三維排水柔性生態(tài)護坡在高速鐵路膨脹土路基地段的應用

劉 浩

(中鐵十八局集團第一工程有限公司，河北 涿州 072750)

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三維排水柔性生態(tài)護坡在高速鐵路膨脹土路基地段的應用

劉 浩

(中鐵十八局集團第一工程有限公司，河北 涿州 072750)

摘要：三維排水柔性生態(tài)護坡由裝有營養(yǎng)土的生態(tài)袋，通過三維排水聯(lián)接扣由單體聯(lián)結成一個整體，形成一個穩(wěn)定的柔性護坡結構，并與植物根系聯(lián)結在一起形成復合穩(wěn)定的邊坡防護結構。它具有防護性能好、景觀效果佳、施工經濟快捷等優(yōu)點，適用于不穩(wěn)定、易膨脹、含水量變化大的膨脹土路塹邊坡。結合新建鐵路云桂線站前六標段膨脹土路基地段，詳細介紹其施工技術，為以后類似工程施工提供了可靠依據。

關鍵詞：三維排水；生態(tài)護坡；膨脹土路基

1 工程概況

新建鐵路云桂線起于廣西南寧市的南寧東站，止于云南省昆明市的昆明南站，全長715.8 km，為國鐵一級電氣化雙線鐵路。云桂鐵路定位為一條以客為主、客貨兼顧的西部鐵路新干線，是國家《中長期鐵路網規(guī)劃》中的干線鐵路，是我國完善鐵路網布局和西部大開發(fā)的重要基礎設施。設計時速為：南寧至百色段250 km/h，百色至昆明段200 km/h。新建鐵路云桂線(云南段)站前六標位于云南省彌勒市境內，段內有不少膨脹土路塹邊坡。

膨脹土路塹邊坡具有不穩(wěn)定性、膨脹性、含水量變化大的特點，如不采取有效的防護措施，極易引起邊坡垮塌，進而影響火車的安全運行。經方案比選，該段邊坡防護均采用三維排水柔性生態(tài)護坡。即在生態(tài)護坡施工前，先挖除路塹邊坡部分膨脹土，在膨脹土坡面設置砂卵石墊層，回填AB組填料，從而可以有效抑制膨脹土邊坡的不穩(wěn)定性和膨脹性；然后在AB組填料邊坡上鋪設三維生態(tài)護坡，有效抑制膨脹土邊坡的的含水量，使邊坡更加穩(wěn)定和牢靠。

2 三維排水柔性生態(tài)護坡技術特點

三維排水柔性生態(tài)護坡由裝有營養(yǎng)土的生態(tài)袋，通過三維排水聯(lián)接扣由單體聯(lián)結成一個整體，形成了穩(wěn)定的柔性護坡結構，并與植物根系聯(lián)結在一起形成復合穩(wěn)定的邊坡防護結構。

該技術主要適應在對景觀要求較高、邊坡具有不穩(wěn)定性、膨脹性、含水量變化大的地段。

其主要技術要求：

(1)利用三維排水聯(lián)結扣，將生態(tài)袋單體聯(lián)結成一個整體，使護坡結構達到安全穩(wěn)定。

(2)生態(tài)袋內的填充物應根據不同坡體巖土狀況及環(huán)境條件合理調配，并根據植物生長要求加入一定量的種植土、有機肥或復合肥。

(3)底層三維排水聯(lián)結扣應嵌入C25砼基礎并有效連接，基礎地基土壓實度≥0.93 g/cm2，地基承載力≥120 kPa，C25砼基礎沿線路方向每隔1 m設置一個?50 mm的泄水孔，泄水孔向外坡度為4%。

(4)自頂層生態(tài)袋下沿坡垂直高度每2 m設置一層阻水膜，寬1 m，向外坡度為5%。

(5)坡面設PVC?50 mm型排水管，管端用200 g/m2土工布包裹，管端向外坡度為5%，呈梅花形布置，橫縱向間距為2 m。

3 關鍵施工技術

3.1 關鍵工序組織與設計

關鍵工序為清理邊坡、生態(tài)袋裝有機肥、鋪設生態(tài)袋、點播灌木、養(yǎng)護。施工工藝要求為：施工前鑿削或嵌補坡面至平整，每個框格內坡面起伏不宜超過8 cm。針對超挖坡面有嵌補的情況，應先采用鋼筋框條對嵌補部分進行加固，再進行后續(xù)植物生態(tài)袋碼砌等工作。生態(tài)袋裝填膨脹土，根據現場情況確定有機肥的種類和摻入量，袋體每填充2/3時將袋子提起墩實，確保填充后袋體內膨脹土飽滿密實。沿坡面鋪設生態(tài)袋，袋子要緊貼坡面，各袋子單體間利用三維排水聯(lián)結扣聯(lián)結，縫隙處要用土填實。由坡頂至坡腳順序依次在生態(tài)袋上挖穴點播灌木。點播后及時用無紡布對坡面進行覆蓋，并經常澆水以保持土壤濕潤，待灌木普遍出苗后揭開無紡布。在邊坡交驗前根據植物生長情況進行補植、澆水、施肥、除蟲，直至植被生長穩(wěn)定。

現場嚴格按照施工工藝流程施工，具體工藝流程見圖1。

圖1　施工工藝流程圖

3.2 施工準備

(1)生態(tài)袋基礎地基必須夯實，承載力不得小于120 kPa。

(2)三維生態(tài)袋須具備抗紫外線腐蝕、抗蟲害侵蝕、透水性好、不可降解等性能，并且不得含有對環(huán)境有害的化學成分。

(3)三維排水聯(lián)結扣應合理布設刺爪，任意兩個刺爪均不在同一剪切破壞軌跡上，最大限度的發(fā)揮每個刺爪的力學作用。

(4)用于噴灑的草籽必須由試驗室進行成活率測定，同地質條件下成活率不得低于80%。

(5)生態(tài)袋內的土體須具有豐富的營養(yǎng)，適合草本生長，同時要充分考慮就地取材的原則。

3.3 袋體填充

3.3.1 填充土拌合

由測量班配合工程部對原土方量進行估算，按設計配合比要求添加有機肥，采用人工配合挖掘機拌合均勻，以表面看不見成團的有機肥為標準。

3.3.2 裝袋要點

一要滿，袋體填充要飽滿，以袋體外部標注的刻度線為裝土標準；二要實，填充土裝袋要裝的密實，裝袋時要隨裝隨墩實；三要緊，扎口帶必須保證袋子土體裝滿，輕輕顛實后綁扎，扎口要緊，確保袋體在現場搬運和壘砌時不松扎口，以扎口扎好后扎口帶以上袋口長5～7cm為準；四要離地，搬運時要離地搬運或滾動，不要在地面拖動，防止磨破袋體；五要蓋，袋體裝好后采用彩條布覆蓋，防止長時間暴曬或遭雨淋。

3.4 邊坡修整

由項目部測量班采用GPS按照設計圖紙放出上下坡腳位置及標高，掛線清刷修整邊坡，使坡面平整。刷坡分兩次進行，第1次為機械刷坡，第2次為人工刷坡。機械刷坡采用小型挖掘機進行，嚴禁超挖坡體，盡量減少生態(tài)袋壘砌后背后回填，以免袋體背后松散回填土引起坡面沉陷或滑坡；人工刷坡是在生態(tài)袋壘砌過程中進行，工序為壘砌一層，清刷修整一層。

3.5 袋體壘砌

3.5.1 線型控制

采用雙線控制法(見圖2)：一是坡向掛線，每15 m長為一段，從坡腳到坡頂掛一根坡比線，確保施工坡比符合設計圖紙要求；二是縱向掛線，確保每層的平整度和縱向線型。

3.5.2 聯(lián)結扣設置

將聯(lián)結扣按設計要求，將騎縫放置在兩袋體之間(見圖3)，再用橡膠錘將聯(lián)結扣下側刺爪刺入已壘砌好的袋體內。一要切忌為了省事，將聯(lián)結扣埋入邊坡填料中；二要切忌將三維排水聯(lián)結扣上下面放反，如果放反，將嚴重影響聯(lián)結效果。

圖2線型控制圖3聯(lián)結扣設置

3.5.3 袋體壘砌整型[1]

袋體的壘砌由底層往上層層壘砌(具體順序詳見圖4)。袋體就位后，將袋體倒立，輕顛墩實后，將袋體兩底角向內折回，輕輕放倒，壘砌到下一層袋體(或基礎)上。將袋體兩底角向內折回是確保袋體整型和整體線型的關鍵?？v向袋體間要相互緊貼，但不要搭接。

袋體碼放好后，采用夯錘夯實，并將頂面和外側面拍打平整，與標準線同高，對于不符合要求的部位及時調整。

圖4　袋體壘放示意圖

3.6 阻水膜及排水管設置

一邊壘砌生態(tài)袋，一邊放置阻水膜和排水管，以利于邊坡坡體排水。

阻水膜沿坡垂直高度每2 m設置一層，寬1 m，向外坡度為5%。

排水管采用?50 mm PVC管，坡內端口用無紡布扎口，內端與坡體相接處用級配石灌填中粗砂作為導濾結構；管端向外坡度為5%，呈梅花形布置，橫縱向間距為2 m，在PVC管末端40 cm范圍內上半部設?8 mm透水孔。

3.7 坡體覆土

生態(tài)袋壘砌完成后，在生態(tài)袋表面覆土3～5 cm，覆土中也同樣加入肥料，以保證后期的噴播植物有足夠的養(yǎng)分。覆土要保證厚度，覆土不夠會導致后期噴播植物的養(yǎng)分流失；覆土超厚會導致植物惰性，致使植物根系不扎入袋體。

3.8 綠化施工

在生態(tài)袋堆碼和覆土完畢后要及時進行綠化施工，綠化主要分噴播植草和點播灌木。云桂鐵路所經地區(qū)屬亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，直接承受印度洋及太平洋的水汽補給，氣候特點是溫暖濕潤，雨量充沛。土壤多為赤紅壤、紅壤。根據以上特點，草本選擇用高羊茅和狗牙根，灌木一般選擇用木豆和車桑子。

3.8.1 噴播植草

噴播是將高羊茅和狗牙根混合草籽和植物生長所需的復合肥、粘合劑(氮磷鉀)、紙漿等均勻混合，通過大功率噴射器播灑在生態(tài)袋的表面，形成一種均勻的毯狀物(詳見圖5)。

3.8.2 點播灌木

邊坡表面覆土完畢后，由坡頂至坡腳依次在生態(tài)袋上點播灌木，施工時盡量利用生態(tài)袋上的縫隙進行點播，減少對生態(tài)袋的破壞，并確保每穴至少有2株灌木出苗。點播灌木時要注意帶狀混交的布置原則，不能隨意點播。

3.8.3 植物養(yǎng)護

當噴播和點播完成后，及時覆蓋(覆蓋方式見圖6)。南方雨水較多，可用無紡布(16～18 g/m2)覆蓋以防止雨水沖刷。覆蓋的目的，一是防止雨水沖刷，二是防止水分蒸發(fā)過快，三是保溫利于種子發(fā)芽。

圖5草籽噴播圖6覆蓋養(yǎng)護

根據天氣情況及時向坡面噴灑水，確保無紡布濕潤，保證種子萌發(fā)[1]。

種子播種后的第1個星期對種子發(fā)芽尤其重要，應該保證每天3遍澆水，第2、3個星期可以減少為每天2遍。

噴灑水時要保證噴灑均勻、全面，不能用噴頭直接沖刷局部或者整個坡面噴播材料，出水時要搖擺噴頭減小水的沖刷力。

發(fā)現遮蓋物翻起或脫離坡面時要及時遮蓋。

4 結束語

新建鐵路云桂線站前六標膨脹土路基地段柔性支擋邊坡防護均采用三維排水柔性生態(tài)護坡，通過以上技術的應用，在保證了該段路基邊坡防護效果的同時，大大提高了沿線的綠化效果，與周圍的生態(tài)環(huán)境融為一體，為美麗的云南又增添了一幕濃濃的綠色。該技術的成功應用，為后續(xù)類似工程施工奠定了堅實的基礎，具有寶貴的借鑒意義。

參考文獻

[1]喻江武.三維生態(tài)護坡施工技術淺析[J].交通科技，2011(6)：71-73

封面照片說明

列車飛馳在中國鐵建十八局集團承建的大西客專仁儀河特大橋上。

(伍振攝)

On the Application of the 3-Dimensional Draining,Soft Ecologically Protective Slope to the Dilatable-Soil Roadbed of High-Speed Railways

Liu Hao

(First Engineering Co. Ltd. of the 18th Bureau Group of China Railway,Zhuozhou 072750,China)

Abstract:A 3-dimensional draining, soft ecologically-protective slope is made up of ecological bags containing nutritious soil, which are linked up as a whole system with 3-dimensional draining connecting hooks so as to form a stable soft slope-protecting structure that is combined with the roots of plants to form a composite, stable side-slope-protecting structure.The ecologically protective side-slope-protecting structure has the advantages of being good in protecting performance,excellent in appearance,and quick and economical in construction.It may be applied to the swelling-soil cut or side slope that is unstable,readily expandable and greatly changeable in water content.With the section of the swelling-soil roadbed of the 6th Contracted Section of the newly-built Yun-Gui Railway in front of one of the railway stations as a practical example,the construction techniques adopted for the section are introduced in detail in the paper,which may provide reliable grounds for the construction of other similar projects in the future.

Key words:3-dimensional draining;ecologically protective slope;roadbed of dilatable soil

中圖分類號：U213.15

文獻標識碼：B

文章編號：1672-3953(2016)02-0075-04

DOI：10.13219/j.gjgyat.2016.02.021

作者簡介：劉浩(1982—)，男，工程師，主要從事土木工程施工技術管理工作43311504@qq.com

收稿日期：2015-12-01