關(guān)于高等級(jí)公路邊坡綜合防護(hù)系統(tǒng)探討

摘要　本文分析了路基邊坡的病害類型、原因和邊坡的侵蝕機(jī)理，提出了邊坡的防護(hù)類型、特點(diǎn)及防護(hù)類型的選擇原則。?
?　關(guān)鍵詞　路基邊坡　邊坡病害　侵蝕機(jī)理　防護(hù)適用性　植物防護(hù)　防護(hù)區(qū)劃綜合防護(hù)設(shè)計(jì)

Stuedy on Side Slope Protection System of Expressway
　?Abstract?This paper analyses the types of side slope damages，reasons and principles of the damages.This paper?also explain the types，characters and selecting principles of protection methods.?
　?Key words?Subgrade side slopeSide slope damageDamage principle　Protection availability　Plant protection?Protection district　Compr ehensive protection design

　?1前言?
　　隨著我國(guó)公路建設(shè)的飛速發(fā)展，高等級(jí)公路邊坡綜合防護(hù)系統(tǒng)研究日漸引起公路部門的重視。邊坡綜合防護(hù)設(shè)計(jì)是高等級(jí)公路設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，需根據(jù)公路等級(jí)、降雨強(qiáng)度、地下水、地形、土質(zhì)、材料來源等情況綜合考慮，合理布局，因地制宜地選擇實(shí)用、合理、經(jīng)濟(jì)、美觀的工程措施，確保高等級(jí)公路的穩(wěn)定和高速行車安全，同時(shí)達(dá)到與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)，保持生態(tài)環(huán)境的相對(duì)平衡，美化高等級(jí)公路的效果。?
　　長(zhǎng)期以來，路基邊坡的綜合防護(hù)技術(shù)一直是公路修筑中的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，我國(guó)在80年代中期以前，主要以低等級(jí)公路建設(shè)為主，由于交通量小，深挖高填較少，投資不大，因而防護(hù)工程不作為道路建設(shè)的主體工程，由此引起的損失亦不大，所以在工程中對(duì)邊坡的綜合防護(hù)研究常常被忽視。進(jìn)入90年代以后，我國(guó)高等級(jí)公路建設(shè)方興未艾，由于缺乏對(duì)防護(hù)技術(shù)的系統(tǒng)研究，沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)供設(shè)計(jì)部門應(yīng)用，因此只能用低等級(jí)公路的防護(hù)技術(shù)或供鑒鐵路部門的經(jīng)驗(yàn)來實(shí)施局部防護(hù)，缺乏綜合考慮，從而為工程埋下隱患，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響，有的甚至中斷交通，如沈大高速公路鲅魚圈所以南180km長(zhǎng)的路段，后期的工程防治費(fèi)用占整個(gè)工程防治費(fèi)的80％、京石高速公路在1997年遇到洪水沖擊后，很多路段出現(xiàn)路基垮塌，路面懸空的現(xiàn)象，再如眾所周知的昆祿路等。據(jù)交通部統(tǒng)計(jì)，僅1991年因水毀沖毀路基1577km，沖毀路面43733km，沖毀橋梁3606座、涵洞40343道，塌方4171萬方，直接經(jīng)濟(jì)損失16.86億元，因排水防護(hù)不當(dāng)使基層與路基含水量增加引起公路整體強(qiáng)度下降造成的損失更是無法統(tǒng)計(jì)。?
　　隨著高等級(jí)公路的加快修建和交通量的急劇增加，環(huán)境破壞與環(huán)境污染與日俱增。自1972年聯(lián)合國(guó)斯德哥爾摩環(huán)保會(huì)議以來，由于公路工程修建等因素導(dǎo)致水土流失和耕地占用，農(nóng)民們失去了5000多億噸的表層土；同時(shí)由于植被破壞導(dǎo)致溫室效應(yīng)的CO?2增加了10％，世界在以每年80億噸的巨量排放CO?2和硫化物，臭氧層日益遭到破壞。自1950年以來，世界經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)了5倍，人口從26億上升到58億，但這一切增長(zhǎng)完全建立在對(duì)地球的超負(fù)荷掠奪上。地球退化、土地減少、每年對(duì)農(nóng)作物和牲畜業(yè)造成的損失達(dá)430億美元，相當(dāng)于美國(guó)一年的糧食收入。1950年～1984年世界糧食產(chǎn)量以每年3％的速率增長(zhǎng)，1984年以后放慢，1984～1992年增長(zhǎng)率僅為0.7％，不及人口增長(zhǎng)率的一半；與此同時(shí)，全世界的森林覆蓋率也由工業(yè)革命前的55％降至25％左右，我國(guó)森林覆蓋率由50年代的30％降至1997年的12％左右。隨著 環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，為了環(huán)境的持續(xù)發(fā)展，環(huán)境會(huì)計(jì)學(xué)誕生了，國(guó)際社會(huì)第一次認(rèn)真地考慮把環(huán)境和資源的損失計(jì)算到經(jīng)濟(jì)成本中去，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)必須考慮到環(huán)境的代價(jià)，即由環(huán)境問題引起了環(huán)境會(huì)計(jì)和環(huán)境審計(jì)。如何在加快公路建設(shè)和汽車工業(yè)發(fā)展的同時(shí)，減少對(duì)環(huán)境的損壞。降低噪音，吸收汽車排放物，恢復(fù)自然生態(tài)平衡已成為目前公路設(shè)計(jì)部門的當(dāng)務(wù)之急。?
　　與此同時(shí)，防護(hù)技術(shù)在理論方面尚需進(jìn)一步研究，如邊坡的侵蝕機(jī)理、邊坡水力學(xué)特性研究、地區(qū)差異性以及公路部門與園林部門的專業(yè)交叉研究等等，以便提供邊坡綜合防護(hù)的理論支持和依據(jù)。?
　　因此，為降低工程造價(jià)，減少或防止道路病害，保持生態(tài)環(huán)境的相對(duì)平衡，確保道路的安全與穩(wěn)定，急需對(duì)高等級(jí)公路的邊坡綜合防護(hù)加固技術(shù)進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究。?
　?2國(guó)內(nèi)外研究概況?
　　國(guó)際上有關(guān)道路防護(hù)與加固技術(shù)的研究，多年來一直是廣大道路工作者關(guān)注的焦點(diǎn)之一。有的研究已開始將水對(duì)邊坡的侵蝕沖刷定量化。根據(jù)降水侵蝕力系數(shù)，土固有的侵蝕性參數(shù)、地形分類及侵蝕控制參數(shù)等計(jì)算邊坡上的平均流失，從而更科學(xué)地選擇合適的邊坡防護(hù)措施。Eillison提出擊濺板得出雨滴的擊濺侵蝕公式：G＝K·V4.22·d1.07·i0.05(G：侵蝕量；V：雨滴下降速度；d雨滴直徑；i：降雨強(qiáng)度；K：系數(shù))，開創(chuàng)了植物防護(hù)定量研究的先河，以后經(jīng)多人的努力，如50年代美國(guó)學(xué)者Wischmeiere.W.H和simithD.D等人利用美國(guó)35個(gè)土壤保持試驗(yàn)站8250個(gè)休閑小區(qū)的降雨侵蝕實(shí)測(cè)資料，進(jìn)行了降雨量、降雨動(dòng)能、最大時(shí)段降雨、前期降雨以及各種復(fù)合因子與土壤流失量的回歸分析，最后得到一個(gè)通用土壤流失方程式，至今在國(guó)際上廣泛采用。同時(shí)許多國(guó)家都針對(duì)各自國(guó)家或地區(qū)的不同情況，確定最佳參數(shù)，推導(dǎo)土壤流失方程式，取得了豐碩的成果。日本、美國(guó)等國(guó)家在設(shè)計(jì)規(guī)范中明確了防護(hù)設(shè)計(jì)和公路園林的設(shè)計(jì)重點(diǎn)、原則和具體措施，如日本《高等級(jí)公路設(shè) 計(jì)規(guī)范》(日本道路公團(tuán)，1983，4)中，比較大的篇幅對(duì)護(hù)坡的方法、分類、方案設(shè)計(jì)以及公路園林設(shè)計(jì)的基本原則，不同物種在本地區(qū)的適應(yīng)性均作出了詳細(xì)的規(guī)定，具有很強(qiáng)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)性。在邊坡防護(hù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，國(guó)際上特別是發(fā)達(dá)國(guó)家尤為重視植物防護(hù)或植物與圬工防護(hù)相結(jié)合的方法，以期達(dá)到同時(shí)發(fā)揮防護(hù)與美化的作用。?
　?隨著我國(guó)公路等級(jí)和人們生活水平的提高，路基邊坡防護(hù)日漸引起公路部門的重視。在我國(guó)多年的道路工程實(shí)踐中，積累了不少防護(hù)與加固技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)。水是公路邊坡上土壤侵蝕的主體，公路部門對(duì)水流的力學(xué)研究都是以明渠均勻流為研究對(duì)象，如曼寧流速公式等，利用這些公式進(jìn)行排水構(gòu)造物的設(shè)計(jì)取得了較滿意的效果，但如果以此來描述邊坡沖刷則有不妥。如我國(guó)《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ018-97)中推薦的溝管近似流速公式V＝20·i1／2，即流速與坡角的平方根成正比，而在公路邊坡中，隨邊坡坡角的增大，徑流流速確有增大的趨勢(shì)，但坡角增大導(dǎo)致匯水面積減小，必然使流速減小，所以邊坡徑流流速應(yīng)是產(chǎn)流降壓強(qiáng)度、坡長(zhǎng)、坡度、坡面粗糙系數(shù)的綜合函數(shù)；在圬工防護(hù)理論計(jì)算方面，庫倫理論，朗金理論被廣泛應(yīng)用。隨著科技的發(fā)展，各種新型支檔結(jié)構(gòu)和防護(hù)型式及CAD程序相繼而生，但在設(shè)計(jì)時(shí)，僅從邊坡的穩(wěn)定性等因素出發(fā)，很少考慮水對(duì)防護(hù)的量化沖刷能力和環(huán)保

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