植香根草在委内瑞拉铁路路基边坡防护的应用

肖发明

(中国中铁国际集团有限责任公司委内瑞拉分公司, 北京 100039)

植香根草在委内瑞拉铁路路基边坡防护的应用

肖发明

(中国中铁国际集团有限责任公司委内瑞拉分公司, 北京 100039)

介绍了植香根草护坡在委内瑞拉北部平原铁路路基边坡防护中的应用，说明香根草具有的根系强度高、生长快、适应性强等特点，适应委内瑞拉当地的气候环境及土质条件，并取得了较好的加固防护效果，同时也取得了较好的经济效益。

委内瑞拉; 铁路； 香根草； 边坡； 防护

铁路路基边坡防护直接影响列车运行安全。土质路基边坡如不防护，在雨季很容易产生坍塌和冲刷。为此，在路基边坡防护中通常采用片石、混凝土预制块进行护砌或做成骨架并在中间种植绿色植物进行防护。可能的情况下也直接铺设草皮、栽种小灌木、挂塑料网格喷播植草等进行防护。前者叫硬防护，后者属于绿色防护，成本低，也可美化环境。

香根草是禾本科香根草属密丛状多年生草本植物。其抗逆性强、适应性广、速生快长、生物量大、分蘖多、成篱速度快，根系(网状)发达深扎，具优良的力学特性,防冲固土力强。一经种植成篱，既保持水土，还犹如“铆钉”固结土壤保护斜坡。成为举世闻名的水土保持、固土护坡的“神奇之草”，被国际评估委员会评为全球71项可持续发展技术最优秀者[1]。能适应各种土壤环境，强酸强碱、重金属和干旱、渍水、贫瘠等条件下都能生长，香根草没有根茎或匐伏茎，故不会成为农田杂草。

1 香根草工程特性

1.1 生物特性

香根草系禾本科植物，寿命达50年以上，具有极强的生态适应性及抵抗能力，香根草地上部分密集丛生，茎干坚硬直立，成熟时株高1.5～2 m，地下部分具有纵深发达的根系，一般可达2～3 m，个别达5 m，其穿透力强，可穿透5 cm的沥青混凝土，也可穿透13 cm的硬磐，深度可达74 cm，对风化岩石、卵石均能扎根生长。

(1)适应性强。

香根草可耐55℃高温，也可抗-15℃的低温。香根草在8℃时开始萌芽生长，在日均20℃～30℃时生长最快。国内种植经验表明，在赣龙铁路花岗岩风化碎屑砂土上的香根草，夏天在地表温度50℃以上，仍生长良好[2]。

在年降雨量300～6 000 mm 的地域都能生长，在较潮湿的土壤生长最好，在完全水淹情况6 个月也不会淹死。另一方面它也耐旱。

香根草对土壤要求不高，只要有少量黏粒都能生长。香根草耐酸碱，在pH值3～10.5 范围都能生长。耐盐渍性，当土壤盐渍度为20 ms/cm时，生长量仅减少50%，耐重金属污染物，去污净化能力强。

(2)不易燃烧。

(3)抵抗力强。

香根草含挥发性芳香油,对病虫害有较强抵抗力，可驱赶鼠类等有害动物，对牲口适口性不佳。

(4)不会漫长成害。

香根草种子不发育,不会就地蔓延，其根系有固氧作用。

1.2 工程特性

一般植物的根系可通过张力、摩擦力和胶结作用等来固结土体。而香根草的根系特别发达、密度大，穿透力强，可扎入深层土壤，而其抗张强度又大大高于其它植物的根系。土壤由于根系的介入，提高了土壤的抗剪强度。根系越多，抗张强度越大。

2 香根草防护路基边坡机理分析

香根草成为防治土壤侵蚀、提高斜坡稳定性的世界公认首选理想植物，在于：

(1)香根草长势挺立、茎杆坚硬、生长旺盛,3～4个月可基本长成篱笆,从而发挥减缓侵蚀、阻档泥沙的作用；

(2)根系发达、网状交错深扎土体，一年间一般可深入地下2m～3m，随着生长年限伸延，根系越长越深，最深可超5m；

(3)浓密长大的叶子，光合蒸腾作用大。在民用建筑中坡地坡度大，香根草篱垂直行距与农田相比更近，多为1 m以下，因而水分散失更大。一旦草篱形成，其强大的蒸腾作用对斜坡的稳定更有利；

(4)根系抗张力强，据测定其抗张强度为40～180 MPa，平均75 MPa，相当于同等软钢材抗张强度的1/6[3]。

由此，香根草护坡原理是：香根草发达深扎的根系在土层内形成一排排抗滑的“生物桩”，犹如活的“铆钉”，大大加强土体抗剪强度，从而固结土壤，防止浅层滑坡；同时发达的根系交错连接，形成高密度的地下网状结构，对土体发挥像钢筋似的增强作用而阻挡塌方；在地表上香根草篱浓密、坚硬的茎叶形成“篱笆墙”而拦截地表径流；蒸腾加快了土壤的固结和硬化；茎叶的覆盖有效地缓冲雨滴的击溅力、减缓地表雨水的冲刷力，防止表土流失。从而达到保持水土、抗滑、固土护坡的目的。

3 工程概况

委内瑞拉位于南美洲大陆北部，国土面积91.67×104km2。除山区外，基本上属热带气候。奥里诺科平原位于委内瑞拉北部，全年气候炎热，具有明显的旱季和雨季，年降水量1000～1400 mm，暴雨主要集中在6～11月，具有强度大、持续时间长的特点，雨季降雨量占全年降雨量的80%以上。

委内瑞拉北部铁路(TINACO～ANACO)，全长468 km，区间路基长420 km左右，属于典型的平原铁路，基本为浅丘平原区，地形较为开阔平坦，局部地段微有起伏，地表上覆厚层黏土(多具弱～中膨胀性)、粉土；下伏黏土岩、砂岩夹页岩，(也多具弱膨胀性)。平原区中偶有局部地方出露厚薄不均的透镜状砂卵石层。根据上述地质、地貌条件及通过与喷播植草护坡防护的性价比, 拟定在委内瑞拉北部铁路采用香根草防护系统对路基边坡进行防护。

4 路基边坡防护设计方案

(1)设计原则。为了进一步与自然环境相协调,需加大植草面积, 减少圬工体积,同时提升经济效益。路基防护形式的选定除了考虑工程自身需要外,还要排水工程、绿化工程有机结合, 形成统一的整体。

(2)设计方案。路堑边坡高度H≤6.0 m的一般路段, 采用植香根草防护。路堑边坡高度6.0 m

5 现场实际应用情况

(1)k164+100段路基为挖方段，挖方设计深度约为5 m，边坡坡率为1∶1.75，挖方右侧边坡上覆盖约1 m厚粉质黏土及鹅卵石层，具有渗水性，下覆页岩，地层岩性为第三系黏土岩，中～强膨胀性。设计边坡防护形式为植香根草护坡，采用等高线种植法，每50～80 cm行距，设一处30～50 cm 宽的平台，挖穴，穴深10 cm，穴与穴的间距为20 cm×20 cm,呈品字型布置。经过至少1 a时间，且经过一个完整的旱季和雨季的检验，边坡稳定性良好，说明边坡得到有效加固(图1)。

图1 k164+100段右侧植香根草防护

(2)k166+300段路基为挖方段，挖方设计深度约为12 m，一级边坡坡率为1∶1.75，从侧沟平台向上8 m处设有2 m宽平台，平台以上二级边坡坡率为1∶1.75，该段路基右侧边坡上覆黏性土，多具有膨胀性，下覆页岩，具有中等膨胀性。设计边坡防护形式为拱形截水骨架内植香根草护坡，采用等高线种植法，每50～80 cm行距，设一处30～50 cm 宽的平台，挖穴，穴深10 cm，穴与穴的间距为20 cm×20 cm 呈品字型布置。经过至少1 a时间，且经过一个完整的旱季和雨季的检验，边坡稳定性良好，说明边坡得到有效加固(图2)。

图2 k166+300段右侧植香根草防护

6 经济效益评价

表1为委内瑞拉当地各种边坡防护措施实际单价对比分析。

表1 各种防护形式经济对比 玻利瓦尔,Bsf

从表1中可以看出，植香根草每1 m2价格为18 Bsf，喷播植草每1 m2价格为54 Bsf。委内瑞拉北部铁路全线植香根草护坡面积约460.6×104m2,相比喷播植草可节约工程成本约1.66×108Bsf。

现场实际情况表明，在委内瑞拉北部铁路采用香根草防护系统对路基边坡进行防护取得了较好的加固防护效果，而且成本较其它边坡防护措施成本较低，取得了较好的经济效益。

7 结论与建议

(1)植香根草护坡在委内瑞拉北部铁路种植后，生长良好，适应当地的气候环境及土质条件。

(2)路基边坡经植香根草加固防护护坡，经过至少1 a时间，且经过一个完整的旱季和雨季的检验，边坡稳定性良好，取得了较好的加固防护效果。

(3)通过植香根草护坡与其它边坡防护措施比较得出，植香根草的成本较喷播植草低，是一种经济有效的的边坡防护措施，取得了较好的经济效益。

[1] 徐礼煜.中国香根草网络与香根草技术的进展[M].北京：中国农业出版社，1998

[2] 陈子明.香根草在铁路路基边坡防护中的机理和应用[J].安徽建筑，2009,(2)：122-125

[3] Diti Hengchaovanich.香根草在稳定护坡与控制侵蚀上的作用[M].熊国炎,译.曼谷：环太平洋地区香根草网络技术丛书，1998

[4] 管天保.香根草在坡面防护工程上的应用[J].上海铁道科技,2002,(4)：42-43

[5] 刘志军.委内瑞拉北部高速铁路工程地质特征分析[J].路基工程，2011,(6)：33-36

[6] 陈永.中国与委内瑞拉铁路路基设计比较分析[J].高速铁路技术，2011,(10)：40-43

[7] 建技[2003]7号 铁路路基边坡绿色防护技术暂行规定[S]

肖发明(1963～)，男，工学学士，高级工程师，长期从事铁路、公路工程设计、施工和工程管理技术研究。

U213.1+3

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[定稿日期]2015-01-21