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該技術(shù)為我國(guó)多個(gè)重點(diǎn)工程項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了提高坡面綠化率、邊坡穩(wěn)定性與工程經(jīng)濟(jì)性的目標(biāo)。截至目前，研究成果先后在我國(guó)6省區(qū)、1條高速公路建設(shè)中推廣應(yīng)用，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益近2億元，減少削坡占地1524畝。

“在我國(guó)南方地區(qū)，如湖南、廣西、廣東等地，分布有大量軟巖地質(zhì)體，這讓交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中產(chǎn)生大量軟巖邊坡，這類(lèi)邊坡被雨水反復(fù)入滲侵蝕，極易形成漸進(jìn)式失穩(wěn)。不僅易導(dǎo)致交通中斷，甚至?xí)斐蓢?yán)重的山體滑坡等災(zāi)害，大幅增加了公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)成本，是公路建設(shè)與運(yùn)營(yíng)中難以攻克的難題?！?月1日，長(zhǎng)沙理工大學(xué)，公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，該校巖土工程學(xué)科帶頭人付宏淵教授，向科技日?qǐng)?bào)記者講述了公路的“難言之隱”。

付宏淵團(tuán)隊(duì)“死磕”這一“難言之隱”長(zhǎng)達(dá)10年之久。十年間，團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了“炭質(zhì)泥巖路堤濕化變形機(jī)理及控制研究”“復(fù)雜環(huán)境中炭質(zhì)泥巖—土分層填筑路堤強(qiáng)度劣化機(jī)理及控制研究”“溫濕交互作用下粉砂質(zhì)泥巖邊坡?lián)p傷演化及災(zāi)變機(jī)理研究”等多個(gè)國(guó)家自然科學(xué)基金科研項(xiàng)目。

日前，作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，他還正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻關(guān)國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“濕—熱—力耦合作用下泥巖人工邊坡災(zāi)變機(jī)理、評(píng)價(jià)方法與防控措施研究”?！扒Ю镏蹋瑵⒂谙佈?。只有徹底解決軟巖邊坡在降雨入滲下的失穩(wěn)問(wèn)題，才能切實(shí)保障道路交通安全?！?/p>

據(jù)悉，在南方地區(qū)軟巖邊坡失穩(wěn)災(zāi)變機(jī)理及防控技術(shù)上，團(tuán)隊(duì)的研究在理論和成果應(yīng)用上都有了重要突破。該技術(shù)為我國(guó)多個(gè)重點(diǎn)工程項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了提高坡面綠化率、邊坡穩(wěn)定性與工程經(jīng)濟(jì)性的目標(biāo)。截至目前，研究成果先后在我國(guó)6省區(qū)、12條高速公路建設(shè)中推廣應(yīng)用，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益近2億元，減少削坡占地1524畝。

十年攻關(guān) 應(yīng)對(duì)邊坡失穩(wěn)問(wèn)題中的“戰(zhàn)斗機(jī)”

邊坡失穩(wěn)是公路建設(shè)領(lǐng)域重大災(zāi)害之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近10年，我國(guó)因泥巖邊坡引發(fā)的滑坡事件達(dá)數(shù)萬(wàn)起?！笆濉逼陂g，我國(guó)在南方泥巖類(lèi)地質(zhì)體災(zāi)害治理上的投入高達(dá)175億元，占南方地質(zhì)災(zāi)害防治總投入的78%?！笆濉逼陂g，僅廣東省就發(fā)生各類(lèi)公路地質(zhì)災(zāi)害5000余處，造成經(jīng)濟(jì)損失超80億元，威脅總?cè)丝诮?0萬(wàn)人。

“這其中80%以上的工程災(zāi)害，與降雨造成的邊坡失穩(wěn)有關(guān)。”團(tuán)隊(duì)成員、長(zhǎng)沙理工大學(xué)副教授曾鈴說(shuō)。

軟巖邊坡失穩(wěn)，又算得上邊坡失穩(wěn)中的“戰(zhàn)斗機(jī)”，尤為難以“搞定”。曾鈴給出了簡(jiǎn)單解釋。

理論上看，首先，雨水在軟巖邊坡內(nèi)部的流動(dòng)規(guī)律尚不明確。其次，現(xiàn)有巖體遇水后的強(qiáng)度變化理論，遇到軟巖也猶如一拳打在棉花上?！鞍ìF(xiàn)下較為常用的邊坡穩(wěn)定性分析方法，對(duì)軟巖邊坡也不適用。”曾鈴說(shuō)。

同樣顯得無(wú)力的，還有常規(guī)的邊坡防護(hù)方法。

“我們?cè)趶V西一些高速公路調(diào)研時(shí)發(fā)現(xiàn)，部分通過(guò)表面噴漿防護(hù)的軟巖邊坡，經(jīng)降雨反復(fù)入滲沖蝕后，會(huì)出現(xiàn)板底掏空（邊坡表面被水泥密封，但水泥層內(nèi)部巖石卻已隨水崩解流走，形成了表面水泥板下的空洞）現(xiàn)象。部分采用框架梁防護(hù)的邊坡也發(fā)生了變形。遇到滑坡嚴(yán)重路段，只能通過(guò)大幅放緩邊坡，增加占地面積的方法來(lái)防護(hù)?！备逗隃Y說(shuō)。

盡管這一難題很棘手，但付宏淵團(tuán)隊(duì)還是取得了重要的理論突破。他介紹，團(tuán)隊(duì)已揭示了雨水在軟巖邊坡內(nèi)部入滲、聚集及排出的全過(guò)程演化規(guī)律，提出了軟巖抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值新方法，為提出考慮軟巖強(qiáng)度劣化和暫態(tài)水壓力的邊坡穩(wěn)定性分析方法奠定了基礎(chǔ)?！斑@對(duì)實(shí)際應(yīng)用中防護(hù)體系的設(shè)計(jì)，有很好的參考價(jià)值?！?/p>

一項(xiàng)發(fā)明 讓邊坡防護(hù)“可守可攻”

在工程應(yīng)用研究上，團(tuán)隊(duì)不斷進(jìn)行應(yīng)用創(chuàng)新。其中讓記者頗為感興趣的，是一項(xiàng)邊坡綜合生態(tài)防治結(jié)構(gòu)和防治方法的發(fā)明專(zhuān)利。

“這是我們正在做的一個(gè)示范工程。”付宏淵指著一組對(duì)比圖說(shuō)。

圖片上是國(guó)家交通運(yùn)輸部科技示范路——常祁高速公路的一個(gè)示范工程段。路段應(yīng)用了團(tuán)隊(duì)提出的軟巖邊坡綜合生態(tài)防治結(jié)構(gòu)進(jìn)行邊坡防護(hù)。

記者看到一張圖上的邊坡，大部分是裸露的巖石。另一張圖中的邊坡，則綠得“發(fā)光”。“用我們的技術(shù)，等這段高速公路建成后，不僅不用擔(dān)心邊坡表層反復(fù)滑塌，還能解決復(fù)綠難的問(wèn)題。到時(shí)候你們看到的，就是穩(wěn)固又能達(dá)100%綠化的‘新’邊坡?！备逗隃Y很自信地講述了這項(xiàng)“可攻可守”的技術(shù)。

據(jù)了解，該技術(shù)集合了新型結(jié)構(gòu)防護(hù)、表層防護(hù)及疏排水技術(shù)于一體。在結(jié)構(gòu)防護(hù)上設(shè)計(jì)了新型植生、抗沖刷多孔纖維混凝土砌塊，及稻秸稈加筋水泥土空心砌塊。

在邊坡表層防水上，研究團(tuán)隊(duì)則發(fā)明了超疏水材料，噴涂在邊坡表面，可有效防止雨水滲入，同時(shí)在材料外層噴射厚層植生土，實(shí)現(xiàn)對(duì)邊坡的有效復(fù)綠。

“這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，使路段邊坡綠化率提高了32%，表土沖蝕量降低了66%，工程平均造價(jià)降低了15%。經(jīng)濟(jì)又環(huán)保?！背Ｆ罡咚俟坟?fù)責(zé)人馮宇點(diǎn)贊。

解決“腸梗阻” 整體成果成軟巖邊坡失穩(wěn)的克星

排水管之于邊坡，猶如腸道系統(tǒng)之于人體。一旦不順暢，會(huì)導(dǎo)致坡內(nèi)積水水壓增大，同時(shí)軟巖在水長(zhǎng)期浸泡下強(qiáng)度會(huì)大幅降低，最終嚴(yán)重影響邊坡穩(wěn)定性。

“大量工程應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)排水管存在一些比較明顯的缺陷?！痹徴f(shuō)。比如，傳統(tǒng)排水管開(kāi)孔率較小，天然排水能力不足；排水管四周開(kāi)孔，導(dǎo)致從排水管頂部進(jìn)入的水，通過(guò)排水管下部的開(kāi)孔形成二次入滲；排水管通常采用整體設(shè)計(jì)，發(fā)生淤堵就無(wú)法更換，導(dǎo)致無(wú)法正常排水……這些缺陷對(duì)軟巖邊坡而言，更致命。“軟巖崩解后所產(chǎn)生的碎屑，極易讓排水管更加堵塞?！?/p>

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)提出了一種新型排水管設(shè)計(jì)思路，促使坡內(nèi)水分“自主”流出。不過(guò)，經(jīng)反復(fù)測(cè)試及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，這種設(shè)計(jì)依然不能滿(mǎn)足軟巖邊坡排水的“胃口”。

是否可以設(shè)計(jì)一種主動(dòng)吸水的模式來(lái)排水？曾鈴又提出了一個(gè)新思路。在查閱大量文獻(xiàn)資料后，他們選擇出了一種吸水纖維和吸水樹(shù)脂，對(duì)邊坡排水管二次改進(jìn)。最終，一款能主動(dòng)吸水、可更換式排水管誕生了。“排水管利用吸濕—放濕性纖維層，吸收管體周邊較大范圍巖土體中的水，再利用毛細(xì)原理及蒸發(fā)作用將管內(nèi)水體排出?！?/p>

2019年4月，以業(yè)內(nèi)權(quán)威專(zhuān)家、長(zhǎng)安大學(xué)教授王秉綱為組長(zhǎng)的專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)，對(duì)“降雨入滲邊坡失穩(wěn)災(zāi)變機(jī)理及控制技術(shù)”的多項(xiàng)成果開(kāi)展了評(píng)價(jià)。專(zhuān)家組一致認(rèn)為成果總體達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益顯著，推廣應(yīng)用前景廣闊。

目前，成果已在湖南省益婁高速公路進(jìn)行粉砂質(zhì)泥巖邊坡治理，累計(jì)應(yīng)用路段5.7公里。相對(duì)原支護(hù)方案，造價(jià)降低20%，節(jié)約1200余萬(wàn)元。廣佛肇高速公路采用該技術(shù)的邊坡，過(guò)去數(shù)年，都穩(wěn)穩(wěn)接住了數(shù)次大級(jí)別暴風(fēng)雨考驗(yàn)。

成果應(yīng)用還在繼續(xù)?！拔覀兊募夹g(shù)還將在湖南龍瑯高速，以及廣西、廣東等省份多條在建高速公路中應(yīng)用。研究成果有望推廣到南方地區(qū)即將實(shí)施的近2萬(wàn)公里高速公路建設(shè)中。當(dāng)然，它也適用‘一帶一路’沿線氣候相似的國(guó)家和地區(qū)，應(yīng)用前景十分廣闊?！备逗隃Y說(shuō)。(俞慧友)