0. 引 言
我国地质条件复杂多样，公路影响范围内的斜坡防护工程规模大、难度高。随着公路建设的不断推进，作为公路工程的重要组成部分，公路路基斜坡的病害合理预防、有效处治和养护，显得越来越重要，越来越迫切。作为公路建设的参与者，笔者觉得有必要对公路斜坡防护工程的现状及动态进行必要的梳理，以期能为国内公路斜坡防护工程的安全、经济、环保性设置，为公路工程的合理化建设和正常运营提供有效借鉴。
1.公路边坡病害类型
公路斜坡病害按“从浅到深，从小到大”，通常可以分为坡面病害、边坡病害、坡体与山体病害三大类，见图1、图2。坡面病害一般是指直接暴露于大气影响下的斜坡体表层，在降雨冲刷、风化剥落、浅层溜滑、危岩、掉块等现象，其病害深度一般为1～2m。如土质或类土质斜坡的坡面易发生坡面冲刷，而泥岩等软岩斜坡则易发生风化剥落，硬岩或较硬岩斜坡人工开挖不良时易发生危岩、掉块等，这是四川省公路病害中分布最为广泛的一种路基病害形式。边坡病害一般是指在岩土体性质较差的斜坡体现有坡高、坡率情况下不能保持稳定而产生的浅层滑塌、崩塌等病害现象。其病害范围多发生在松弛带以内的某一级边坡，厚度一般小于10m，规模相对较小。坡体和山体病害是指发生在自重应力与构造应力共同作用下的斜坡变形，其病害范围多从坡脚至山顶或山体某个宽大平台后部的一定位置范围内的大规模坡体变形，如高边坡整体变形或山体滑坡。这种坡体变形往往会造成地貌单元发生大的变化，一般需采取较大的工程代价方能对其进行有效治理。
图1 公路斜坡病害类型示意图
这三种公路工程斜坡变形是相互影响、相互关联的。如在坡面的冲刷作用长期不加限制，随着坡面冲沟的不断加深，逐渐会演化为边坡变形。边坡变形的不断发展，则会造成相邻边坡变形的逐渐贯通而发展为坡体变形。当坡体变形累积至一定程度时，就会诱发山体的变形。反过来，山体变形后造成坡体结构松散，甚至解体，也就促进坡面、边坡变形的进一步发展。
2.公路斜坡防护工程主要类型
2.1、坡面工程防护
坡面防护工程主要起到降低雨滴击溅侵蚀、减小地表水冲刷和坡面温差、调节坡面岩土体湿度、控制水土流失等多种效果，能有效防止风化剥落、落石掉块、坡面冲刷和浅层溜滑等多种坡面病害。目前我国主要采用以生态绿色防护为主，圬工工程为辅，特殊地段采用柔性防护的防治原则。
坡面的绿化能起到保护环境、减少环境污染、美化路容的效果，使公路工程达到与自然的和谐。因此，对于我国大部分气候适宜的地区，绿化防护是最为常见的坡面防护工程措施。
绿化防护在我国主要应用藤类植物防护、喷混植生防护、三维网植草防护、喷播植草防护，以及与坡面圬工骨架组合后进行综合防护几种类型。其他如铺草皮防护、土工格室植草防护、植生袋防护、六棱砖防护等坡面防护措施，由于工程造价、施工便捷性等因素影响而较少采用。绿化防护的植物一般选用根系发达、茎矮多叶，对环境适应能力强的草种和灌木种子，以起到立体的坡面防护效果和提高植物的成活率。
1）藤类植物防护主要应用于边坡完整度、抗风化和冲刷能力较好的坚硬岩、较硬岩、较软岩等各种坡率的公路边坡，一般采用“上垂下爬”式藤类植物布设进行绿化防护，以缩短藤类植物覆盖坡面的时间。2）喷混植生防护主要应用于坡率1：0.5（含）～1：0.75（含）的岩质边坡坡面绿化防护。主要是通过在边坡浅表层锚固金属网后，运用喷播机械将含有种植土、植物种子、保水剂等客土混合物喷射到边坡坡面，形成厚10~20cm土壤复合体而起到对公路边坡坡面防护的目的，但工程造价相对高。3）三维网植草防护主要应用于坡率不大于1：1的各类土质、类土质和软岩、极软岩坡面防护，当边坡上具有框架等将坡面分割为块状的圬工工程时，可应用于坡率不大于1：0.75的边坡坡面防护。其主要通过在边坡浅表层锚固高强塑料三维网后，采用喷播机械以一定的压力将混合好的客土喷射到坡面上，再在其上喷射根系发达植物的种子达到坡面防护的目的，具有工程造价较低，施工快捷方便的特点。
4）喷播植草防护主要应用于坡率不大于1：1.25的各类土质或类土质坡面防护，当边坡上具有框架、骨架等将坡面分割为块状的圬工工程时，可应用于坡率不大于1：1的边坡坡面防护。其主要采用机械化施工，将草籽、灌木种子、肥料、营养土和水等按一定比例充分混合后搅拌形成浆液，采用喷射机均匀地喷射到边坡坡面后实现对坡面防护。具有施工速度快，工程投资低的特点。
5）综合防护主要应用于坡面汇水面积较大，为防止形成坡面径流而采用圬工骨架、网格或框架对坡面进行有效分块后进行植物防护的工程措施。此时骨架主要起到分割坡面和对坡表起到一定支护的作用，防止坡面发生浅表层溜滑。
2.1.2、坡面圬工防护工程
圬工防护工程是我国公路系统使用最早的防护工程措施之一，曾大面积在公路边坡坡面防护中应用。近年来虽然随着绿化防护和环保的要求，在高速公路、一级公路等高等级公路坡面边坡防护中大幅萎缩，但在二级公路及其以下公路等级较低的公路边坡坡面防护工程中仍有着较为广泛的应用。目前圬工材料中浆砌片（块）石比重逐渐降低，混凝土材料比重逐渐上升。坡面圬工防护目前应用最多的是主动防护的护坡工程和被动防护的拦石墙工程。护坡工程主要应用于易风化、坡面多有落石掉块的岩质边坡和易于冲刷的土质、类土质挖方边坡，如浆砌片石或砼护坡、护面墙与挂网喷砼；当坡面防护面积过大采用原位主动防护性价比较低时，则往往在斜坡的某一位置设置拦石墙对坡面落石进行防护。柔性防护分主动与被动两类，主要应用坡面落石防护。主动防护主要为采用主动网对坡面落石进行原位防护；被动防护主要应用于坡面裸露面积过大且工程原位施工难度偏大时，多在斜坡的合适部位设置被动网、帘式网、钢格栅，或在线路路基部位设置柔性明洞、轻型钢架棚洞对坡面落石进行拦截。这在5.12汶川地震和4.20芦山地震后的公路坡面落石防护中，起到了良好的防护效果。
2.2、边坡防护工程
边坡防护工程主要指某一级边坡由于高度偏大或坡率过陡而不满足相应岩土体的内在物理力学性质，或在降雨、地震等外在因素的影响下，造成边坡发生滑塌、崩塌等病害。边坡防护工程通过对各级不能达稳定休止角的边坡，依据地质条件、开挖坡率合理设置加固工程而起到稳定边坡的作用。目前四川省主要采用放缓边坡坡率、结合坡面绿色防护的锚杆工程和以挡墙、挂网喷锚等为主的原位工程加固措施。对于高陡峡谷区等特殊地段，当原位治理工程防护性价偏低时，常采用刚性棚洞或刚性明洞等被动防护的工程进行处治。当坡率过陡造成边坡沿最大剪应力面和不利结构面发生变形时，通过不同岩土体性质的综合内摩擦角放缓边坡坡率是提高边坡的自身稳定性的最常用工程措施。该工程措施简单易行，见效快，但会增加相应的坡面防护工程和建设用地，甚至造成整个公路斜坡高度的快速增加。因此，主要应用于地形平缓地段或工程应急抢险。
2.2.2、边坡锚固防护工程
对于欠稳定边坡的原位加固，结合绿色防护的理念，多采用以全粘接锚杆为主的框架或微型桩为主的工程防护措施。锚杆框架防护工程主要应用于路堑边坡或部分路堤边坡的病害处治。锚杆长度在土质或类土质边坡中以圆弧搜索法的潜在滑面为依据，在岩质边坡中以不利结构面的组合为依据，结合钢筋的出厂长度和施工的方便性等因素进行综合设置。微型桩防护工程主要应用于受地形条件限制，无法在路基外侧的高陡自然边坡上搭建脚手架进行边坡加固工程施做时，在路肩外侧部位设置竖向微型桩对影响公路的欠稳定体进行隔离加固，以达到保护公路的目的，而不会对整个欠稳定边坡进行加固。为提高微型桩的整体性受力效果，通常桩顶设置框架或面板进行联接。一般情况下，微型桩的长度宜不大于20m，防止桩体的长细比过大而影响工程防护效果。膨胀土、煤系等性质较差的边坡，在边坡含水量较高时，常结合排水工程采用挡墙工程进行“固脚”；对于二元结构边坡，为有效限制上部的覆盖层沿土岩界面发生滑移，常利用土岩界面处设置的边坡平台采用挡墙对上部堆积体边坡进行支挡。挡墙的设置多采用刚性圬工挡墙或柔性格宾挡墙，具体形式根据边坡的地质条件和材料的来源与施工的方便性确定。稍密～密实的堆积层边坡和结构面发育而存在潜在失稳的岩质边坡，或开挖质量较差造成岩体结构面进一步贯通而可能发生崩塌的岩质边坡，当环保要求较低或工程应急抢险时，常采用挂网喷锚进行防护，必要时结合锚杆工程对边坡的稳定性进行有效提高。对于目前我国很多省份公路边坡防护中广泛采用的坡脚矮挡墙或护面墙工程，正在逐渐由易于绿化的防护工程替代，有效提高了绿色公路的品质，使路容更加美观。近年来，随着锚固工程技术的进步和公路向复杂山区的不断延伸，边坡挡墙防护工程中的锚杆挡墙或锚索挡墙等轻型工程结构逐渐开始应用，且比重不断得到提高。其主要应用于大截面抗滑挡墙施工不利于边坡安全，或边坡下滑力较大难以采用抗滑挡墙进行支挡时，采用厚约30cm的钢筋砼面板或截面为30~50cm的肋板作为锚杆或锚索的反力结构，利用锚杆或锚索的锚固力对欠稳定边坡进行加固。这种轻型支挡结构，特别适用于既有挡墙病害的加固，以及地形地貌高陡、地震烈度高的地区。其能有效利用既有挡墙，减少工程报废而提高了工程的环保性，工程施工便捷，对边坡的稳定性影响很小，能有效的适应地形地貌和提高工程的抗震性能，这是今后边坡防护工程的一个重要发展方向。
2.2.4、边坡刚性棚洞或明洞防护工程
高大的人工边坡或自然斜坡中存在多级的边坡变形时，采用原位主动防护往往会形成较大的工程规模或较大的施工难度，故常在线路路基处设置刚性棚洞或明洞对边坡病害进行被动防护。这在高陡峡谷地段公路边坡病害防治中有着较为广泛的应用。由于其施工方便，安全可靠，大大节省了工程造价，取得了良好的工程应用效果。
2.3、坡体和山体防护工程
坡体和山体病害主要分高边坡和滑坡病害两类，是公路的建设、运营中的最大危害之一，甚至造成较大的社会影响和社会财富的浪费，需要调动较大的人力、物力、财力进行处治，历来是公路病害防治的重点。坡体和山体工程防护以稳定性分析为依据，而稳定性分析遵循“定性分析为基础，定量分析为手段”的原则。即合理坡体稳定性的定性分析是进行定量分析的前提，有效的坡体稳定性定量分析，是进行高边坡和滑坡工程防治的依据，两者相辅相存，互相验证，是坡体和山体稳定性分析的两大支柱。坡体和山体工程处治往往规模较大，往往需要采用锚杆、锚索、抗滑桩、锚索抗滑桩、微型桩、抗滑挡墙、抗滑棚洞和抗滑明洞、反压减重等多种措施进行组合加固，必要时进行线路绕避。由于坡体和山体病害的复杂性，工程处治时需全过程贯彻“动态设计，信息化施工”的原则，以求针对性的对病害进行处治。高边坡是指边坡高度大于20m的土质和类土质边坡（含人工填土），或高度大于30m的岩质边坡。高边坡是利用地质体改造的人工边坡，其稳定性取决于自然斜坡的稳定性、地质条件和人为改造的程度。高边坡防治主要采取“预加固和补偿加固”，贯彻“固脚强腰、分级加固”的原则，兼顾坡体的整体稳定性和边坡的局部稳定性，尽可能减小工程活动对坡体形成扰动。依据高边坡的特点，其防护工程多采用锚杆、锚索、抗滑桩、锚索抗滑桩等多种措施进行组合加固，或采用调整线路平纵面以减小高边坡高度的工程处治措施。其主要加固工程组合类型有以下4种，如图3。对于锚索工程，四川省基本上采用普通拉力型锚索，而对于各种形式的分散型锚索，为确保工程质量而甚少使用。需要注意的是在高边坡防护工程中，由于锚索施工质量问题造成锚索工程的占比近年来有所降低，而全粘接锚杆工程应用比例逐年有所提升，且锚杆长度越来越长，甚至达到了30m以上，这不符合边坡工程的“预加固”原则，也不利于现场施工，这是今后高边坡防护工程中需要注意和改进的地方。
图3 高边坡工程防护示意图
2.3.2、滑坡防护治工程
滑坡的工程防治贯彻正确识别滑坡，防止漏判、错判的原则；正确认识滑坡诱发因子，合理确定防治方案的原则；以防为主，以治为辅，综合治理的原则；工程措施安全、经济的原则；抓住重点，分期治理的原则；治早、治小的原则；工程措施合理可行的原则；动态设计，信息化施工的原则；临时工程与永久工程相结合的原则；满足特定施工要求的原则和环保的原则。
依据滑坡的特点，防护工程多采用锚索、抗滑桩、锚索抗滑桩、微型桩、抗滑挡墙等多种加固组合，如图4，以及采用隧道下穿、桥梁跨越，减重反压和绕避等多种形式的工程防护措施。
从2014年起，四川省人工挖矩形抗滑桩工程逐渐开始向机械成孔圆形桩开始过渡，且占比逐年提高，使四川省的抗滑桩应用技术走在国内前列。但由于圆形抗滑桩抗弯能力明显较矩形抗滑桩弱，故自2017年起，四川省仁沐新高速公路开始应用以机械成孔为主的矩形抗滑桩，施做的近千根机械成孔矩形抗滑桩大大提高了抗滑桩的使用性能，取得了良好的工程效果。
2.4、排水工程
对公路斜坡而言，岩土体结构的变化是相对缓慢的，而水文地质的变化却是相对快速的。由于降雨、地下水渗流等作用会在短期内造成边坡渗流场发生变化，当边坡的应力场无法协调渗流场的变化时将会导致斜坡的平衡被打破，则最终导致坡面、边坡、坡体或山体病害的发生。如每年春融和雨季期间，都是公路斜坡病害的高发期，就正说明了水对公路斜坡的稳定性有着直接的影响。水对边坡的影响作用主要表现为水对岩土体的软化、潜蚀，增大岩土体重量，产生动水压力或静水压力。所谓“治坡先治水”，正是水对边坡影响力的真实写照。重视地下水和地表水的疏排，是保证公路边坡稳定的重要因素。公路排水工程是一个完整的系统，在工程防治中如果水的作用处理的好，就会大大提高斜坡的自身稳定性，大大降低防护工程的规模。目前四川省公路工程防护中主要采用堑顶截水沟、平台截水沟、路基边沟、边坡急流槽和仰斜排水孔、截水盲沟和渗水盲沟等排水工程措施。1）坡面植物防护工程与公路斜坡的岩土体性质、坡率、加固工程的结合有待进一步加强。以进一步降低坡面防护成本，提高绿化植物的成活率和减小现场施工难度较大。如主要应用于岩质、陡坡率绿化防护的喷混植生应用于土质或类土质缓坡率边坡，坡面绿化挂网多悬挂于框架梁面上的不合理现象需进一步改善。2）抗滑桩、挡墙等大圬工防护工程的应用比例相对较高，需进一步结合锚杆、锚索等轻型防护工程的应用进行优化，以有效提升边坡防护工程的经济性和环保性。3）需进一步加强路基排水工程的设置，加强“治坡先治水”的理念贯彻，以改善工程处治措施偏重于工程支挡或工程加固的现状。如边坡渗沟、支撑渗沟、集水井、截水隧洞等排水工程的应用偏少，这不但提高了公路斜坡防护工程的成本，也不利于公路斜坡的长期稳定。4）公路斜坡的作为岩土工程的重要组成，要求技术人员应具有丰富的工程结构和工程地质知识。随着我国公路向山区的不断延伸，对路基专业人员的技术要求提出了更高的标准。5）对国内外成熟的工程防护技术引进、消化较慢，技术创新程度还需进一步提高。如国内已广泛采用土工格栅边坡绿化、十字梁锚固工程、钢锚管框架、精轧螺纹钢预应力锚杆、自嵌式挡墙、内锚式锚索抗滑桩、锚索二次注浆、软式或硬式透水管等技术的应用还近于空白，这是我国公路斜坡防护工程中需要加强应用的一个方向。
