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路基高邊坡穩(wěn)定性受多方面因素的共同作用，包含現(xiàn)場地質(zhì)條件、坡度大小、水文等。工程實(shí)踐中，需兼顧各項(xiàng)影響因素，根據(jù)實(shí)際情況編制科學(xué)的施工方案，確保內(nèi)河港區(qū)路基高邊坡具有穩(wěn)定性。

1 工程概況

荊州港松滋港區(qū)車陽河港口二期工程，邊坡施工量較大，總長4568m，具體包含填方1117m、挖方3451m，共分為11 段。擋墻總長度783.4m，分為四段依次施工到位。本文以此為工程背景，圍繞高邊坡穩(wěn)定性與生態(tài)防護(hù)技術(shù)展開探討。

2 路基高邊坡失穩(wěn)的關(guān)鍵

2.1 坡長

路基高邊坡防護(hù)質(zhì)量受多方面因素的影響，其中坡長的影響較為明顯，坡長的變化將隨之帶來路基高邊坡穩(wěn)定性的改變。經(jīng)試驗(yàn)后可知，在降雨量相同的前提下，隨坡長長度的增加，產(chǎn)生的地表徑流量隨之加大，表面雨水產(chǎn)生的沖刷作用更為強(qiáng)烈，易導(dǎo)致路基高邊坡失穩(wěn)；而在坡長較短的區(qū)段，雖然存在雨水沖刷作用，但相對微弱。若某處坡長超出許可值，沖刷形成的泥土將影響到實(shí)際沖刷效果，且將大范圍聚集在坡底，地表徑流速度逐步下降，此時反而削弱雨水對坡面的沖刷作用[1]。

2.2 坡度

坡度的不同主要會引起地表徑流和雨水沖刷效果的變化，若坡度偏大，此時地表徑流對坡面所產(chǎn)生的沖刷作用愈發(fā)明顯。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，隨坡度的增加，對應(yīng)地表徑流的沖刷力同步提高，反之則同步減小，兩者具有正比變化關(guān)系。此外，與坡長相類似的是，若實(shí)際坡度超過某限值，兩者將逐步變化為反比的關(guān)系。

2.3 土壤硬度

路基高邊坡穩(wěn)定性還易受到施工現(xiàn)場土壤硬度的影響，從具體作用機(jī)制來看，土壤硬度首先會在一定程度上決定土壤和土質(zhì)的特性，從而間接影響到路基的穩(wěn)定性[2]。土壤的顆粒度、孔隙度及含水量等均會影響到土壤的硬度，若某項(xiàng)因素發(fā)生變化，土壤硬度則隨之改變，進(jìn)而對路基高邊坡的穩(wěn)定性造成影響。

3 內(nèi)河港區(qū)路基高邊坡穩(wěn)定性分析

3.1 創(chuàng)建數(shù)值模型

內(nèi)河港區(qū)路基高邊坡為本文的重點(diǎn)研究對象，為準(zhǔn)確探討其穩(wěn)定性，采取的是模擬分析的方式，根據(jù)典型路基斷面創(chuàng)建數(shù)值模型，進(jìn)而對塑性區(qū)的分布特點(diǎn)及豎向位移展開深入的分析。本工程中路基為對稱式結(jié)構(gòu)，因此從中選取一部分展開分析即可，此處選用的是右半幅路基。

約束方面：路基高邊坡左右均存在水平約束；底面約束形式較為復(fù)雜，包含水平和豎向的約束；上部遵循現(xiàn)場地質(zhì)情況，不存在約束條件。

3.2 數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析

以創(chuàng)建的二維數(shù)值模型為參考，分析其塑性區(qū)分布以及豎向位移兩方面的情況，并分別創(chuàng)建具體的圖形，以便對路基高邊坡的穩(wěn)定性展開直觀的分析。

在路基高邊坡分布區(qū)域內(nèi)，沿坡頂-坡腳方向產(chǎn)生大范圍的弧形塑性區(qū)，且此現(xiàn)象在坡腳處最為明顯，該處的塑性值達(dá)到最大，表明剪應(yīng)力分布對塑性區(qū)發(fā)展?fàn)顩r所帶來的影響較為顯著，此特點(diǎn)正好與路基高邊坡的應(yīng)力場特性相符。究其原因，可歸結(jié)為自重應(yīng)力和外部荷載作用兩方面的因素，在此類因素的作用下，導(dǎo)致路基高邊坡向下滑移，由此形成沿坡頂-坡腳方向的滑動面。

路基高邊坡在豎向位移方面具有自上而下逐步降低的特點(diǎn)，最為明顯的區(qū)域?yàn)閮?nèi)河港區(qū)路基高邊坡頂部，為2.76mm，且覆蓋范圍較廣，幾乎涵蓋半幅路基。通過對路基高邊坡地基頂面豎向位移的分析可知，該值最大為0.46mm，相比于豎向位移值而言明顯偏小。究其原因，可歸結(jié)為泥巖、砂巖兩方面因素，此類地質(zhì)的工程性質(zhì)較為穩(wěn)定，可有效承受外界荷載，無明顯的異?，F(xiàn)象；而在內(nèi)河港區(qū)路基填筑完成后，其粉砂含量將明顯提高，加之外荷載和地下水的雙重作用，易發(fā)生大幅度的變形現(xiàn)象，導(dǎo)致路基高邊坡失穩(wěn)。

4 內(nèi)河港區(qū)路基高邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)

現(xiàn)代化工程理念中，生態(tài)護(hù)坡是路基高邊坡建設(shè)中較為典型的防護(hù)形式[3]。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，將頂部粉質(zhì)黏土層坡率設(shè)為1：2.5，各級高度不超過8m；除此之外的其它部分坡率均為1：1.25，各級高度不超過9m。坡面采用錨桿掛網(wǎng)噴植被砼防護(hù)；考慮到坡腳易失穩(wěn)的特點(diǎn)，于該處設(shè)坡腳墻以增強(qiáng)坡腳的穩(wěn)定性；分別在坡頂及平臺兩處修筑截水溝，在邊坡坡腳處修筑排水溝，配套急流槽，作用在于將水高效導(dǎo)入場地內(nèi)排水溝，以免現(xiàn)場積水。填方邊坡選擇的是生態(tài)護(hù)坡的方式，其中以坡頂?shù)钠侣瘦^特殊，為1：2，級高8m；除此之外的其它部分均采取1：1.75 的坡率控制標(biāo)準(zhǔn)，各級高6m。

4.1 PMS 技術(shù)的主要特點(diǎn)

PMS 技術(shù)以活性植物材料——植生基質(zhì)（PGM）為核心，融入土工合成網(wǎng)等相關(guān)材料，在巖石坡面打造較完整的功能系統(tǒng)，并將植生基質(zhì)以噴射的方式置于巖石坡面處，隨植物的持續(xù)生長以及其他輔助措施的應(yīng)用達(dá)到加固邊坡的效果。PMS 集多學(xué)科于一體，其覆蓋范圍包含巖土工程學(xué)、土壤學(xué)、微生物學(xué)、生態(tài)工程學(xué)、植物學(xué)、園林景觀學(xué)等，為典型的綜合型技術(shù)。PMS技術(shù)在邊坡加固方面具有顯著應(yīng)用優(yōu)勢，具體作如下分析：

（1）施工便捷，效率較高。PMS 技術(shù)主要包含搭設(shè)錨桿、掛土工網(wǎng)、噴植生基質(zhì)三個環(huán)節(jié)。而傳統(tǒng)的混凝土護(hù)坡方式則以混凝土為主要材料，將其噴射至坡體表面，其局限之處在于嚴(yán)重破壞環(huán)境的美感。相比之下，PMS技術(shù)的核心在于恢復(fù)生態(tài)，在增強(qiáng)坡面穩(wěn)定性的同時可最大限度保持生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性。通過該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用能夠有效緩解坡體孔隙水壓力，避免土粒大范圍流失的現(xiàn)象，生態(tài)環(huán)境維持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

（2）植生基質(zhì)適應(yīng)能力強(qiáng)。PMS 技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于使用高品質(zhì)的植生基質(zhì)，其包含有機(jī)質(zhì)、粗細(xì)纖維、pH 值調(diào)整劑、生物菌肥、消毒劑植壤土、保水劑及水，能夠向植被輸送充足的養(yǎng)分。該材料在嚴(yán)寒或干旱的環(huán)境中均具有穩(wěn)定性，生命力較強(qiáng)。

（3）經(jīng)濟(jì)高效，便于維護(hù)。PMS 在抗拉、抗張強(qiáng)度方面均有較好的表現(xiàn)，能夠與巖石穩(wěn)定粘接，在相同建設(shè)規(guī)模下，相比于同類技術(shù)成本更低。

（4）物種品質(zhì)高。為提高PMS 技術(shù)的應(yīng)用效果，需以現(xiàn)場環(huán)境為準(zhǔn)合理選擇物種，通常以混合植物種子較合適，以構(gòu)成地被植物群落，隨時間的延長將產(chǎn)生具有多樣化特性的混生群落，穩(wěn)定護(hù)坡。植物種子選擇時應(yīng)充分考慮到現(xiàn)場施工條件，包含地域、巖質(zhì)、坡度等方面，以保證植物種子良好生長并逐步演替進(jìn)化，通過植物的作用提高坡面的穩(wěn)定性。

4.2 PMS 技術(shù)的基本原理

PMS 技術(shù)應(yīng)用中，以基質(zhì)材料、錨桿、復(fù)合材料及植被為核心，彼此間共同作用，構(gòu)成完整的坡面防護(hù)體系。各組成要素均具有獨(dú)特的應(yīng)用特點(diǎn)，具體有：

（1）錨桿、土工柵網(wǎng)：錨桿可穩(wěn)定至巖土內(nèi)達(dá)到加固坡面的效果，并且形成錨桿定位固定點(diǎn)，以便給土工網(wǎng)的設(shè)置創(chuàng)設(shè)良好的條件。土工柵網(wǎng)可進(jìn)一步防護(hù)坡面，有助于增強(qiáng)坡面的穩(wěn)定性。

（2）植生基質(zhì)（PGM）：具有較高的抗拉、抗張強(qiáng)度，該部分材料能夠與巖石有效結(jié)合，從而形成完整的保護(hù)體系，并向植物提供充足的養(yǎng)分，優(yōu)化植物的理化性能，使其健康生長。

（3）植被：植被是護(hù)坡工程中的關(guān)鍵內(nèi)容，其生長狀況將直接影響到護(hù)坡質(zhì)量，在植被生長狀況良好的條件下，可緩解雨水對坡面產(chǎn)生的沖刷作用，由此也表明植被選擇的重要性，需得到工程人員的高度重視。

4.3 PMS 技術(shù)的施工工藝流程

（1）清理坡面。全面清理存留于坡面的危石和碎石，以保證坡面的平整性，給植生基質(zhì)與巖石坡面的結(jié)合創(chuàng)設(shè)良好條件。坡面經(jīng)清理后的情況如圖1所示。

（2）錨桿施工。合理控制鉆孔的姿態(tài)，保證其與坡面形成垂直的關(guān)系，孔深0.88m，按照2m 的間距標(biāo)準(zhǔn)依次布孔，遵循梅花形布置原則。錨桿外露量為（12.0±1.0）cm，配制C20 水泥砂漿，將該部分材料注入錨孔。

（3）掛網(wǎng)。以SS20 土工格柵較為合適，按照自上而下的順序有序掛設(shè)，并與錨桿固定以形成完整的體系。格柵搭接距＞10cm，通過火燒絲綁扎，與坡面間距8cm～9cm 鋪設(shè)?？紤]到坡面與網(wǎng)之間需形成足夠空間的基本要求，特對格柵與錨桿連接處采取優(yōu)化措施，即設(shè)置混凝土塊。掛網(wǎng)施工現(xiàn)場如圖2所示。

圖1 清理后的坡面

圖2 掛網(wǎng)施工

（4）噴附植生基質(zhì)。根據(jù)坡面防護(hù)需求選擇合適的植壤土，將其中的雜物和塊石清理干凈，將其與植生基質(zhì)等比例混合，再通過機(jī)械化作業(yè)的方式噴射至坡面。工程實(shí)踐中應(yīng)保證各凹凸角等部位均被噴射到位，并按自上而下、從左至右的順序依次有序推進(jìn)，保證實(shí)際噴射厚度滿足要求。

（5）鋪設(shè)生態(tài)植被毯。及時檢查植生基質(zhì)噴射層的狀態(tài)，當(dāng)其定型后便可在坡面鋪設(shè)生態(tài)植被毯，其無需采取搭接處理措施，但必須拍實(shí)，與施工成型的坡面緊密貼合，再利用U 形鐵釘固定。鐵釘應(yīng)按20cm 的間距依次設(shè)置，采取梅花形布設(shè)的方式。

（6）前期管理。植物茁壯生長需經(jīng)過較長的階段，前期管理將對其生長狀況帶來顯著影響，關(guān)注種子萌發(fā)期和幼苗生長期，需根據(jù)實(shí)際生長狀況給予充足的水分和養(yǎng)分供給。高壓射流水的沖擊力較強(qiáng)，易對基質(zhì)混合料產(chǎn)生沖擊作用，從而形成徑流。鑒于此，宜通過霧狀水的方式向坡面噴灑，期間嚴(yán)格控制養(yǎng)護(hù)濕潤深度，發(fā)芽期3cm～5cm，幼苗期5cm～10cm。

4.4 后期效果分析

（1）施工后正值初秋，該階段的氣溫較為適宜，根據(jù)觀察結(jié)果可知4d后混合草種的先鋒草種已經(jīng)相繼發(fā)芽，經(jīng)15d 后坡面基本被覆蓋。

（2）施工當(dāng)年的坡面總體狀況較好，呈翠綠色，且局部有花草灌木。

（3）施工次年，部分草本被淘汰，可見灌木生、鄉(xiāng)土種樹生長狀況良好，部分野草種子混入坡面。

（4）施工后第3年，坡面植被的總體生長狀況提升至全新的層次，趨近于自然狀態(tài)，鄉(xiāng)土植物入侵，通過與外來物種的混合，構(gòu)成具有多樣化特性的植物群落。

5 結(jié)束語

PMS 生態(tài)防護(hù)工程技術(shù)是建立在90年代中期隨著高速公路的建設(shè)和生物技術(shù)發(fā)展，近幾年オ形成的新興綜合性技術(shù)。我國氣候多樣，因此在這項(xiàng)技術(shù)的推廣上需要結(jié)合我國的國情，在具體的施工之前一定要做好相應(yīng)的調(diào)查和研究工作。經(jīng)過近年來各方面協(xié)作和努力，這項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展。相信通過PMS 生態(tài)防護(hù)工程技術(shù)在國內(nèi)的進(jìn)一步研究和推廣，將有力解決我國巖石邊坡綠化防護(hù)難的問題。