高速公路边坡防护措施以及边坡监测

公路边坡防护从设计到施工，应紧紧抓住设计对象的地质、水文、气候等自然条件特点，采用灵活有效的防护方式，并结合环境保护，在保证边坡安全稳定的前提下，加大植被面积，建造生态公路，人文公路。

 

 

一、路基边坡现存病因分析

目前，路基边坡的质量通病，大多是边坡破坏和坍塌。

 

1.1、路基边坡破坏

主要表现为边坡坡面及坡脚的冲刷。坡面冲刷主要来自大气降水对边坡的直接冲刷和坡面径流的冲刷，使路基边坡沿坡面流水方向形成冲沟，冲沟不断发展最终导致边坡破坏，进一步造成路面塌陷，直接影响了行车的安全。

 

沿河路堤及修筑在河滩上滞洪区内的路堤，还要受到洪水的威胁，这种威胁表现为直接冲毁路堤坡脚，导致边坡破坏。边坡破坏还与路基填料的性质，路基高度，路基压实度有关。

 

一般来说，砂性土路基边坡较粘性土边坡易于遭受冲刷而破坏；较高的路基边坡比较低的路基边坡更容易遭受坡面流水冲刷；压实度较好的边坡比压实度差的边坡更耐冲刷。冲刷破坏一般发生在较缓的土质边坡上，如砂型土边坡，亚粘性土边坡，黄土边坡等。

 

 

在日常大气降水和风化作用下，沿坡面径流方向形成许多水冲沟，如平常不注意养护或养护不到位，日积月累，逐年扩大。加上冬季积雪，造成坡脚湿软，路基强度降低，上部土体失去支撑，最终发生破坏。同时，高速公路行驶的汽车溅起的雨雪水，也会冲刷坡脚。因此，对土质路基来说，边坡坡脚是边坡的最薄弱环节，应加强养护。

 

1.2、路基边坡坍塌

一般分为三类；滑动型、落石型、流动型坍塌。

这三类情况可单独存在，也可同时在一种情况中出现。

滑动型坍塌，在路基挖方段，尤其在深挖石质地段，由于岩层在外力的作用下剪断，沿层间软石发生顺层滑动，造成坍塌。施工爆破开挖破坏了原来岩体的稳定性，当基岩上有岩屑层、岩堆等松散堆积物时，堆积物也易沿岩层的层理面、节理面或断面层发生坍塌。

 

落石型坍塌，一般指较陡的岩石边坡，易产生落石的岩石必然是节理、层里、断层影响下裂隙发育，被大小不一的裂面分割成软弱的短块。裂隙张开的程度，肉眼看不出来，在平常的养护中，也很难发现。由于渗水，反复冻融，造成长时间的微小移动，裂缝逐渐扩大。在夏季，雨水会经常充满裂缝，产生侧向静水压力作用。最终造成坍塌。一般裂隙发育岩体、硬岩下卧软弱层，更易发生落石现象，此类破坏形式，对行车安全构成很大威胁，必须严格控制。在日常养护中，应加强巡视，尽早发现，提前处置。

 

流动型坍塌，为砂、岩屑、页岩风化土等松散沉积土，由于大雨冲刷，产生流动，造成坍塌。下雨造成的坍塌，多为这类坍塌，在日常养护中很容易发现，应及时处置。由上分析，在边坡防护设计中，既要做好坡面防护设计、排水防水设计、控制好水的问题，又要根据地质条件、岩体性质、岩层状况，边坡高度，做好边坡坡面设计。

 

二、边坡防护常用措施

2.1、坡面防护

坡面防护主要是保护路基边坡表面免受降水、日照、气温、风力等自然力的破坏，从而提高边坡的稳固性。因此，我国公路网中的干、支线公路，非常重视坡面防护。坡面防护包括植物防护和工程防护，当路基土石方施工时或完毕后，应及时进行路基边坡防护。施工必须适时，稳定，防止雨水、气温、风沙作用破坏边坡的坡面。

 

2.11、植物防护

一般采用铺草皮，种草和植灌木(树木)形式，利用植被对边坡的覆盖作用，植物根系对边坡的加固作用，保护路基边坡免受大气降水和地表径流的冲刷。植物防护应根据当地气候、土质、含水量等因素，选用易于成活，便于养护，经济的植物类种。

 

最主要的是加强养护管理，保证成活率。植物覆盖对地表径流和水土冲刷有极大减缓作用。植被根系能与土层密切结合，根与根相连，盘根错节，使地表层土壤形成不同深度牢固的稳定层，从而有效的稳定土层，阻挡冲刷和坍塌。

 

另外，植物防护还能美化环境，增加较好的视觉效果。铺草皮防护，适用于各种土质边坡，草皮厚度宜10公分左右。规格大小视施工情况确定，宜选用带状或块状草皮。根据具体情况，采用平铺、叠铺或方格等形式。

 

 

从坡脚向上铺钉，用尖木(竹)桩固于边坡上。种草防护，适用于边坡稳定，坡面冲刷轻微的路基边坡上。草籽应均匀撒布在清理好的土质坡面上，同时做好浇水、养护管理。

 

路堑较陡或较高时可通过实验，将草籽与含肥料的有机质泥浆喷射到坡面上。灌木(树木)防护，适用土边坡栽植。方法按设计要求，施工时应注意季节。树种应采用耐寒、耐旱，容易成活的树种。规范规定，高速公路、一级公路边坡上严禁种植乔木。

 

2.12、工程防护

工程防护适用于不易于草木生长的岩石面上。一般采用框格、抹面、捶面和喷桨、坡面护墙、护坡等框格防护用混凝土、浆砌片(块)石等材料，在边坡上形成骨架，提高边坡表面粗糙度系数，减缓了水流速度。

 

根据美观需要，框格可做成各种造型：六角形混凝土块、浆砌片石拱形、浆切片石或预制块作成的麦穗形等。除对路基边坡有一定的防护作用外，还对路容有一定的美化效果。由于在边坡中镶槽镶进，有一定的施工难度。

 

目前，仅在互通式立交桥范围，重要景点附近使用。注意，在施工前，应将坡面上的杂质、浮土、松动石块及表层风化岩体等清除干净。抹面、捶面防护，由于使用年限短，现在的高速公路很少使用。

 

当路基较低时，采用抹面防护合理掺加草籽，既能起到防护作用又能起到绿化效果，可适当尝试喷射防护和喷射混凝土防护，适用于边坡易风化，裂隙和节理发育，坡面不完整的岩石边坡。其主要作用是封闭边坡岩石裂隙，阻止大气降水和坡面流水侵入，从而阻止裂隙中侧向水压，防止边坡继续风化，保护边坡不发生坍塌。

 

为了防止水泥混凝土硬化收缩，产生裂缝和剥落现象的发生，在喷射混凝土前，一般用菱形金属网或高强度土工格栅，通过锚杆固定到边坡上。护面墙防护是为了覆盖各种软质岩层和较为破碎的挖方边坡以及坡面易受侵蚀的土质边坡，免受大气影响而修的墙，称为护面墙。

 

 

可有效的防止边坡冲刷，防止三类坍塌，是最常用的一种防护形式。护面墙除自重外，不担负其他荷载，也不承受墙后土压力。护面墙有实体护面墙、孔窗式护面墙、拱式护面墙等。

 

实体护面墙用于一般土质及破碎岩石边坡；孔窗式护面墙用于坡度缓于1：0．75边坡，孔窗内可捶面或干砌片石；拱式护面墙用于下部岩石较完整而需要防护上部边坡者。用护面墙防护的挖方边坡不宜陡于1：0．5。

 

在我国山区高等级公路防护中，护面墙是采用较多的形式。而且多为实体护面墙。根据边坡高度，岩石风化程度以及岩体的地质特性，采取半防护和全防护形式。在半防护措施中，有时采用坡脚护面墙。因为自然降水从坡顶沿坡面下流，流至坡脚时，速度最大，冲刷最严重。

 

因此，在坡脚处设置护面墙是最起码的防护措施护坡防护是目前最常用的路基边坡防护形式。在稳定边坡上铺砌(浆砌或干砌)片石、块石或混凝土预制块等材料，防止地表径流或坡面水流对边坡冲刷。铺砌方式一般采用浆砌。冲刷轻微时，软土地基上的土质路堤防护，无水流冲刷影响时，可采用干砌片石护坡。以适应地基不均匀沉降引起的路基变形。

 

三、边坡安全监测系统

其实表面位移监测、深部位移监测、以及裂缝监测和沉降监测基本上就可以满足公路边坡监测。

 

目前市场上针对公路边坡监测有两种，一种是雷达的，另一种就是基于北斗定位的。而北京天玑科技自主研发的表面位移监测系统采用GNSS自动化监测方式对表面位移进行实时自动化监测。

 

 

其工作原理为：各GNSS监测点与参考点接收机实时接收GNSS信号，并通过数据通讯网络实时发送到控制中心，控制中心服务器GNSS北斗数据处理软件TJ-Cloud实时差分解算出各监测点三维坐标，数据分析软件获取各监测点实时三维坐标，并与初始坐标进行对比而获得该监测点变化量，同时分析软件根据事先设定的预警值而进行报警。

 

GNSS表面位移监测的误差水平为±2mm 1ppm，高程方向为±4mm 1ppm。表面三维位移量是通过GNSS自动化监测，主要建立在滑坡表面变形明显的部位，通过监测滑坡表层的三维位移量，分析、判断滑坡的变形特征、变幅、滑动方向、滑动速率、稳定性及其发展趋势，并且对于简易监测而言该方法精度高，能反映出简易监测反映不了的变形迹象。

 

 

总之，搞好公路建设，确保路基边坡稳定、安全、搞好环境保护，要深入了解现场，针对不同的工程土质、水文、气候等特点设计灵活的防护形式，并加强施工管理，同时做好边坡安全监测工作。这样，才能建设—条安全之路、生态之路、人文之路。