hù)是近年來興起的綠色防護(hù)技術(shù)，充分利用植物的固土作用，結(jié)合工程自身特點(diǎn)，因地制宜，既保護(hù)水土又維持了邊坡穩(wěn)定。同時(shí)其綠色性能利于司機(jī)緩解視覺疲勞，從而得到全世界的認(rèn)可[1]。本文以廣東某高速公路類土質(zhì)邊坡為工程背景，探討生態(tài)防護(hù)技術(shù)的護(hù)坡機(jī)理、具體措施及其通過運(yùn)營期的長期觀測、檢測檢驗(yàn)其護(hù)坡效果,為類土質(zhì)邊坡的工程防護(hù)提供借鑒。

1 類土質(zhì)邊坡破壞類型及生態(tài)防護(hù)技術(shù)防護(hù)作用機(jī)理

1.1 類土質(zhì)邊坡的破壞類型

類土質(zhì)邊坡由于其長期受自然風(fēng)化，在溫度交替、干濕交替、日照、風(fēng)的作用下，由巖變土，主要有幾種破壞類型：1)坡面降雨滴濺：在雨水降落過程中，重勢能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，不斷沖擊坡面造成坡面破壞[2]。2)沖蝕：坡面徑流不斷沖刷坡面，造成沖溝破壞[2]。3)崩塌：由于邊坡存有原生節(jié)理面，在節(jié)理較陡的情況下，雨水滲透發(fā)生崩塌[2]。4)平面滑動(dòng)：長期在雨水的浸泡沖刷下，雨水沿土體孔隙和原生節(jié)理面滲入造成土體強(qiáng)度下降，坡體在結(jié)構(gòu)面發(fā)生整體滑移[2]。

1.2 生態(tài)防護(hù)技術(shù)的作用機(jī)理

1)植被的水文效應(yīng)。

類土質(zhì)邊坡最主要的表層破壞即為雨流的沖刷形成沖溝，地面徑流強(qiáng)度決定了其破壞程度，地面徑流強(qiáng)度主要受降水大小，土表層的覆蓋情況及土質(zhì)內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)，其中降雨超滲徑流是造成土表形成沖溝的最主要因素和動(dòng)力源泉。生態(tài)防護(hù)采用植被防護(hù)，使得土表抗侵蝕能力顯著加強(qiáng)，可以減少雨水直接滴濺沖擊，同時(shí)通過對徑流的截留和阻滯，避免了雨水的沖蝕，改善了坡面徑流，降低了降雨造成的超滲徑流。同時(shí)大量雨水被植物根系吸收，大大減少了雨水滲入內(nèi)部結(jié)構(gòu)面，降低了平面滑移和崩塌的可能性[3]。

2)植被根系的加筋作用。

植物根系按其形態(tài)分為三類：側(cè)根、豎向根和須根。其加筋作用主要表現(xiàn)在其中豎向根在穿越結(jié)構(gòu)面時(shí)，相當(dāng)于錨索，起到加固作用，能大大提高淺表土層的滑移作用，選用植物根系發(fā)達(dá)的植物樹根可能延綿十多米深度。這種加筋作用還跟根系的強(qiáng)度和分布有很大的關(guān)系[3]。

3)植被根系的固結(jié)作用。

前面提到豎向根主要起到對土層的加筋作用，側(cè)根和須根加筋作用不明顯，但其在土層內(nèi)縱橫交錯(cuò)，使其形成土和根的復(fù)合材料，會(huì)顯著增長其強(qiáng)度，起到固結(jié)作用[3]。

2 生態(tài)防護(hù)技術(shù)措施的應(yīng)用

2.1 研究邊坡概況與監(jiān)測布置

研究背景為廣東某高速公路類土質(zhì)路塹高邊坡左側(cè)，邊坡高度為59 m，長度為170 m，邊坡傾向320°，邊坡走向230°[4]。

地貌地形：此公路地處丘陵，全域起伏大，山體坡度較陡，原生山體植被茂密。邊坡側(cè)邊20 m有河流發(fā)育[3]。

水文情況：該區(qū)域雨量充沛，氣候較為溫和，地表徑流較大，降雨為其地下水的主要來源，基巖裂隙水和孔隙水為地下水主要類型[4]。

根據(jù)地質(zhì)勘探資料顯示，該區(qū)域地層為①粉質(zhì)粘土(可塑)，厚0 m～3.5 m；②粉質(zhì)粘土(可塑～硬塑狀)6.50 m～19.5 m；③全風(fēng)化花崗巖，厚度30.5 m；④強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，厚度13.5 m[4]。

結(jié)合地質(zhì)測繪資料，選取邊坡中間段+560剖面作為類土質(zhì)邊坡的長期觀測剖面，采用深層位移監(jiān)測加表層地表位移監(jiān)測方式監(jiān)測邊坡變形情況。其中在主斷面布置2個(gè)深層測斜孔，地表位移監(jiān)測點(diǎn),12個(gè)，監(jiān)測布置圖見圖1[4]。

2.2 生態(tài)防護(hù)技術(shù)措施

1)防護(hù)形式的選擇：生態(tài)防護(hù)技術(shù)，一般國內(nèi)有草皮鋪植、植生帶、三維網(wǎng)植草、液壓噴播、土工格柵植草以及漿砌片石骨架植草等。生態(tài)防護(hù)技術(shù)的選用要根據(jù)當(dāng)?shù)氐貏莸孛病⑼临|(zhì)結(jié)構(gòu)，降雨情況進(jìn)行選擇。由于當(dāng)?shù)亟涤瓿渑妫沂┕て谟炅看?，對土表沖刷大，且類土質(zhì)邊坡由于前期經(jīng)過開挖地質(zhì)觀察和位移監(jiān)測發(fā)現(xiàn)內(nèi)部存在原生結(jié)構(gòu)面，支護(hù)主體受力將采用框架錨索技術(shù)，因此生態(tài)防護(hù)選用三維植草技術(shù)為佳。

2)植被草種的選擇：結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蚪涤陾l件，主要選擇根系發(fā)達(dá)的百喜草、狗牙根、黑麥草等草種。

3)施工方法：a.平整坡面：將浮土雜石剔除，將坡面履平[5]。b.鋪設(shè)三維網(wǎng)：在坡面鋪設(shè)三維網(wǎng)并作好搭接工作[5]。c.鋪圖：固定好三維網(wǎng)后在三維網(wǎng)上鋪撒有機(jī)土，并保證厚度不低于3 cm[5]。d.配料：按一定比例的配料進(jìn)行攪拌混合，用噴頭均勻撒在坡面。e.覆蓋：用稻草或無紡布(單層)覆蓋坡面，防止暴雨沖刷。f.養(yǎng)護(hù):施工7 d以后15 d以內(nèi)檢查發(fā)芽情況，根據(jù)情況澆水、施肥、噴藥。

4)其他配合防護(hù)措施：a.排水：研究區(qū)域降水豐富，故設(shè)置了截水溝、排水溝、邊溝、急流槽等排水措施。b.錨固：因該類土質(zhì)邊坡土層較厚，內(nèi)部存在原巖的結(jié)構(gòu)面，故需要錨索對深層原巖結(jié)構(gòu)面進(jìn)行錨固，與植物根系的加筋作用配合。

3 生態(tài)防護(hù)技術(shù)效果分析

對開挖后的地表位移監(jiān)測點(diǎn)和深層位移監(jiān)測管進(jìn)行了長期監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明：在開挖后短期內(nèi)位移明顯，但將三維植草、框架梁進(jìn)行錨固后，變形基本穩(wěn)定。公路竣工后，又進(jìn)行了為期2年運(yùn)營期的踏勘和監(jiān)測。其草皮繁殖茂盛、根系發(fā)達(dá)，有效的阻止了水土流失，改善了土質(zhì)，坡面極少形成沖溝，雨水對坡面的沖刷作用明顯減少。此外在行車過程中視覺感覺良好。同時(shí)，通過測斜管進(jìn)行了深層水平位移的長期監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)位移值微小，邊坡穩(wěn)定，支護(hù)措施起到了很好的固坡作用。地表的植被蒸騰作用吸附了大量水分，阻滯了水由裂隙和孔隙進(jìn)入坡體內(nèi)部，有效的控制了坡體的平面滑移。

4 結(jié)語

通過對類土質(zhì)邊坡進(jìn)行生態(tài)防護(hù)施工、監(jiān)測、分析,得出以下結(jié)論：

1)類土質(zhì)邊坡表層的全風(fēng)化土層，土質(zhì)松散，易被雨水沖刷造成沖溝、平面滑移、崩塌等災(zāi)害。傳統(tǒng)的圬工和混凝土支護(hù)無法起到保持水土與長期穩(wěn)定坡體的作用。2)生態(tài)防護(hù)措施，可以使得類土質(zhì)邊坡在雨水沖刷作用下，避免直接滴濺沖擊、改變徑流環(huán)境，同時(shí)可以抑制水分的下滲，增強(qiáng)土體強(qiáng)度，抑制類土質(zhì)邊坡沿原巖結(jié)構(gòu)面的滑移。此外，選用植物根系發(fā)達(dá)的植物品種，其根系可以起到對邊坡強(qiáng)大的加固作用和加筋作用。3)在對研究對象進(jìn)行生態(tài)防護(hù)、排水、錨固措施后經(jīng)過長期踏勘觀測，起到了很好的水土保持作用和穩(wěn)定坡體的作用，運(yùn)營期內(nèi)的變形較為穩(wěn)定。同時(shí)，運(yùn)營期內(nèi)應(yīng)該加強(qiáng)巡查避免植被的破壞，影響坡體穩(wěn)定。

[1] 陳向波.高速公路邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)及其應(yīng)用研究[D].武漢：武漢理工大學(xué),2005：1-8.

[2] 蔣月文,羅雄文,張 龍.類土質(zhì)高邊坡監(jiān)測及其變形破壞分析[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2014,22(S1):365-370.

[3] 楊煥輝,趙明華.生態(tài)防護(hù)加固巖質(zhì)邊坡的機(jī)理分析及應(yīng)用[J].中南公路工程,2011，32(1):47-50.

[4] 羅雄文,張 龍.類土質(zhì)邊坡變形控制技術(shù)[J].山西建筑,2016,42(14):47-48.

[5] 鄧海龍,楊希金.三維網(wǎng)植草技術(shù)在邊坡防護(hù)綠化中的應(yīng)用[J].湖南林業(yè)科技,2005,32(3):51-52.

Discussiononapplicationofecologicalprotectiontechnologyforgranitesoilslopes★

LuoXiongwen1ZhaoYongqing1JiangYuewen2

(1.HunanUniversityofScienceandEngineering,Yongzhou425000,China;2.ChongqingEnergyTechnologyEngineeringExplorationCo.,Ltd,Chongqing400060,China)

The paper takes the example of the highway granite soil high slopes and discuss the application of ecological protection technology in deformation control of granite soil slopes. Through long-term survey and monitoring the effect was verified that ecological protection technology can be a good way to maintain soil and water and maintain slope stability. It can provide reference for deformation control of soil slope.

granite soil slopes, ecological protection, vegetation

1009-6825(2017)23-0057-02

2017-06-05★：湖南科技學(xué)院校級課題：類土質(zhì)邊坡變形破壞機(jī)理及其控制技術(shù)研究(項(xiàng)目編號：2015XKY019)

羅雄文(1988- ),男，講師

TU413.62

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