1、前言
隨著我國公路建設(shè)的飛速發(fā)展，高等級公路邊坡綜合防護(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)計是高等級公路設(shè)計的重要內(nèi)容之一，需根據(jù)公路等級、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，因地制宜地選擇實用、合理、經(jīng)濟(jì)、美觀的工程措施，確保高等級公路的穩(wěn)定和高速行車安全，同時達(dá)到與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)，保持生態(tài)環(huán)境的相對平衡，美化高等級公路的效果。
長期以來，路基邊坡的綜合防護(hù)技術(shù)一直是公路修筑中的一個薄弱環(huán)節(jié)，我國在80年代中期以前，主要以低等級公路建設(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，我國高等級公路建設(shè)方興未艾，由于缺乏對防護(hù)技術(shù)的系統(tǒng)研究，沒有成熟的經(jīng)驗供設(shè)計部門應(yīng)用，因此只能用低等級公路的防護(hù)技術(shù)或供鑒鐵路部門的經(jīng)驗來實施局部防護(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長的路段，后期的工程防治費(fèi)用占整個工程防治費(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，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。
隨著高等級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)合國斯德哥爾摩環(huán)保會議以來，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；同時由于植被破壞導(dǎo)致溫室效應(yīng)的CO2增加了10％，世界在以每年80億噸的巨量排放CO2和硫化物，臭氧層日益遭到破壞。自1950年以來，世界經(jīng)濟(jì)增長了5倍，人口從26億上升到58億，但這一切增長完全建立在對地球的超負(fù)荷掠奪上。地球退化、土地減少、每年對農(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，1984年以后放慢，1984～1992年增長率僅為0.7％，不及人口增長率的一半；與此同時，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)境會計學(xué)誕生了，國際社會第一次認(rèn)真地考慮把環(huán)境和資源的損失計算到經(jīng)濟(jì)成本中去，經(jīng)濟(jì)增長必須考慮到環(huán)境的代價，即由環(huán)境問題引起了環(huán)境會計和環(huán)境審計。如何在加快公路建設(shè)和汽車工業(yè)發(fā)展的同時，減少對環(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)計部門的當(dāng)務(wù)之急。
與此同時，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，減少或防止道路病害，保持生態(tài)環(huán)境的相對平衡，確保道路的安全與穩(wěn)定，急需對高等級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、國內(nèi)外研究概況國際上有關(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年代美國學(xué)者Wischmeiere.W.H和simithD.D等人利用美國35個土壤保持試驗站8250個休閑小區(qū)的降雨侵蝕實測資料，進(jìn)行了降雨量、降雨動能、時段降雨、前期降雨以及各種復(fù)合因子與土壤流失量的回歸分析，最后得到一個通用土壤流失方程式，至今在國際上廣泛采用。同時許多國家都針對各自國家或地區(qū)的不同情況，確定參數(shù)，推導(dǎo)土壤流失方程式，取得了豐碩的成果。日本、美國等國家在設(shè)計規(guī)范中明確了防護(hù)設(shè)計和公路園林的設(shè)計重點(diǎn)、原則和具體措施，如日本《高等級公路設(shè) 計規(guī)范》（日本道路公團(tuán)，1983，4）中，比較大的篇幅對護(hù)坡的方法、分類、方案設(shè)計以及公路園林設(shè)計的基本原則，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)計指導(dǎo)性。在邊坡防護(hù)的系統(tǒng)設(shè)計中，國際上特別是發(fā)達(dá)國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)到同時發(fā)揮防護(hù)與美化的作用。
隨著我國公路建設(shè)的飛速發(fā)展，高等級公路邊坡綜合防護(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)計是高等級公路設(shè)計的重要內(nèi)容之一，需根據(jù)公路等級、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，因地制宜地選擇實用、合理、經(jīng)濟(jì)、美觀的工程措施，確保高等級公路的穩(wěn)定和高速行車安全，同時達(dá)到與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)，保持生態(tài)環(huán)境的相對平衡，美化高等級公路的效果。
長期以來，路基邊坡的綜合防護(hù)技術(shù)一直是公路修筑中的一個薄弱環(huán)節(jié)，我國在80年代中期以前，主要以低等級公路建設(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，我國高等級公路建設(shè)方興未艾，由于缺乏對防護(hù)技術(shù)的系統(tǒng)研究，沒有成熟的經(jīng)驗供設(shè)計部門應(yīng)用，因此只能用低等級公路的防護(hù)技術(shù)或供鑒鐵路部門的經(jīng)驗來實施局部防護(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長的路段，后期的工程防治費(fèi)用占整個工程防治費(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，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。
隨著高等級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)合國斯德哥爾摩環(huán)保會議以來，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；同時由于植被破壞導(dǎo)致溫室效應(yīng)的CO2增加了10％，世界在以每年80億噸的巨量排放CO2和硫化物，臭氧層日益遭到破壞。自1950年以來，世界經(jīng)濟(jì)增長了5倍，人口從26億上升到58億，但這一切增長完全建立在對地球的超負(fù)荷掠奪上。地球退化、土地減少、每年對農(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，1984年以后放慢，1984～1992年增長率僅為0.7％，不及人口增長率的一半；與此同時，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)境會計學(xué)誕生了，國際社會第一次認(rèn)真地考慮把環(huán)境和資源的損失計算到經(jīng)濟(jì)成本中去，經(jīng)濟(jì)增長必須考慮到環(huán)境的代價，即由環(huán)境問題引起了環(huán)境會計和環(huán)境審計。如何在加快公路建設(shè)和汽車工業(yè)發(fā)展的同時，減少對環(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)計部門的當(dāng)務(wù)之急。
與此同時，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，減少或防止道路病害，保持生態(tài)環(huán)境的相對平衡，確保道路的安全與穩(wěn)定，急需對高等級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、國內(nèi)外研究概況國際上有關(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年代美國學(xué)者Wischmeiere.W.H和simithD.D等人利用美國35個土壤保持試驗站8250個休閑小區(qū)的降雨侵蝕實測資料，進(jìn)行了降雨量、降雨動能、時段降雨、前期降雨以及各種復(fù)合因子與土壤流失量的回歸分析，最后得到一個通用土壤流失方程式，至今在國際上廣泛采用。同時許多國家都針對各自國家或地區(qū)的不同情況，確定參數(shù)，推導(dǎo)土壤流失方程式，取得了豐碩的成果。日本、美國等國家在設(shè)計規(guī)范中明確了防護(hù)設(shè)計和公路園林的設(shè)計重點(diǎn)、原則和具體措施，如日本《高等級公路設(shè) 計規(guī)范》（日本道路公團(tuán)，1983，4）中，比較大的篇幅對護(hù)坡的方法、分類、方案設(shè)計以及公路園林設(shè)計的基本原則，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)計指導(dǎo)性。在邊坡防護(hù)的系統(tǒng)設(shè)計中，國際上特別是發(fā)達(dá)國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)到同時發(fā)揮防護(hù)與美化的作用。