公路边坡防护设计

1、河北理工大学毕业设计（论文）摘要交通事业的不断发展要求必须不断的完善交通条件，边坡影响着公路的使用效益和寿命。根据不同的分类依据边坡可以分为不同的种类，边坡的破坏形式有滑坡、崩塌、剥落；在工程设计中，判断边坡稳定性的大小习惯上采用边坡稳定安全系数来衡量，在评价边坡稳定性时，首先要考察边坡的地质条件，水文地质条件，地形地貌和新构造运动等，因为这些因素是影响边坡稳定性的决定因素；边坡研究的基础理论是建立在土力学和岩石力学之上的，所以土力学和岩石力学的成就与发展决定了对边坡研究的完善程度。目前分析边坡稳定性的方法很多，本文以圆弧滑动面法对边坡稳定性进行举例计算。边坡防护可以分为坡面防护和冲刷防护两类

2、，本文对两类防护做了进一步的详细的分析，提出了目前边坡的防护及加固措施，同时还提出了目前还处于发展阶段的一些新的方法，同时列举了河北省目前主要公路防护措施。最后提出边坡支护方按的优化方法；方按设计的一般原则是：安全性原则，经济性原则，工程环境许可性原则。工程环境和边坡方案设计之间相互影响，要充分的考虑。关键词：公路边坡 稳定 防护abstractthe development of traffic require that traffic conditions must be perfected continuously, side slope the use that affects hig

3、hway benifit and life. according to different classfication ，the side slope that can divide into difference slope; the damage of side slope are formed by slide,collapse , peel off; in project design, judge that the size of side slope stability is measured on habit with side slope steady safe coeffic

4、ient, when appraising side slope stability, first will investigate the geological condition of side slope, hydrogeology condition, topography landforms and new structure sport, because these factors is the decision of side slope stability factor; basic theory of side slope research is establishment

5、earth mechanics and rock mechanics over, so the achievement of earth mechanics and rock mechanics and the perfect level of developing decision for side slope research. now, the method of analysis side slope stability is many , with circular arc slide surface law for side slope stabilize give an exam

6、ple to calculate. side slope protection can divide into slope surface to protect and erode, protect two kinds, and make further detailed analysis , have put forward the present protection of side slope and consolidate measure, at the same time have still put forward now is still in some new methods

7、that develop stage , at the same time have enumerated hebei province for now major highway preventive measure. put forward side slope finally to protect side according to optimization method, is according to the general principle of design: safety principle, economy principle, project environmental

8、permission principle. the effections between project environment and side slope scheme design should be consided enough.key words：road slope stability protection目录摘要i目录iii前 言11 公路边坡的分类与边坡破坏类型11.1 公路边坡的分类11.2 边坡破坏形式分类12 公路边坡稳定的重要性及稳定性研究的发展22.1 边坡稳定性的概念22.2 公路边坡稳定的重要性32.3 公路边坡稳定性研究的发展33 影响边坡稳定性的主要因素33

9、.1 地质条件33.2 水文地质条件43.3 新构造运动43.4 地貌因素43.5 气候因素43.6 风化作用43.7 人类的工程活动因素53.7.1 削坡53.7.2 坡顶加载53.7.3 地下开挖54 边坡稳定性的主要分析方法64.1 边坡稳定性分析方法简介64.2 边坡的稳定性分析（条分法）64.3 .稳定计算分析95 公路边坡防护的概述105.1 国内外研究概况105.2 边坡综合防护设计原则与注意事项126 边坡防护与加固的方法和措施146.1 .坡面防护146.1.1 种草146.1.2 铺草皮146.1.3 植树156.1.4 抹面与捶面166.2 冲刷防护166.2.1 护面墙

10、166.2.2 干砌片石防护176.2.3 浆砌片石防护176.2.4 混凝土预制块防护186.2.5 土工织物防护187 河北省公路主要防护措施197.1 植物防护197.2 框格防护207.3 护坡207.4 封面217.5 护面墙218 边坡支护方案优化方法228.1 方案设计的原则和方法228.1.1 方案设计的一般原则238.1.2 方案设计的方法238.1.3 安全等级评价方法248.2 边坡的方案优选258.3 工程环境与边坡方案设计的相互影响268.3.1 边坡工程方案对环境的影响268.3.2 环境对工程的影响27结论29谢 辞30参 考 文 献3131河北理工大学交通与测绘

11、学院前 言公路边坡的防护与治理是公路工程中一个非常普遍的技术问题，由于以往公路等级低，车速慢，这个问题在工程中未得到充分认识和注意。随着我国经济的飞速发展，公路建设步伐的加快，公路等级的不断提高，对边坡的防护与治理的要求也就越来越高。边坡防护设计是高等级公路设计的重要内容之一，需根据公路等级、降雨强度、地下水、地形、土质、材料来源等情况综合考虑，合理布局，因地制宜地选择实用、合理、经济、美观的工程措施，确保高等级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，美化高等级公路的效果。长期以来，路基边坡的综合防护技术一直是公路修筑中的一个薄弱环节，我国在80年代中期以前

12、，主要以低等级公路建设为主，由于交通量小，深挖高填较少，投资不大，因而防护工程不作为道路建设的主体工程，由此引起的损失亦不大，所以在工程中对边坡的综合防护研究常常被忽视。进入90年代以后，我国高等级公路建设方兴未艾，由于缺乏对防护技术的系统研究，没有成熟的经验供设计部门应用，因此只能用低等级公路的防护技术或借鉴铁路部门的经验来实施局部防护，缺乏综合考虑，从而为工程埋下隐患，造成了巨大的经济损失和不良的社会影响，有的甚至中断交通，如沈大高速公路鲅鱼圈所以南180km长的路段，后期的工程防治费用占整个工程防治费的80、京石高速公路在1997年遇到洪水冲击后，很多路段出现路基垮塌，路面悬空的现象，再

13、如众所周知的昆禄路等。据交通部统计，仅1991年因水毁冲毁路基1577km，冲毁路面43733km，冲毁桥梁3606座、涵洞40343道，塌方4171万方，直接经济损失16.86亿元，因排水防护不当使基层与路基含水量增加引起公路整体强度下降造成的损失更是无法统计。随着高等级公路的加快修建和交通量的急剧增加，环境破坏与环境污染与日俱增。自1972年联合国斯德哥尔摩环保会议以来，由于公路工程修建等因素导致水土流失和耕地占用，农民们失去了5000多亿吨的表层土；同时由于植被破坏导致温室效应的co2增加了10，世界在以每年80亿吨的巨量排放co2和硫化物，臭氧层日益遭到破坏。自1950年以来，世界经济

14、增长了5倍，人口从26亿上升到60亿，但这一切增长完全建立在对地球的超负荷掠夺上。地球退化、土地减少、每年对农作物和牲畜业造成的损失达430亿美元，相当于美国一年的粮食收入。1950年1984年世界粮食产量以每年3的速率增长，1984年以后放慢，19841992年增长率仅为0.7，不及人口增长率的一半；与此同时，全世界的森林覆盖率也由工业革命前的55降至25左右，我国森林覆盖率由50年代的30降至1997年的12左右。随着 环境问题的日益严峻，为了环境的持续发展，环境会计学诞生了，国际社会第一次认真地考虑把环境和资源的损失计算到经济成本中去，经济增长必须考虑到环境的代价，即由环境问题引起了环境

15、会计和环境审计。如何在加快公路建设和汽车工业发展的同时，减少对环境的损坏。降低噪音，吸收汽车排放物，恢复自然生态平衡已成为目前公路设计部门的当务之急。与此同时，防护技术在理论方面尚需进一步研究，如边坡的侵蚀机理、边坡水力学特性研究、地区差异性以及公路部门与园林部门的专业交叉研究等等，以便提供边坡综合防护的理论支持和依据。 因此，为降低工程造价，减少或防止道路病害，保持生态环境的相对平衡，确保道路的安全与稳定，急需对高等级公路的边坡综合防护加固技术进行全面系统的研究1 公路边坡的分类与边坡破坏类型1.1 公路边坡的分类表1-1公路边坡的分类1分类依据名称简述成因自然边坡 （斜坡）由自然地质作用形

16、成地面具有一定斜度的地段，按地质作用可细分为：剥蚀边坡，侵蚀边坡，堆积边坡人工边坡由人工开挖，回填形成地面具有一定斜度的地段岩性岩质边坡 （岩破）由岩石构成，按岩石成因，岩体结构又可细分土质边坡 （土坡）由土构成，按土提结构又可细分为：单元结构，多元结构，土石混合结构，土石叠置结构坡高超高边坡岩质边坡坡高大于30m，土质边坡坡高大于15m高边坡岩质边坡坡高大于15-30m，土质边坡坡高大于10-15m中高边坡岩质边坡坡高大于8-15m，土质边坡坡高大于5-10m低边坡岩质边坡坡高小于8m，土质边坡坡高小于5m坡长长边坡坡长大于300 m中长边坡坡长100-300 m短边坡坡长小于100 m坡度

17、缓坡坡度小于15度中等坡坡度15-30度陡坡坡度30-60度急坡坡度60-90度倒坡坡度大于90度稳定性稳定坡稳定条件好，不会发生破坏不稳定坡稳定条件差或已发生局部破坏，必须处理才能稳定已失稳坡已发生明显的破坏1.2 边坡破坏形式分类表1-2边坡破坏形式分类2类型特征滑坡斜坡在一定的自然条件下，部分岩（土）体在重力作用下，沿着一定的软弱面（带），缓慢地，整体地向下移动。滑坡一般具有蠕动变形，滑动破坏和渐趋稳定三个阶段。有时也具有高速急剧移动现象。因下伏岩层压缩，斜坡沿岩（土）体内较陡的结构面发生整体下坐（错）位移，成为坐（错）落。组成斜坡的岩（土），常不发展连续的滑动面，而顺斜坡方向发生塑性变

18、形称为倾倒崩塌整体岩（土）块脱落母体，突然从较陡的斜坡上崩落下来，并顺斜坡猛烈翻转，跳跃，最后堆落在坡脚，规模巨大时称为山崩，小时称为塌方悬崖陡坡上的个别岩块突然下落，称为坠落的岩块（或危石）剥落斜坡表层岩（土），长期遭受风化，在冲刷和重力作用下，岩（土）屑（块）不断沿斜坡滚落，堆积在坡脚2 公路边坡稳定的重要性及稳定性研究的发展2.1 边坡稳定性的概念边坡一般是指具有倾斜坡面的土体或岩体，由于坡表面倾斜，在坡体本身重力及其他外力作用下，整个坡体有从高出向低处滑动的趋势，同时，由于坡体土（岩）自身具有一定的强度和人为的工程措施，他会产生阻止坡体下滑的抵抗力。一般来说，如果边坡土（岩）体内部某一

19、个面上的滑动力超过了土（岩）体抵抗滑动的能力，边坡将产生滑动，既失去稳定；如果滑动力小于抵抗力，则认为边坡是稳定的3。在工程设计中，判断边坡稳定性的大小习惯上采用边坡稳定安全系数来衡量。1955年毕肖普（a.wbishop）明确了土坡稳定安全系数的定义：fs=tf /t式中：tf沿整个滑裂面上的平均抗剪强度 t沿整个滑裂面上的平均剪应力 fs边坡稳定安全系数对于此公式，当fs1时，土坡稳定；当 fs 1时，土坡失稳；当fs=1时，边坡处于临界状态。毕肖普所给出的概念的关键是如何寻求滑裂面，如何寻求滑裂面上的平均抗剪强度tf和t平均剪应力2.2 公路边坡稳定的重要性在评价边坡稳定性时，首先要考察

20、边坡的地质条件，水文地质条件，地形地貌和新构造运动等，因为这些因素是边坡稳定性的决定因素，一般来说，这些因素比人类的工程活动对边坡稳定性的影响更大。以前，由于公路等级低，线形差，路基不宽，开挖不深，边坡稳定性对公路的影响不显著，人们对边坡稳定性没有引起足够的重视。但是随着国民经济建设的发展，公路交通事业日新月异，公路等级越来越高，高填深挖已经不可避免。目前，公路边坡失稳的事例很多，边坡失稳不仅影响行车安全，甚至掩埋公路，中断交通，迫使放弃已成公路的使用，造成不可估量的经济损失。因此，研究公路边坡的稳定性和边坡防护方法是非常必要的。2.3 公路边坡稳定性研究的发展边坡研究的基础理论时建立来土力学

21、和岩石力学之上的，所以土力学和岩石力学的成就与发展决定了对边坡研究的完善程度。二次世界大战前后，边坡问题的研究尚属于力学的研究范畴，边坡稳定性分析方法主要借鉴土力学的研究成果，例如1916年由prantle提出，fellnius和taylor（1922）发展的圆弧滑动，1955年的bishop条分法,1954年janbu条分法和20世纪70年代的王复来分析方法等形成极限平衡理论，时建立在刚塑性体模型基础上的破坏理论，是古典力学解决土质边坡稳定性的核心。而现代土力学致力于土体真是破坏过程的理论研究，它的建立可能要运用到损伤力学，细观力学和分形理论等现代力学分支，最后要完成对破坏过程的数学模拟4。

22、3 影响边坡稳定性的主要因素3.1 地质条件（1）.岩土体的工程地质性质。岩土体的力学性质决定了边坡失稳的方式。坚硬岩石边坡失稳以崩塌和结构面控制失稳为主；软弱岩石边坡失稳以应力控制型失稳为主。对其他因素给定的边坡，岩土体的工程地质性质越优良，边坡的稳定性越高。（2）.地质构造。表现为结构面的发育程度，规模，连通性，充填程度及充填物成份和结构面的产出状态对边坡稳定性的影响。3.2 水文地质条件“十个边坡九个水”这句话形象地反映了边坡失稳往往与地下水地活动有密切关系这一客观事实。.水文地质条件包括地下水的赋存，补给，径流，排泄条件。3.3 新构造运动新构造运动往往引起边坡形态，产生状态及水文地质

23、条件发生改变而导致边坡失稳，强烈的新构造运动-地震对边坡稳定性的议影响极大，地震往往伴有大量的边坡失稳。地震作用导致边坡稳定性降低主要是由于地震作用产生水平地震附加力，当水平地震附加力的作用方向不利时，边坡的下滑力增大，滑动面的抗滑力减小。另外，在地震作用时，岩土中的孔隙水压力增加和沿途径体强度降低，也对斜坡的稳定不利5。3.4 地貌因素边坡的形态和规模等地貌因素对边坡稳定的影响时显而易见的，不利形态和规模的边坡往往在坡顶产生张应力，并引起坡顶出现胀裂缝；在坡脚产生强烈的剪应力，出现剪切破坏带，这些作用极大地降低边坡地稳定性。3.5 气候因素大气降水时地下水的主要补给源。气候类型不同，大气降雨

24、量也不同，因此，在不同的地区由于大气降雨量不同，即使其他条件相同，边坡的稳定性也不相同。暴雨或长期降雨以及融雪过后，往往可以见到边坡失稳增多的现象，这说明大气降雨等对边坡的稳定性有很大的影响。3.6 风化作用风化作用使岩土的抗剪强度减弱。裂隙增加，扩大，影响斜坡的形状和坡度；透水性增加，使地面水易于浸入，改变地下水的动态等，沿裂隙风化时，可使岩土体脱落或沿斜坡崩塌，堆积，滑移等。3.7 人类的工程活动因素随着人类工程活动规模的日益扩大，它对边坡稳定性的影响越来越显著，不当的人类工程活动引起的边坡失稳事故频繁发生，使得人们不得不重视人类工程活动对边坡稳定性的影响。对边坡稳定性产生显著影响的人类活

25、动有：3.7.1 削坡不当的削坡往往使坡脚结构面或软弱夹层的覆盖层变薄或切穿，减小坡体的抗滑力，而边坡的下滑力却没有相应的减小，这样边坡的稳定性降低。当结构面或软弱夹层被切穿时，结构面与边坡面构成不利组合，边坡产生结构面控制型失稳。3.7.2 坡顶加载坡顶加载一方面增加了坡体下滑力，而没有成比例的增加滑动面的抗滑力；另一方面加大坡顶张应力和坡脚剪应力集中程度，使边坡岩石土体破坏，降低强度，因而引起边坡稳定性降低。3.7.3 地下开挖地下开挖引起的地表移动与边坡失稳常具有下列特征6：(1).受地下开挖位置影响，地下开挖越接近边坡面，地表移动和边坡失稳越强烈，但其范围却显著减小：近地表的地下采掘往

26、往引起小范围沉降和塌陷，边坡的变形和破坏是局部的；当地下开挖埋深较大时，地表移动和失稳的范围比较大，失稳往往是整体的。(2)受地下开挖规模影响。地下开挖规模越大，边坡的应力场改变就越大，在坡顶和坡脚引起的应力集中也就越强烈，边坡稳定性的降低也就越大。(3).受边坡地质条件影响。地下采掘工程平行于边坡走向，开挖活动往往切割边坡的锁固段，降低了边坡稳定性，如果地下工程垂直于边坡走向，地下开挖对边坡的影响就要小的多。(4)具有先沉陷，后开裂，再滑动的活动规律。地下开挖首先引起边坡地表移动，当地表移动到一定程度时，边坡坡顶附近拉裂，出现拉裂缝，坡脚附近出现剪切破坏带。当边坡岩土体破坏比较严重时，拉裂缝

27、与剪切破坏带贯通或近于贯通，边坡滑动面的抗滑力急剧下降，边坡的稳定性显著降低，甚至失稳。4 边坡稳定性的主要分析方法4.1 边坡稳定性分析方法简介目前分析边坡稳定性的方法很多，例如，瑞典圆弧法，bishop条分法，janbu条分法，王复来改进条分法，不平衡推力传递系数法，边坡稳定分析有限元法，边坡大变形的流形元法，快速拉格朗日法（flac法）7，边坡工程反分析法等等。4.2 边坡的稳定性分析（条分法）一般情况下，边坡的滑动失稳主要是由于以下两个原因造成：（1）外界的作用破坏了土体内原来的应力平衡状态。如路堑或基坑的开挖，引起了土自身的重力发生变化，从而改变了土体原来的应力平衡状态；此外，路堤的

28、填筑或土坡面上作用外荷载时，以及土体内的渗透力、地震力的作用，也都会破坏土体内原有的应力平衡，导致边坡滑坡的产生。（2）土的抗剪强度由于受到外界气候等自然条件的变化，使边坡的土体时干时湿、收缩膨胀、冻结、融化等，从而使土变松强度降低；边坡由于雨水的侵入使土湿化，强度降低；边坡附近因施工引起的震动，如打桩、爆破等，以及地震力的作用，引起土的液化或触变，使土的强度降低。通常边坡的稳定分析一般是采用圆弧滑动面来进行研究的（见图4-1），以下3种圆弧滑动面的产生是与边坡的坡角大小、土的强度指标，以及中硬层的位置等因素有关。 图4-1 1）坡角圆 2）坡面圆 3）中心圆 条分法是土坡稳定分析的常用方法之

29、一。条分法的基本原理是将如图4-2所示的坡体，取单位长度土坡按平面问题计算。设可能滑动面是一圆弧ad，圆心为o，半径为r。将滑动土体abcda分成许多竖向土条。 图4-2任一土条i的作用力包括：wi 土条的自重；ti 滑动面i上的切向反力；ni 滑动面i上的法向反力；xi，xi+1 竖向剪切力；ai 土条i滑动面的法线（即半径）与竖直线的夹角；li 土条i滑动面的弧长；ci，i 滑动面上土的粘聚力及内摩擦角。费伦纽斯的条分法是不考虑土条的两侧的法向力的；根据平衡条件可得： niwi cos ai ti wi sin ai滑动面i上的抗剪强度为： fiitgi + citgi + ci li)

30、=( wi cos ai tgi + ci li)土条i上的作用力对圆心o产生的滑动力矩ms及稳定力矩mr分别为： msti rwi r sin aimrfi li r( wi cos ai tgi + ci li) r整个土坡相应于滑动面ad的稳定安全系数为：k=( wi cos ai tgi + ci li)对于均质土坡，i，cic则得：k= tg （1）式中的： 滑动面ad的弧长；n 土条分条数。在经验计算中，坡体的中外侧的土条对安全系数k的影响较大，以下用一简单的例子进行说明。例：某土坡如下图4-3所示。已知土坡高h6m，坡角55，土容重18.6kn/m3，土的内摩擦角12，粘聚力c1

31、6.7kpa。用条分法计算土坡的稳定系数。 图4-3解：由泰勒的经验方法确定最危险滑动面圆心位置，由12，55知土坡滑动面是坡脚圆，并由泰勒经验曲线（图略）得40，34，由此作图求得圆心o。将滑动土体bcdb划分竖直土条。滑动圆弧bd的水平投影长度为：hctg7.15m，把土体划分为7个土条，从坡脚b开始编号，把第16条的宽度b均取为1m，第7条为1.15m。各土条滑动面与圆心o的连线同竖直线间的夹角 ai按sin ai,其中rd/(2sin)=h/(2sinsina)8.35m，将求得的土条ai值列于下表；根据图量出各土条的中心高度hi，计算各土条的重力 wi bi hi，wi cos ai

32、，wi sin ai值，同样列于下表。弧长2r=9.91m 根据公式（1）k= tg1.18 表4-1土条编号土条宽度bim）土条中心高hi（m）土条重力w（kn）ai()（kn）（kn）（m）110.611.169.51.8411211.833.4816.59.5132.1312.8553.0123.821.3948.5413.7569.7531.636.5559.41514.176.2640.149.1258.33613.0556.7349.843.3336.6271.151.527.96324.8612.67合 计186.6258.639.91由上表及上述计算发现，对于土体中外侧的土条的

33、及的比值较大，说明了坡体的中外侧的土条对安全系数k的影响较大，且中部的影响最大；同时，坡体的中部滑移线离坡面距离最长，所以如果根据土坡稳定的这个特性，对边坡进行有针对性的防护，则不仅仅可以对边坡进行有效的防护，而且可以带来时间与经济效益。4.3 .稳定计算分析设计计算时，滑裂面是任意给定的。因此，需要对各种可能的滑动面均进行计算，从中找出安全系数最小的滑裂面，即认为是存在潜在滑动最危险的（或最有可能的）滑裂面。这种计算工作量是相当大的，特别是当边坡外形和土层分布都比较复杂时，寻找最危险断裂面位置相当困难。在今天，由于计算机的普遍采用，这些问题已经变得不那么重要了，即使对复杂边坡和复杂土层情况，

34、以前担心多个fs极小值的问题现在也比较容易解决了。用计算机编程计算边坡稳定时，先在坡顶上方根据边坡特点或工程经验，先设定一个各种可能产生的圆弧滑裂面的圆心范围，画成正交网格，网格长可根据精度要求而定，网格交点即为可能的圆弧滑裂面的圆心，如图4-4所示。对每个网结点，分别取不同的半径进行计算，得到该圆心点的最危险滑裂面（fs最小对应的滑裂面）。比较全部网结点（不同的圆心位置）的fs值，最小的fs值对应的圆心和圆弧即为所求的边坡最危险滑裂面。为了更精确的计算，可将该圆心为圆点，再细分小区域网络，按前述方法再进行计算，类似可找出该小区域网络中最小的fs。图4-4最危险滑裂面的搜索5 公路边坡防护的概

35、述5.1 国内外研究概况国际上有关道路防护与加固技术的研究，多年来一直是广大道路工作者关注的焦点之一。有的研究已开始将水对边坡的侵蚀冲刷定量化。根据降水侵蚀力系数，土固有的侵蚀性参数、地形分类及侵蚀控制参数等计算边坡上的平均流失，从而更科学地选择合适的边坡防护措施。eillison提出击溅板得出雨滴的击溅侵蚀公式8：gkv4.22d1.07i0.05(g：侵蚀量；v：雨滴下降速度；d雨滴直径；i：降雨强度；k：系数)，开创了植物防护定量研究的先河，以后经多人的努力，如50年代美国学者wischmeiere.w.h和simithd.d等人利用美国35个土壤保持试验站8250个休闲小区的降雨侵蚀实

36、测资料，进行了降雨量、降雨动能、最大时段降雨、前期降雨以及各种复合因子与土壤流失量的回归分析，最后得到一个通用土壤流失方程式，至今在国际上广泛采用。同时许多国家都针对各自国家或地区的不同情况，确定最佳参数，推导土壤流失方程式，取得了丰硕的成果。日本、美国等国家在设计规范中明确了防护设计和公路园林的设计重点、原则和具体措施，如日本高等级公路设计规范(日本道路公团，1983，4)中，比较大的篇幅对护坡的方法、分类、方案设计以及公路园林设计的基本原则，不同物种在本地区的适应性均做出了详细的规定，具有很强的设计指导性。在边坡防护的系统设计中，国际上特别是发达国家尤为重视植物防护或植物与圬工防护相结合的

37、方法，以期达到同时发挥防护与美化的作用。随着我国公路等级和人们生活水平的提高，路基边坡防护日渐引起公路部门的重视。在我国多年的道路工程实践中，积累了不少防护与加固技术的经验。水是公路边坡上土壤侵蚀的主体，公路部门对水流的力学研究都是以明渠均匀流为研究对象，如曼宁流速公式等，利用这些公式进行排水构造物的设计取得了较满意的效果，但如果以此来描述边坡冲刷则有不妥。如我国公路排水设计规范(jtj018-97)中推荐的沟管近似流速公式v20i1/2，即流速与坡角的平方根成正比，而在公路边坡中，随边坡坡角的增大，径流流速确有增大的趋势，但坡角增大导致汇水面积减小，必然使流速减小，所以边坡径流流速应是产流降

38、压强度、坡长、坡度、坡面粗糙系数的综合函数；在圬工防护理论计算方面，库伦理论，朗金理论被广泛应用。随着科技的发展，各种新型支档结构和防护型式及cad程序相继而生，但在设计时，仅从边坡的稳定性等因素出发，很少考虑水对防护的量化冲刷能力和环保因素，如：可否利用工程经济学研究某路段采用集中排水或分散排水?可否用混凝土预制块或网格代替费工费时的浆砌片石?可否用植被防护或综合防护替代全圬工防护等等。由于工程的千差万别，上述问题在规范中仅定性地作了限制，很少给出具体比选方法进行量化计算分析，由此设计出的结果可能一方面是工程达到了防护效果却造成了大量工程资金的浪费，另一方面是防护不当或方案错误导致防护失败，

39、造成巨大资金重复投入，形成不良的社会影响。高等级公路由于线形标准较高、设计人员素质低、比选方案少等因素，造成路基高填深挖现象普遍存在，同时大交通量给沿线造成的交通污染不但威胁沿线居民的身体健康，而且影响区域的生态平衡。由于诸多原因，我国公路的环保技术研究远远不能适应当今高速公路发展的道路建设要求，同时关于边坡冲刷防护、交通环境美化进行的综合设计也鲜为报道。在国内植物防护方面，随着人们环保意识的增强和生活质量的提高，在适宜植物生长的土质边坡、服务区、立交区，根据土壤、气候特点栽种花草树木，既可防风护坡，恢复因建路而破坏的生态平衡，美化环境、吸收尾气、诱导视线，还可防止暴雨对路基边坡的击溅冲刷。西

40、北水保所对此进行了大量的研究，并在引用美国通用土壤流失方程式方面取得了一系列成果。贵州毕节公路段做过公路绿化效应及山区公路水毁防治的研究，北京市公路管理处作了一系列公路绿化设计研究，河南省交通厅与天津大学联合完成了土工合成材料在郑洛高速公路护坡工程中的应用及绿化研究，交通部科技信息所环保部分别在昆(明)-曲(靖)路，楚(雄)-大(理)路实施了生物防护与景观再造工程等等，取得了较好的防护效果，但水对边坡侵蚀冲刷的量化研究仍鲜为报道，理论上缺乏必要的支持。同时由于各处工程项目的地理气候差异性，以及公路植物防护与园林专业的交叉相容，导致了防护物种和设计方案的千差万别，所以将水对土质边坡的侵蚀冲刷研究

41、定量化，确定护坡方法的选择原则，划分不同地区用于公路防护的植物类型及特性，从而确定最佳综合防护设计方案已势在必行。如前所述，由于理论研究上的不足和设计上的随意性，同时由于国内外不同地区的地理、气候及工程建设规模的差异，决定了不同地区综合防护方案的差异性，所以在侵蚀冲刷机理研究的基础上，对不同地区的高等级公路边坡进行综合系统研究，提出最佳防护设计方案已迫在眉睫。5.2 边坡综合防护设计原则与注意事项(1)“综合设计、就地取材、以防为主、确保施工”是边坡综合防护设计的基本原则；(2)路基防护应按照设计、施工与养护相结合的原则，深入调查研究，根据当地气候环境、工程地质和材料等情况，因地制宜，就地取材

42、，选用适当的工程类型或采取综合措施，以保证路基的稳固。不要轻易取消或减少必要的防护工程措施，而给养护遗留繁重的工作量； (3)路基防护措施是根据沿线不同土质岩性、水文地质条件、坡度、高度和当地材料、气候等因地制宜选择，应密切结合路面排水作综合考虑； (4)护坡方法应优先考虑采用植物防护，当土质不宜植物生长及难以保证边坡稳定时，要考虑经济性、施工及效果，采用圬工防护或相应的辅助设施； (5)在防护方案设计时，应参照上述设计原则，初步选出护坡方法。在施工阶段，要对每个边坡的排水、土质等调查，根据调查结果变更原设计； (6)在不良的气候和水文条件下，对粉砂、细砂与易于风化的岩石边坡，以及黄土和黄土类

43、边坡，均宜在土石方施工完成后及时防护。路堑边坡应根据边坡岩层组成及坡面弱点分布情况考虑全面防护或局部防护； (7)对于土路堤的坡面铺砌防护工程，最好待填土沉实或夯实后施工，并根据填料的性质及分层情况决定防护方式。铺砌的坡面应预先整平，坑洼处应填平夯实；(8)对于不宜采用植物或混凝土网格中空植草的破碎岩路堑边坡，应综合考虑地形关系、基岩风化破碎程度、地震、暴雨、漏水、施工难易及经济性等因素，慎重选择喷浆(混凝土)、护面墙，落石防治等方案； (9)混凝土网格中空植草护坡的目的，是防止受雨水侵蚀和风化严重的土质产生沟槽，及不适宜植物生长的土质和由于周围环境需要绿化的地方。该护坡方法不能承受土压力且造

44、价高于植物护坡，使用时须充分分析9； (10)对于水流、波浪、风力、降水以及其它因素可能引起起路基破坏的，均应设置防护工程。在冲刷防护设计中，可综合考虑河道整治，使防护工程收到更好的效果； (11)对于冲刷防护，一般在水流流速不大及水流破坏作用较弱地段，可在沿河路基边坡设砌石护坡、石笼和混凝土预制板等，以抵抗水流的冲刷和淘刷。需要改变水流或提高坡脚处的粗糙率，以降低流速、减缓冲刷作用时，可修筑坝类构造物。对于冲刷严重地段(急流区、顶冲地区)，可采用加固边坡(砌石护坡)和改变水流情况的综合措施；水下部分可视水流的淘刷情况，采用加固边坡(砌石护坡)和改变水流情况的综合措施；水下部分可视水流的淘刷情

45、况，采用砌石、石笼或混凝土预制板等护底护脚。砌石基础应置于冲刷线以下0.51.0m，水上部分采用轻型防护即可； (12)综合防护应遵循实用、经济、美观的指导思想，明确为行车服务的目的，在实用、经济的前提下，力求边坡绿化三季有花。6 边坡防护与加固的方法和措施边坡防护可以分为坡面防护和冲刷防护两类：6.1 .坡面防护6.1.1 种草（1）使用条件种草防护适用于边坡稳定，坡面冲刷轻微，且易于草类生长的土质路堤与路堑边坡，用以防止表面水土流失，固结表土，增强路基的稳定性。（2）注意事项10：选用草种应注意当地的土壤和气候条件，通常以容易生长，根部发达，叶茎低矮，枝叶茂密或有匍匐茎的多年生草种为宜，常

46、用的有白茅草，毛鸭嘴，鱼肩草等，最好采用几种混合播种，使之生成一个良好的覆盖层。种植时草籽宜掺沙或与土粒拌和，使之播种均匀，播种时间以气候温暖，温度较大的季节为宜。6.1.2 铺草皮（1）使用条件路基坡面上铺草皮防护，其作用与种草防护相同，前者使用时要求当地有足够的供挖取使用的草皮地段，但在边坡较高陡和坡面冲刷较严重的地方，铺草皮比种草防护收效快11。（2）草皮的种类可以分为：平铺草皮，平铺叠置草皮，方格式草皮，卵（片）石方格草皮。（3）注意事项:.草皮应选用根系发达，茎矮叶茂的耐旱草种，干枯腐朽及喜水草种不宜采用，泥沼地区的草皮禁用。铺草前应将边坡表面挖松整平，如有地下水露头，应做好排水设施

47、铺草皮应在春季或初夏，干燥地区在雨季进行，不宜在冻冻或解冻时期施工路堑边坡铺草皮时，应铺过路堑顶部1 m或铺至截水沟边。6.1.3 植树在路基边坡上合理的植树，对于加固路基有良好的效果。也可以和种草，铺草皮配合采用，使坡面形成良好的防护层。植树适用于土质边坡及严重风化的岩石边坡和裂隙粘土边坡，对于盐渍土，经常浸水及经常干旱的边坡及粉质土边坡不宜采用。(1)植树的作用12：.植树可以加强路基的稳定性.降低流速，防止和减少水流对路基的冲刷。.植树能防风，防沙，防雪。.植树可以美化路容，调节气候，并可以获得部分木材，增加收益。(2)植树的形式和间距植树的形式可以是带状或条形，也可以栽成连续式；防护林

48、带由多行树木组成，需密植，乔，灌木间种，间距可以参考表6-1： 表6-1种植方法树的种类行距（m）株距（m）种植方法树的种类行距（m）株距（m）单株种植柳树类1.50.8一窝一窝地种植乔木类1.01.0杨树类1.00.6灌木类0.80.5灌木类0.80.5(3)注意事项.植树最好选在1：1.5或更缓的边坡上.树种应选用在当地土壤与气候条件下能迅速生长，根系发达，枝叶茂密的树种。用于冲刷防护的树种宜选用生长很快的杨柳类，或不怕水淹的灌木类，常用的有紫穗槐及夹竹桃等。.植树后在树木未成长前，应防止流速大于3m/s的流侵害。当植树地带可能受到流水冲击作用时，应在前方设置障碍物，加以保护。.采用植树方

49、法防护路基，应使树木及早成林，才能起到防护作用6.1.4 抹面与捶面（1）使用条件和适用范围易于风化的岩石，如页岩，泥岩，泥灰岩，千枚岩等软质岩层的路堑边坡保护，可用混合材料抹面。对易受冲刷的边坡和易风化岩石坡防护可用混合材料捶面。抹面或捶面的边坡不受坡度的限制，但不能担负荷载，亦不能承受土压力，所以要求边坡是稳定的，坡面应该平整干燥。（2）常用的材料常用的抹面混合料有石灰炉渣混合灰浆，石灰炉渣三合，四合土及水泥石灰砂浆；常用的捶面混合料有水泥炉渣混合土，石灰炉渣三合，四合土。（3）注意事项.抹面或捶面工程的周边与未防护坡面衔接处，应严格封闭。.大面积抹面或捶面时，每隔510m应设伸缩缝，伸缩

50、缝宽12m，缝内用沥青麻筋或油毛毡填塞紧密。.为了防止抹面表面开裂，增强抗冲蚀能力，可在表面涂沥青保护层，要求沥青软化点比稍高于当地气温，用量为0.3kg/m3.捶面厚度为1015cm,一般采用等厚截面。当边坡较高时，采用上薄下厚截面。.抹面或捶面工程应经常检查维修，发现裂缝，开裂或脱落应及时灌浆补修。抹面使用年限为68年，面使用年限为年1015年。6.2 冲刷防护6.2.1 护面墙（1）护面墙的使用条件13.护面墙多用于易风化的云母片岩，绿泥片岩，千枚岩及其他风化严重的软质岩石和较破碎的岩石地段，以防止继续风化。.护面墙除自重外，不担负其它荷载，亦不承受墙后的压力，因此护面墙所防护的挖方边坡

51、陡度应符合极限稳定边坡的要求。.护面墙有实体护面墙，孔窗式护面墙，拱式护面墙及肋式护面墙等。实体护面墙用于一般土质极破碎岩石边坡；孔窗式用于坡度缓于1：0.75的边坡，孔窗内可采用捶面（坡面干燥时）或干砌片石；拱形护面墙用于边坡下部岩层较完整而需要防护上部边坡者或通过个别软弱地段是；边坡岩层较完整且坡度较陡时可采用肋式护墙。6.2.2 干砌片石防护（1）使用条件用于防护沿河路基受到水流冲刷等有害影响的部位，被防护的边坡坡度，应符合路基边坡的稳定要求，一般为1：1.51：2。单层干砌片石护坡厚度为0.150.25m，双层铺砌护坡的上层为0.250.35m，下层为0.150.25m。铺砌层的底面应

52、设垫层，垫层材料一般用碎，砾石或砂砾混合物等。干砌片石防护工程不宜用于水流流速较大（3m）的边坡。（2）注意事项所有石料应是未风化的坚硬岩石，其容重一般不小于20kn/m3.护坡坡脚应修筑墁石铺砌式基础。一般情况下，基础埋置深度为1.5h(h为护坡厚度)6.2.3 浆砌片石防护（1）使用条件路基边坡缓于1：1的土质或岩边坡的坡面防护采用干砌片不适宜或效果不好时，可用浆砌片石防护。. 浆砌片石防护与浸水挡墙或护面墙综合使用，以防护不同岩层和不同位置的边坡，可收到较好的效果。对于严重潮湿或严重冻害的土质边坡，在为采取排水措施以前，不宜采用浆砌护坡。（2）注意事项14浆砌片石坡的厚度一般为0.20.

53、5mm，用于冲刷防护时，根据流速大小或波浪大小确定，最小厚度一般不小于0.35m，在冻涨变形的地质边坡上护坡底面应设置0.100.15m厚的碎石或沙砾垫层。浆砌片石护坡每长1015m，应留一道伸缩缝，缝宽约2cm，缝内填塞沥青麻筋或沥青木板等材料。.护坡的中下部应设泄水孔，以排泄护坡背面的积水及减少渗透压力。.路堤边坡上采用浆砌片石护坡，应在路堤沉实或实后施工，以免因路堤的沉落而引起边坡的破坏。6.2.4 混凝土预制块防护（1）使用条件.在选择设计冲刷防护类型时，有些地区缺乏块，片石材料，常采用混泥土预制块防护路基边坡，它比浆砌片石护坡能抵抗较大的流速和波浪的冲击，其容许流速在48m以上。.必

54、须设置砂砾和碎石垫层。（2）注意事项.混凝土块板，一般地区采用c15混凝土，为了提高混凝土的耐冻性和防渗性，应按不同水泥成分加入适量的增塑剂。.混凝土板护坡下应按反滤层要求设置砂砾或碎石垫层，其一般厚度为：干燥边坡用1015cm；较湿边坡采用2030cm；对于湿边坡采用3040cm。6.2.5 土工织物防护土工织物是由高分子合成纤维制成的一种新型建筑材料，它应用于土木工程已有二十多年的历史。（1）.土工织物的作用土工织物在公路工程中有以下几种作用：排水，反滤，分隔，加固，防护等。（2）.土工织物在边坡工程中的应用土工织物在道路工程中的应用十分广泛，但是对他的作用机理，设计和使用方法，目前国内外

55、都还处于试验研究和试用阶段。7 河北省公路主要防护措施7.1 植物防护采用植物防护，就是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与地表径流的冲刷。采用植物防护，增加植被面积，减少地表径流，可从根本上减少路基的水土流失。植物覆盖对于地表径流和水土冲刷有极大的减缓作用。枝叶繁茂的树冠能够截留一部分降水量，庞大的根系能直接吸收和涵蓄一部分水分，还可稳定地表土层。而没有植被覆盖的地方，降水量全部落在地表面，形成径流，造成水土侵蚀和冲刷。植被的根系能与土层密切地结合，根系与根系的盘根错节，使地表层土壤形成不同深度的、牢固的稳定层，从而有效地稳定土层，固定沟坡，阻挡冲刷和塌陷，有机械的防护作用。在我国温暖多雨的南方地区，植物防护已较多地用于土质上下边坡的防护中，既保护了边坡，又美化了环境。在北方地区，植物防护措施还仅限于下边坡的防护，上边坡经常干旱缺水，不易养护，况且坡度较陡不利于植物生长。在西北黄土地区，黄土路堑边坡往往陡于1:0.75，边坡较高时才放缓到1:115。在河北，土质边坡坡度一般采用1:1，靠边坡自然降水维持植物生长往往比较困难，因坡面较陡，水分难以保持，植被成活率较低。近年来有不少绿化专家试图