浅谈高速公路边坡生态防护优化设计
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引言：
边坡生态防护与绿化、环保有着紧密的联系，他们相互影响，相互制约。边坡防护工程施工过程中，因开挖使地表植被遭到破坏，原有表土与植被之间的平衡关系失调，表土抗蚀能力减弱，在雨水和风蚀作用下，水土极易流失，严重时造成滑坡、泥石流、山洪等危害；同时边坡防护工程常常改变边坡周围环境的小气候。在边坡防护同时，合理采用边坡防护的几何形态设计，必然会给自然景观带来和谐性，实现人们的视觉平衡；适当大量的绿化防护，不仅对生态环境起着决定性的作用，而且也是自然景观最美丽的皮肤，大大提高行车的舒适性和安全性，也增强了公路的通行能力，大大促进了公路整体水平的提高，可见绿化和环保是和谐统一的，应重视保护环境和创造环境；三者如能恰当综合应用到边坡防护，则会使高速公路具有安全、舒适、美观、环境协调与环保等特点，必将会产生可观的经济效应、社会效应和生态效应等综合效应。
1 概述
广东某高速公路A段全长45km，为设计行车速度100 km／h的双向6车道高速公路标准，路线位于东江冲积平原与山岭重丘过度地带，地形变化较大，山势陡峻，相对高差最大达150 m，高填深挖，气候潮湿、雨量充沛，地表水丰富。本段内出露地层均为花岗岩，岩体在不同的段落风化程度有较大的差异，全～强风化层厚度3～20 m不等，开挖边坡多位于风化层中，由于花岗岩自身特点，相同层位中岩体风化不均匀，不少边坡中含风化程度较浅的孤石，风化层中含砂量大，易被冲刷。本段内未见区域大断裂，开挖边坡中地下水发育程度一般，全强风化层中未见明显的地下水集中渗出，但基岩裂隙水较发育，有集中出水分布。
该高速公路路基多为高填深挖，破坏原始地貌，所以建设期间使得沿线植被难以恢复，水土流失等对环境的影响比较严重，边坡几何形态的设计不合理，不能提高行车时的视觉舒适性，运营时期交通量的急剧增加，废气排放，噪音等对环境污染与日俱增。
由于该高速公路初步设计较早，边坡防护的地质资料不足，施工过程中经常出现开挖断面形式与边坡防护布置图不符，路堑挖方段实际地形断面与边坡防护布置图不一致，工程地质条件变化也较大，开挖后产生剥落、滑塌或坡体开裂现象，边坡几何形态没有与自然边坡相融合，视觉较差。
在初步设计中边坡防护设计较笼统、针对性不强，边坡比较陡、防护措施简单，安全性差；大部分采用浆砌片时满铺防护、喷浆岩面等落后的边坡防护措施。
由于采用大量浆砌片石满铺防护、喷浆岩面、拱型截水骨架等防护方式，因此完全破坏了植物生长的环境，使得由于高速公路开挖或填方边坡而破坏的自然或人工植被难以恢复，没有对边坡整个植被的逐步恢复进行充分考虑。缺乏植物覆盖的边坡一方面不利于水土保持，大量的水土直接流失，还加大了对高速公路周边的冲刷，给附近农田和房屋带来不利影响；另一方面也不利于吸收阳光、降低噪音和吸收汽车排放物。边坡几何形态没有与自然边坡相融合，不利改善高速公路的行车效果，与高速公路快捷的特点不相协调，在一定程度上也给高速公路的行车带来不安全因素。
鉴于以上问题，为了路基边坡的稳定、美观、经济和环保，我们吸取和借鉴其他相关类似高速公路项目边坡防护成功经验，结合各边坡的地质条件和形态特征，降雨强度、地下水、材料来源等综合考虑，合理布局，因地制宜地选择实用、合理、经济、美观的工程措施，确保高速公路的稳定和高速行车安全，同时达到与周围环境的协调，保持生态环境的相对平衡，美化高速公路效果。进一步优化该高速公路边坡综合防护设计，确保边坡稳定的基础上，采用技术先进、经济合理的综合防护设计方案，体现生态防护，并使之达到边坡防护几何形态与绿化、环保综合技术的效应。
2 优化设计的原则与思路
1)建立边坡综合治理概念，即综合考虑路基边坡的防护和绿化的相互关系联，采取工程和植被相结合的措施。
2)贯彻动态设计的原则(主要是针对挖方地段)。由于用于路基设计的地质资料不够精细，深路堑断面地质情况又具有多变性，开挖后的实际情况常常与设计不同。因此，边坡处理的措施必须随着开挖后出现的地质情况而不断调整。在保证路基边坡稳定的前提下，在力所能及的范围内尽可能地采用能够进行边坡绿化的方案，尽量做到每个边坡都出现绿色，从而提高行车舒适度和保护生态。
3)边坡防护形式的选取结合各路段实际情况，尽可能在同一路段中采取相同或相近的防护形式，力求运用国内具有先进水平的三维植被植草、喷混植生、客土喷播等防护和绿化技术，在保证边坡稳定的前提下提高行车舒适性。
3 优化设计的具体措施
3．1 边坡几何形态的优化设计(见图1)
1)边坡坡面顺滑自然，与自然边坡相融合；连续边坡坡面连续、视觉通畅不突变。
①挖方边坡的坡顶与边坡端部均开挖成圆滑形态，实际开挖时，每一边坡的具体形态都会有差异，应视实际条件具体对待。
②挖方坡顶段边坡形态较易控制，渐变段形态较为复杂，要求一级边坡端部都有5～10 m的渐变段，渐变段内碎落台宽度渐变3 m。边坡端部向山体过度的侧面与边坡端部的渐变段圆滑地连成一体。侧面边坡圆滑至截水沟或用地界。
2)混凝土框格植草、浆砌片石网格植草的框格由正格改斜格，增加美观性。
3．2 边坡绿化(见表1)
表1绿化的主要防护形式
编号 防护形式 适用范围 备注
坡率 级数 用途
1 喷播植草 1:1
1:1.25 一、二 低矮填土边坡、稳定土质上边坡，护坡道、碎落台，挖方边坡平台等
2 三维网植草 1:1
1:1.25 一、二 下边坡、稳定的全风化土质、强风化岩上边坡
3 喷混植生 1:1
1:0.75 一、二 稳定的全风化土质、强风化岩上边坡，草木难以适应生长的边坡
4 浆砌片石人字拱植草 1:1 二、三 低矮、可植草上边坡
5 浆砌片石网格植草 1:1
1:1.25 二、三 稳定土质可植草上边坡
6 窗孔式护面墙植草 1:1
1:0.75 三级以上 高挖上边坡第一、二级，土质、弱~微风化岩石边坡 岩质或土石混合边坡，采用客土或喷混植生
7 锚杆混凝土框格植草 1:1
1:0.75 三级以上 高挖上边坡第一、二、三级，土质弱~微风化岩边坡 岩质或土石混合边坡，采用客土或喷混植生
8 锚索地梁混凝土框格植草 1:1
1:0.75 三级以上 高挖上边坡第一、二、三级，土质弱~微风化岩边坡 岩质或土石混合边坡，采用客土或喷混植生
该高速公路所经地区气温高，湿度大，雨量充沛。这些自然气候条件为该路段的绿创造了良好条件。并对该高速公路边坡自然条件进行充分调查，在掌握地理地质、边坡形状、土壤特性的基础上确定了边坡绿化防护方案，再根据生态学的原理及环境工程学、园林绿化设计等要求，绿化按地形变化分段进行，做到分类对待，重点突出，多层次绿色空间，作到“点、线、面”有机结合，绿化与边坡的防护必须做到一劳永逸，避免重复建设，做到经济合理，充分发挥绿化防护的综合效应。
1)防护在边坡稳定的条件下，结合地质条件选择防护方案：首选植草绿化，尽量选用与当地气候环境相适应的物种，因其适应性远远优于引进物种，以暖季为主，冷暖季型草种相结合，并适当配以灌木的原则，从而使其能够自身自养，以适应生态学理论为依据，尊重自然，兼顾生态效益、经济效益和社会效益，以达到四季常绿，三季有花的效果。养护完成后形成与自然生态融为一体的生态景观。力求运用国内具有先进水平绿化形式：喷播植草、三维网植草、喷混植生。
填方边坡：因本段路面排水采用漫流方式，路基填料多为砂性土，边坡高度不大于4．0 m，不论采用砂性土或粘性土填料，均采用三维网植草。
挖方边坡：稳定的低矮(坡高小于25 m)全风化土质采用喷播植草或三维网植草防护，强风化岩边坡采用喷混植生或三维网植草防护。
2)当地质不适宜植物生长及难以保证边坡稳定，考虑经济性、施工及效果，采用部分圬工防护时，要求圬工体积小、植物与圬工防护相结合，排水通畅形式。力求运用国内具有先进水平绿化形式：窗孔式护面墙植草、锚杆混凝土框格植草、锚索地梁混凝土框格植草。
填方边坡：边坡高度大于4．0 m时，在边坡中设置拱圈排除路面水，边坡自身采用植草防护，当高度小于8．0 m时喷播植草，则采用三维网植草防护。当边坡高度大于12．0 m时，在边坡高度等于8．0 m处加设一道拱圈，圈内采用三维网植草防护。
挖方边坡：稳定的低矮(坡高小于25 m)强风化岩边坡可采用浆砌片石人字拱植草、浆砌片石网格植草；弱一微风化岩边坡可采用窗孔式护面墙植草、锚杆混凝土框格植草、锚索地梁混凝土框格植草，框格内培土植草绿化防护能有效地分散坡面雨水径流、减缓水流速度，防止坡面冲刷，保护草皮生长，是应用较早、较为成功的一种边坡绿化形式，利用骨架可以很好地实现边坡绿化的防护。
3)填方边坡护坡道采用喷播植草，挖方边坡碎落台、平台采用满铺草皮或喷播植草,然后种植一些观赏价值较高的植物(石质边坡须换填50 cm耕植土)，如勒杜鹃。石质挖方部分如边坡太坚硬的，可采用光面爆破施工的方法，从而使整个坡面平顺，美观。坡面植草困难时则可以考虑采用浆砌护面墙防护，在边坡碎落台、平台砌筑培土槽种植爬藤植物(如爬山虎、蟛蜞菊)，实现边坡绿化防护和生态环保要求。
该高速公路A段边坡防护经过一年多风风雨雨考验，事实表明：播种当年坡面植被覆盖率达89.5％ 以上，可分别减少径流、泥砂36.5％ 和82.7％ 以上，次年坡面植被覆盖率达95％ 以上，基本上无水土流失且对土壤的改良作用明显。
随着我国公路建设的快速发展，加上越来越重视生态和环保的今天，高速公路边坡生态防护的重要性就越显得突出。通过防护的优化设计，充分利用先进的喷播绿化技术，使高速公路的边坡绿化达到边坡景观与自然景观和谐、水土保持良好的效果，从而营造一条生态、和谐自然的绿色通道。
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