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，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
Abstract
The development of traffic require that traffic conditions must be perfected continuously, side slope the use that affects highway 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 coefficient, 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 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 example 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 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 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 1
1 公路边坡的分类与边坡破坏类型 1
1.1 公路边坡的分类 1
1.2 边坡破坏形式分类 1
2 公路边坡稳定的重要性及稳定性研究的发展 2
2.1 边坡稳定性的概念 2
2.2 公路边坡稳定的重要性 3
2.3 公路边坡稳定性研究的发展 3
3 影响边坡稳定性的主要因素 3
3.1 地质条件 3
3.2 水文地质条件 4
3.3 新构造运动 4
3.4 地貌因素 4
3.5 气候因素 4
3.6 风化作用 4
3.7 人类的工程活动因素 5
3.7.1 削坡 5
3.7.2 坡顶加载 5
3.7.3 地下开挖 5
4 边坡稳定性的主要分析方法 6
4.1 边坡稳定性分析方法简介 6
4.2 边坡的稳定性分析（条分法） 6
4.3 .稳定计算分析 9
5 公路边坡防护的概述 10
5.1 国内外研究概况 10
5.2 边坡综合防护设计原则与注意事项 12
6 边坡防护与加固的方法和措施 14
6.1 .坡面防护 14
6.1.1 种草 14
6.1.2 铺草皮 14
6.1.3 植树 15
6.1.4 抹面与捶面 16
6.2 冲刷防护 16
6.2.1 护面墙 16
6.2.2 干砌片石防护 17
6.2.3 浆砌片石防护 17
6.2.4 混凝土预制块防护 18
6.2.5 土工织物防护 18
7 河北省公路主要防护措施 19
7.1 植物防护 19
7.2 框格防护 20
7.3 护坡 20
7.4 封面 21
7.5 护面墙 21
8 边坡支护方案优化方法 22
8.1 方案设计的原则和方法 22
8.1.1 方案设计的一般原则 23
8.1.2 方案设计的方法 23
8.1.3 安全等级评价方法 24
8.2 边坡的方案优选 25
8.3 工程环境与边坡方案设计的相互影响 26
8.3.1 边坡工程方案对环境的影响 26
8.3.2 环境对工程的影响 27
结论 29
谢 辞 30
参 考 文 献 31
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，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，1984～1992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 | 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 |
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 |
2.1 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Fs>1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]。
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β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，φi ——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：
Ni＝Wi cos ai
Ti ＝Wi sin ai
滑动面I上的抗剪强度为：
τfi＝σitgφi + ci＝tgφi + ci li) =( Wi cos ai tgφi + 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：
Ms＝Ti R＝Wi R sin ai
Mr＝τfi li R＝( Wi cos ai tgφi + 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 tgφi + ci li)
对于均质土坡，φi＝φ，ci＝c则得：
K= tgφ （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H＝6m，坡角β＝55°，土容重γ＝18.6kN/m3，土的内摩擦角φ＝12°，粘聚力c＝16.7kPa。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φ＝12°，β＝55°知土坡滑动面是坡脚圆，并由泰勒经验曲线（图略）得α＝40°，θ＝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：H×ctgα＝7.15m，把土体划分为7个土条，从坡脚B开始编号，把第1～6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
R＝d/(2sinθ)=H/(2sinθ×sina)＝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＝ γbi hi，Wi cos ai，Wi sin ai值，同样列于下表。
弧长＝2θR=9.91m 根据公式（1）
K= tgφ＝1.18
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） |
| 1 | 1 | 0.6 | 11.16 | 9.5 | 1.84 | 11 | |
| 2 | 1 | 1.8 | 33.48 | 16.5 | 9.51 | 32.1 | |
| 3 | 1 | 2.85 | 53.01 | 23.8 | 21.39 | 48.5 | |
| 4 | 1 | 3.75 | 69.75 | 31.6 | 36.55 | 59.41 | |
| 5 | 1 | 4.1 | 76.26 | 40.1 | 49.12 | 58.33 | |
| 6 | 1 | 3.05 | 56.73 | 49.8 | 43.33 | 36.62 | |
| 7 | 1.15 | 1.5 | 27.9 | 63 | 24.86 | 12.67 | |
| 合 计 | 186.6 | 258.63 | 9.91 | ||||
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，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]：G＝K·V4.22·d1.07·i0.05(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V＝20·i1/2，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，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，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，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0.5～1.0m，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]：
①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。
②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:
①.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。
②．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
③．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
④．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]：
①.植树可以加强路基的稳定性
②.降低流速，防止和减少水流对路基的冲刷。
③.植树能防风，防沙，防雪。
④.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 | 1.5 | 0.8 | 一窝一窝地种植 | 乔木类 | 1.0 | 1.0 |
| 杨树类 | 1.0 | 0.6 | 灌木类 | 0.8 | 0.5 | ||
| 灌木类 | 0.8 | 0.5 |
①.植树最好选在1：1.5或更缓的边坡上
②.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。
③.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。
④.采用植树方法防护路基，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，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
①.抹面或捶面工程的周边与未防护坡面衔接处，应严格封闭。
②.大面积抹面或捶面时，每隔5—10m应设伸缩缝，伸缩缝宽1——2M，缝内用沥青麻筋或油毛毡填塞紧密。
③.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.
④.捶面厚度为10—15cm,一般采用等厚截面。当边坡较高时，采用上薄下厚截面。
⑤.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6—8年，面使用年限为年10—15年。
6.2 冲刷防护
6.2.1 护面墙
（1）护面墙的使用条件[13]
①..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。
②.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陡度应符合极限稳定边坡的要求。
③.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
①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1：1.5—1：2。
②．单层干砌片石护坡厚度为0.15—0.25m，双层铺砌护坡的上层为0.25—0.35m，下层为0.15—0.25m。
③铺砌层的底面应设垫层，垫层材料一般用碎，砾石或砂砾混合物等。
④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
①所有石料应是未风化的坚硬岩石，其容重一般不小于20kN/m3
②.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
①．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。
②. 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。
③．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]
①．浆砌片石坡的厚度一般为0.2—0.5mm，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0.10—0.15m厚的碎石或沙砾垫层。
②．浆砌片石护坡每长10—15m，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。
③.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。
④.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
①.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4—8m以上。
②.必须设置砂砾和碎石垫层。
（2）注意事项
①.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。
②.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10—15cm；较湿边坡采用20—30cm；对于湿边坡采用30—40cm。
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1:1[15]。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在北方较陡的上边坡搞公路的绿化防护，采用三维土工网等措施，但没有在公路上大面积推广。因此，上边坡植物防护问题仍需进一步研究，给北方地区光秃秃的上边坡披上绿装。
在河北，由于一般地区供挖取使用的草皮缺乏，所以，种草、植树更便利一些。种草一般选取多年生、耐寒、耐旱、根系发达的草种，植树优选容易成活的树种（包括灌木）。黑麦、小冠花均是耐寒、耐旱植物。黑麦、小冠花联合种植技术在北方较寒冷、干旱的一些地区获得了成功，较适用于北方地区的气候条件。黑麦生长快，当年就能长成，但其扎根较浅，适宜短期防护；小冠花生长慢，一年以后才能长成，但扎根较深，尤其耐旱，并且其蔓延繁殖能力强，适合于路基边坡的长期防护，二者结合起来就能达到短期防护与长期防护相结合的目的。在植树方面，河北省多年来在多条公路边坡上栽种紫穗槐，已经取得了许多宝贵的经验，比如京石高速公路、大秦铁路唐山段、石黄高速公路等，都采用了这种防护措施，并取得了成功，既防护了边坡，又美化绿化了公路。
7.2 框格防护
框格防护是用混凝土、浆砌块（片）石等材料，在边坡上形成骨架，能有效地防止路基边坡在坡面水冲刷下形成冲沟，同时，提高了边坡表面地表粗度系数，减缓了水流速度。一般冲刷仅限于框格内局部范围，采用框格防护与种草防护结合起来的方法，提高了防护效果，同时美化了环境。
框格防护多用于路基下边坡，是一种辅助性的防护措施，除具有对路基边坡的一定防护作用外，还有对路容的美化效果，尤其在互通立交范围内边坡应用最多，近年来人们越来越重视公路对环境的影响，重视路容美化，因此往往采用这种防护形式。
框格形状可根据人们的想象，人们对美的追求，做出各式各样的造型，如斜45度大框格，六角形混凝土预制块防护，浆砌片石拱形防护，浆砌片石或预制块做成的麦穗型等。
沪宁高速公路部分路段和贵阳至黄果树高速公路下边坡均采用了浆砌片石拱形防护，北京八达岭高速公路下边坡部分路段采用大45度框格内镶六角形混凝土预制块的小框格，河北省石黄高速公路部分路段的麦穗型，都给人以美的享受。
框格防护措施同时可用于土质上边坡防护，既增加美的效果，并可防止边坡出现冲刷，但由于框格需在上边坡中嵌槽镶进，施工难度大，仅在重要景点使用，一般较少采用。
7.3 护坡
在稳定的边坡上铺砌（浆砌或干砌）片石、块石或混凝土预制块等材料以防止地表径流或坡面水流对边坡的冲刷称之为护坡。铺砌方式一般采用浆砌，冲刷轻微时，可采用干砌。
位于河滩或滞洪区内的路基，往往处于洪水的直接威胁之下，因此必须采用护坡防护措施，防护高度应至少在路基设计洪水位加浪高、壅水高及0.5米安全值以上。另外当路基沿溪，路基边坡侵占河道时，也要采取护坡防护措施。
在软土地基上的路堤护坡，无水流冲刷影响时，可采用干砌片石护坡，以适应地基沉降引起的路堤边坡变形。
7.4 封面
封面包括抹面、捶面、喷浆、喷射混凝土等防护形式。
（1）、抹面防护、捶面防护由于其使用年限较短，各等级公路上使用较少，尤其在高速公路的边坡上尚未采用过这样防护措施，笔者认为，当路基较低时采用抹面防护合理掺加草籽，既能起到建设初期的防护作用，又能起到运营期的防护与绿化作用，在今后的建设中可做尝试。
（2）、喷浆防护与喷射混凝土防护
喷浆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、坡面不平整的岩石边坡，其主要作用是封闭边坡岩石裂隙，阻止大气降水及坡面流水侵入，从而阻止裂隙中侧向水压和冰裂，防止边坡岩石继续风化，保护边坡不发生落石崩坍。
在公路上广泛采用的封面防护措施是喷射混凝土，该防护要求在混凝土内设置菱形金属网或高强度聚合物土工格栅，并通过锚杆或锚固墩固定于边坡上，这主要是为防止混凝土硬化收缩产生裂缝或剥落。在河北石太高速公路及山西太旧高速公路上处理裂隙发育岩石边坡，效果很好，尤其是河北用于处理蚀变安山岩边坡，非常成功，处理后，落石崩坍不再发生。但在某段坡体采用喷射混凝土防护，亦产生了剥落现象。该岩体为全风化石灰岩，新喷射混凝土与之结合不好，接触不均匀，局部强度很低，加之喷射混凝土未加设金属网或土工格栅，整体性不好，从而在内部与外界双重因素作用下，产生局部剥落。
由此，在施工喷射混凝土防护前，坡面不应有风化碎渣、风化土层；全风化岩石不宜采用喷射混凝土防护措施；为防止喷射混凝土硬化收缩产生裂缝或剥落，加设防裂金属网或高强聚合物土工格栅是必要的。当岩体具有沿倾向路面的岩层顺层滑动的潜在危险时还应采取加抗剪锚杆的锚固措施。
7.5 护面墙
护面墙多用于易风化的云母片岩、绿泥片岩、泥质灰岩、千枚岩及其它风化严重的软质岩层和较破碎的岩石地段，以防止继续风化。可以有效地防止边坡冲刷，防止滑动型、流动型及落石型边坡崩坍，是上边坡最常见的一种防护型式。护面墙除自重外，不担负其它荷载，亦不承受墙后土压力，因此护面墙所防护的挖方边坡坡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的边坡，孔窗内可捶面（坡面干燥时）或干砌片石；拱式护面墙用于边坡下部岩层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。为增强护面墙的稳定性，在护面墙较高时应分级砌筑，视断面上基岩的好坏，每6—10米高作为一级，并在墙顶设≥1米的平台；墙背每4—6米高设一耳墙，耳墙宽0.5—1米。
护面墙顶部应用原土夯实或铺砌，以免边坡水流冲刷，渗入墙后引起破坏。修筑护面墙前，对所防护的边坡应清除松动岩石、松散土层。对风化迅速的岩层如云母岩、绿泥片岩等边坡，清挖出新鲜岩面后，应立即修筑护面墙。 在我国山区高等级公路的防护设施中，护面墙是上边坡采用较多的防护形式，而且多是实体护面墙，一般根据边坡的高度、岩石的风化程度及岩土的工程地质特性采取半防护或全防护措施。在半防护措施中，有时采用坡脚护面墙，由于路堑的开挖，改变了空气的流向，在路堑内形成旋转气流，雨雪天气，该气流携带着雨雪对坡脚的冲刷破坏能力最大，同时汽车高速行驶溅起的雨雪水也直接冲刷坡脚；自然降水自坡顶沿坡面向下流，流至坡脚时，速度最大，冲刷最严重，因此在坡脚处设置矮墙是最起码的防护措施。从另一方面讲，在坡脚设置护面墙还起到诱导行车视线的作用。对于土质边坡，技术、经济条件允许时，还可以搞绿化，种植一些藤本植物，美化环境。
8 边坡支护方案优化方法
8.1 方案设计的原则和方法
根据场地工程地质，水文地质及周边环境条件，确定安全经济的支护方案，应满足其抗滑性，抗倾覆稳定性，变形稳定性等要求，并起到稳定路基，美化环境的作用。
8.1.1 方案设计的一般原则
（1）安全性原则
所谓安全性原则，即是设计的边坡满足其抗滑稳定性，抗倾覆稳定性，变形稳定性及抗风化剥蚀能力等要求，这是边坡支护设计的基本要求。方案设计时要达到这一要求，主要通过边坡稳定系数或安全级别来描述。
对稳定系数大于或等于1.0的边坡，从理论上讲，其抗滑力大于或等于下滑力，边坡时趋于稳定的，故在支护方案设计时只考虑其应有的安全度；对于安全系数小于1.0的边坡，其抗滑力小于下滑力，在边坡支护方案设计时，则应考虑利用支护力来平衡下滑力。
（2）经济性原则
显然，作为一个好的设计方案，必须是在保证安全性的前提下，具有最好的经济性，或者说是达到最好的经济效益。
（3）工程环境许可性原则
工程条件的许可，这里包含两个含义：一层含义是环境条件不会对工程安全造成不利影响；另一层的含义是工程不会对环境造成的不利影响。
环境对工程的不利影响主要体现在：A.工程事故对环境的影响程度，比如工程变形对周边环境造成的影响，在城区其影响大，在偏远地区其影响小。B.工程在环境景观中所起的作用。
方案设计的关键问题，即是判别工程支护与环境条件的相互关系问题。
8.1.2 方案设计的方法
在一般情况下，传统的边坡工程支护方案设计是有经验的工程师根据边坡工程地质条件、水文地质条件及环境条件，经过稳定验算后，结合工程师实际的工程经验，综合实地的其他因素，多方面比较而确定。
理想的方案设计方法是将各种工程条件进行能处理后，依次按各个方案进行优化设计。然后，根据其满足设计的要求优化设计，进行工程概算比较，选出最优方案。这种方案看似合理，实际上由于其所需的参数多，各方案均须计算，计算量达，太过复杂，而且其计算处理的合理性也难以保证。
为了将方案设计简化，也便于计算机处理与工程师经验相结合，采用通过交互式方式选择最优方案，本文试图将工程师方案设计的经验具体化。首先是将边坡工程的地质条件、水文地质条件及环境条件通过其无支护安全系数、边坡高度、边坡安全等级、岩土性质等力学参数来进行描述，并以此作为进行综合选型的依据，选择可行方案；然后根据环境条件与工程支护条件相互作用反馈的关系进行选择；最后，将可行的几种方案具体的优化设计进行经济比较，得出经济性最好的边坡。
8.1.3 安全等级评价方法
本文中的边坡安全等级是通过边坡重要性系数和安全度来描述的。
8.1.3.1 边坡重要性系数
边坡工程按其损坏后造成破坏后果的严重性、边坡岩体类型及其稳定性以及坡高等综合因素分为3个安全等级和相应重要性系数。设计时根据工程具体情况按表8-1确定。
表8-1边坡工程安全等级及重要性系数[16]
| 岩体结构类型 | 坡高/m | 破坏后果 | 边坡安全等级 | 重要性系数 | |
| 岩石边坡 | Ⅰ或Ⅱ | 〉15 | 很严重 | 一级 | 1.15 |
| 严重 | 二级 | 1.00 | |||
| 不严重 | 三级 | 0.90 | |||
| 15 | 很严重 | 一级 | 1.15 | ||
| 严重 | 二级 | 1.00 | |||
| 不严重 | 三级 | 0.90 | |||
| Ⅲ | 〉15 | 很严重、严重 | 一级 | 1.15 | |
| 不严重 | 二级 | 1.00 | |||
| 15 | 很严重 | 一级 | 1.15 | ||
| 严重 | 二级 | 1.00 | |||
| 不严重 | 三级 | 0.90 | |||
| Ⅳ | 〉15 | 很严重、严重 | 一级 | 1.15 | |
| 不严重 | 二级 | 1.00 | |||
| 15 | 很严重 | 一级 | 1.15 | ||
| 严重 | 二级 | 1.00 | |||
| 不严重 | 三级 | 0.90 | |||
| 土层边坡（含挖方和填方） | 〉12 | 很严重、严重 | 一级 | 1.15 | |
| 不严重 | 二级 | 1.00 | |||
| 15 | 很严重 | 一级 | 1.15 | ||
| 严重 | 二级 | 1.00 | |||
8.1.3.2 安全度的含义
为了便于在方案设计时综合考虑边坡重要性系数，定义了一个安全度A的概念：
A=K/r0
式中：K为稳定性系数；r0为重要性系数。现在可以根据其安全度和高度来确定其设计方案的经济性原则。
8.2 边坡的方案优选
本文的方案优选是从稳定的角度，结合其经济性原则，并以经验的方案设计为基础，利用工程类比法，通过坡高H和安全度A这2个变量来确定推荐方案，方案按先后顺序来判断其优先级别。土质或散体状的岩质路堑边坡支护决策方案见表8-2。
表8-2土质或散体状的岩质路堑边坡支护设计方案
| 安全度A | 坡高H6m | 6m<坡高H12m | 坡高H12m |
| >1.4 | ①不需支护②部分护面墙或连沟墙 | ①不需支护②部分护面墙或连沟墙 | ①不需支护②部分护面墙或连沟墙 |
| 1.0-1.4 | 护面墙支护 | ①护脚墙②下部仰斜式挡墙，上部放坡 | ①护脚墙②下部仰斜式挡墙，上部放坡 |
| 0.8-1.0 | ①坡率法②仰斜式挡墙③土钉支护 | ①下部护脚，上部放坡②下部仰斜式或重力式挡墙，上部放坡③下部土钉支护，上部放坡④仰斜式或重力式挡墙⑤土钉支护 | ①下部护脚，上部放坡②下部仰斜式或重力式挡墙，上部放坡③下部土钉支护，上部放坡④仰斜式或重力式挡墙⑤土钉支护 |
| 0.8 | ①下部护脚，上部放坡②下部仰斜式挡墙，上部放坡③土钉支护 | ①下部护脚，上部放坡②下部仰斜式或重力式挡墙，上部放坡③土钉支护④锚杆支护⑤下部桩锚，上部放坡 |
表8-3路基边坡设计方案
| 坡高H/m | 方案 |
| 6 | ①放坡②重力式或衡重式挡墙 |
| >6 | ①放坡②加筋土挡墙或加筋土边坡③ 重力式或衡重式挡墙 |
8.3.1 边坡工程方案对环境的影响
首先，为了避免不利的边坡工程方案对环境产生不利影响，应就边坡工程可能产生的不利影响进行评估。
（1）切坡工程后可能引发边坡局部或整体破坏，致使建筑物倾斜或倒塌、地下管线断裂的可能性和严重性。
（2）开挖时边坡应力状况改变产生过量变形，导致相邻建筑物沉降变形、开裂的可能性和严重性。
（3）土石方爆破对邻近建筑物损坏的可能性和严重性。
（4）锚杆施工对相邻建筑物造成损害的可能性，以及钻孔用水对边坡稳定性的破坏程度。
（5）位于城市或旅游重要景观地段边坡工程立面设计与环境景观的协调性。
8.3.2 环境对工程的影响
为了能较为简捷的说明工程环境对方案设计的影响，本文将工程环境的影响因素分为岩土工程性质、水、腐蚀物质等3类。下面从各种支护工程的特点出发，分类讨论工程环境条件对方案设计的影响。
（1）坡率法
它适用于岩层或塑性粘土和良好的沙性土中，并要求地下水位很低或降水，放坡开挖时不会对相邻建筑物产生不利影响的条件。在不良地质地段，如地下水发育区、软塑状土层不应采用。
（2）重力式挡土墙
土方开挖后边坡稳定性较差的边坡不宜采用。
（3）锚杆（索）
①永久性土层锚杆的锚固段不应设在未经处理的有机质土层、液限 WL〉50%的土层或相对密度Dr<0.3的土层。
②当对支护结构变形量允许值有较高要求时，或岩层边坡施工期稳定性很差时，或土层锚固性较差时，或采用了钢绞线和精扎螺纹钢筋时，宜采用预应力锚杆。但预应力作用的下列不利影响应控制在安全范围内：A.对支撑机构物的加载影响；B.总预应力量对锚固地段的牵引作用，及其对相邻建筑物的不利影响。（4）锚板支护
膨胀性岩土、大面积淋水地段和严重腐蚀地段不应采用锚板支护；地下水发育或软塑状土层、岩体破裂面线较深时，也不宜采用。
（5）毛钉边坡
地下水发育、严重侵蚀边坡且不宜排除时，软塑——流状及新填土，不应采用永久性锚钉边坡；临时自立性差的土坡以及成孔困难的砂卵石边坡不宜采用锚钉法加固；对变形有严格要求的边坡工程采用锚钉墙应做变形预测分析后方可使用。
结论
（1）公路交通条件变的越来越重要，公路边坡的稳定与否决定着公路的使用效益和寿命，因此，要做好公路边坡的防护和加固。边坡稳定性分析方法的选择很重要，目前应用比较广泛的是条分法。
（2）公路边坡防护与加固方法的选择要从实际出发，充分利用当地的有利资源。要对边坡的性质进行分析，采取既经济又安全的防护措施。
（3）边坡的防护不应仅仅起到防护路基的作用，同时还应该注意环境的美化，既保持水土又给驾驶者一个良好的视觉感受。
（4）边坡方按优选时，要考虑和环境之间的相互影响，最终提出最优方按。
谢 辞
本文的研究工作是在尊敬导师吕广忠老师的悉心指导下完成的，从论文的选题、试验成果的整理到论文的修改、校核、定稿，吕老师倾注了大量的心血。同时也得到了交通与测绘学院有关领导和老师的大力支持，在此对各位领导和老师表示忠心的感谢。在研究过程中，本文经过了几次的修改和补充，但仍有很多不足之处，希望各位领导和老师提出宝贵的意见。
参 考 文 献
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