关于郎川公路的边坡环保设计分析

一、工程概况
国道213线郎木寺至川主寺公路（以下简称“郎川公路”）是交通部规划的八条西部大通道之一甘肃兰州至云南磨憨口岸公路的重要组成部分。该项目经国家发改委批复，项目的建设对贯彻落实国家西部大开发战略、完善藏区及四川省二级公路网，加强民族团结，开发大九寨旅游资源，促进藏区经济发展、社会和谐等，具有重要意义。该项目路线，起于阿坝州若尔盖县郎木寺乡（川甘交界处），途经若尔盖县、红原县，止于松潘县川主寺镇，接九环公路，全长223.369km。我院于2003年5月参加了《国道213线郎木寺至川主寺公路工程》施工图设计的投标工作，中取第3合同段（K80+000—K159+043.63段）全长79.048km若尔盖至年朵坝段。本段分为E、F、G、H共四个合同段。全线基本为旧路改建，标准为平原微丘区双向双车道二级公路，设计行车速度为80km/h；路基宽12m，路面宽9m，最大纵坡5%，平曲线最小半径300m；桥涵设计荷载汽20级，挂100初步设计批复概算投资为17.7933亿元，项目建设工期3年。于2004年9月正式开始施工，2007年9月建成通车。
二、公路建设中的环保实施对策
项目位于青藏高原东部边缘，山间盆地和冲（坡）洪积准平原相间分布，一般地面标高在3,500m左右。大部分线路均穿越高寒草原，多年平均气温1.l度，具有寒冷、干燥、多年冻土、地质条件复杂等特点。线路受地形限制，自然环境及气候条件较为恶劣，生态环境脆弱。指挥部领导在施工前期要求“将郎川公路建设成为川九公路示范工程”，并要求在边坡生态防护工程建设中，应树立“尊重自然、恢复自然”的理念。为了按要求保质保量完成目标，我院从项目前期设计，直至实施过程中，始终将环保理念放在重要地位，并派出多名专业工程师为核心的设计代表组，对全线高边坡进行了严格复查。本段线路路基挖方地段高边坡较多，部分边坡经开挖一段时间后，出现了坡体稳定性差，极易大面积塌方等问题。在遇到雨水冲刷和冻土融化水的作用时更加严重。最初设计采用的方案是：清理塌方后进行边坡卸载，将边坡放缓，然后进行植草防护。但经已施工地段观察验证，少量地段还是反复出现坍塌现象，因此卸载方案不能从根本上解决边坡坍塌能问题。经多方专家现场分析，郎川公路沿线地质构造非常复杂，山体不良性质土壤地段较多，其中夹杂着水稳性较差的碳质泥、粉土、高液限粘土等成份。对公路边坡进行防护，必须考虑以下问题：①边坡稳定性：保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差与温度变化的影响，防止和延缓软岩土表面的风化、破碎、剥蚀演变过程，从而保护路基的整体稳定性。②环境保护：使工程对环境的扰乱程度减少到最小，并谋求人工构造物与自然环境相协调。③综合效应：综合防光，防眩，防烟，诱导司机视线，改善景观等目的进行边坡绿化防护，充分发挥防护工程的综合效益。为了有效治理边坡，使其长期稳定，重点必须解决地下水和季节性冻土层融化渗水反复对边坡侵蚀的作用，经分析比较决定对土质差、地下水丰富的高切路堑边坡，部分采用路堑边坡渗沟防护工程变更环保设计方案。
1．边坡渗沟的工作原理
边坡渗沟分主、支渗沟两种，两种渗沟配合使用，主渗沟沿坡向布置，支渗沟由主渗沟向两侧园弧连接，沟身埋于坡体内一定的深度，边坡的水主要来自降雨后的地表径流水和雨水直接落到坡面后的渗水以及从坡顶土体渗透的层间水。设置边坡渗沟后，一方面通过表层草皮和拱形骨架拦截坡面径流水，将其直接汇于主渗沟，草皮和支渗沟，减弱了地表径流对坡面的冲刷。埋于坡体内的支渗沟可有效拦截疏干边坡土体中的层间水，将渗水汇集于主渗沟，排于路基边沟，再通过边沟排出路基之外，砌体沟身在整个坡体中主渗沟与支渗沟相连形成框架结构，将坡体划分为若干个小块，既增强了其稳定性又防止了局部土体失稳给周围土体带来影图1响。这样既防止了坡面受冲刷又阻止了坡体渗水的集中，同时因将坡体划大为小，让土体充分被砌体所支撑，不易形成整体坍塌。
2．优化设计方案
（1）对于路堑边坡稳定性较好，土质密实，不经常渗水的路段，适宜取消原设计的工程防护，各边坡在原设计边坡比的基础上进行边坡放缓，削方减载。边坡的形状要尽可能与周围的景观协调，并用植物护坡进行处理，植物根系起加固坡面土层的作用，减少冲刷，坡脚、坡顶、坡面相交等处的棱角打破常规，同时进行弧形整饰，既可产生自然美又可防风蚀，土质边坡种植网格草皮、或喷播草籽，石质边坡挂土工网，尽可能的选种当地易于成活的植物，选种早熟禾、黑麦草、披碱草和高原红柳，做好截水沟减少坡面水对坡面表层的冲刷，减少砌体，草木共生，多姿多彩，四季常青。
（2）对于高原寒冷地区，地下水丰富，且埋藏浅，和季节性冻土层融化水，长期对边坡渗水极易出现滑坡地段，首次针对性采用，环保路堑边坡渗沟防护的设计方案，排出坡面内部渗水、地表种植草皮载水、工程防护与生态防护相互良好的结合，确保边坡稳定，改善景观。
三、边坡渗沟的构造及安装要点
1．边坡渗沟的构造
（1）主渗沟：宽60cm深80cm，中间采用干砌片石60×60cm外包裹渗水土工布，表层回填20cm厚腐植土夯实，并挂1.2m宽铁丝网并植草，主渗沟间距为6m。（2）支渗沟：宽40cm×深80cm，中间采用干砌片石40×40（cm）外包裹渗水土工布，表层回填40cm厚腐植土植草，园拱半径300m。
2．安装要点
（1）主渗沟因沿坡向布置，为了使渗沟稳定不下滑，沟底应挖台阶，台阶宽度、高度为1~2m，台阶底部应设置向下为4%的横坡，以利渗沟向下排水。
（2）在设置有边坡渗沟的坡面上需按本图设置平台截水沟，平台截水沟需接至急流槽或坡顶截水沟中，并加强对植物的管理保证成活率。
四、结束语
公路边坡沿公路分布的范围广，对自然环境的破坏范围大，在防护的同时，能够注意保护环境和创造环境，采用适当的绿化防护方法来进行，使公路具有安全、舒适、美观、与环境相协调等特点，也将会产生可观的经济效益、社会效益和生态效益。本方案首次采用，路堑坡面埋入的干砌片石边坡渗沟工程防护，结合地表的植物防护，有效的解决了季节性冻土层融化水，和土体渗透的层间水长期对边坡渗水侵蚀冲刷的难题，工程竣工后与周围环境融为一体，使公路成为自然环境中的一道道新景观，确保公路边坡稳定，建生态路保护生态，经几年通车运行，达到设计安全、经济、美观、环保要求，效果十分理想。