三维排水柔性生态护坡在高速铁路膨胀土路基地段的应用

刘 浩

(中铁十八局集团第一工程有限公司，河北 涿州 072750)



三维排水柔性生态护坡在高速铁路膨胀土路基地段的应用

刘 浩

(中铁十八局集团第一工程有限公司，河北 涿州 072750)

摘要：三维排水柔性生态护坡由装有营养土的生态袋，通过三维排水联接扣由单体联结成一个整体，形成一个稳定的柔性护坡结构，并与植物根系联结在一起形成复合稳定的边坡防护结构。它具有防护性能好、景观效果佳、施工经济快捷等优点，适用于不稳定、易膨胀、含水量变化大的膨胀土路堑边坡。结合新建铁路云桂线站前六标段膨胀土路基地段，详细介绍其施工技术，为以后类似工程施工提供了可靠依据。

关键词：三维排水；生态护坡；膨胀土路基

1 工程概况

新建铁路云桂线起于广西南宁市的南宁东站，止于云南省昆明市的昆明南站，全长715.8 km，为国铁一级电气化双线铁路。云桂铁路定位为一条以客为主、客货兼顾的西部铁路新干线，是国家《中长期铁路网规划》中的干线铁路，是我国完善铁路网布局和西部大开发的重要基础设施。设计时速为：南宁至百色段250 km/h，百色至昆明段200 km/h。新建铁路云桂线(云南段)站前六标位于云南省弥勒市境内，段内有不少膨胀土路堑边坡。

膨胀土路堑边坡具有不稳定性、膨胀性、含水量变化大的特点，如不采取有效的防护措施，极易引起边坡垮塌，进而影响火车的安全运行。经方案比选，该段边坡防护均采用三维排水柔性生态护坡。即在生态护坡施工前，先挖除路堑边坡部分膨胀土，在膨胀土坡面设置砂卵石垫层，回填AB组填料，从而可以有效抑制膨胀土边坡的不稳定性和膨胀性；然后在AB组填料边坡上铺设三维生态护坡，有效抑制膨胀土边坡的的含水量，使边坡更加稳定和牢靠。

2 三维排水柔性生态护坡技术特点

三维排水柔性生态护坡由装有营养土的生态袋，通过三维排水联接扣由单体联结成一个整体，形成了稳定的柔性护坡结构，并与植物根系联结在一起形成复合稳定的边坡防护结构。

该技术主要适应在对景观要求较高、边坡具有不稳定性、膨胀性、含水量变化大的地段。

其主要技术要求：

(1)利用三维排水联结扣，将生态袋单体联结成一个整体，使护坡结构达到安全稳定。

(2)生态袋内的填充物应根据不同坡体岩土状况及环境条件合理调配，并根据植物生长要求加入一定量的种植土、有机肥或复合肥。

(3)底层三维排水联结扣应嵌入C25砼基础并有效连接，基础地基土压实度≥0.93 g/cm2，地基承载力≥120 kPa，C25砼基础沿线路方向每隔1 m设置一个∅50 mm的泄水孔，泄水孔向外坡度为4%。

(4)自顶层生态袋下沿坡垂直高度每2 m设置一层阻水膜，宽1 m，向外坡度为5%。

(5)坡面设PVC∅50 mm型排水管，管端用200 g/m2土工布包裹，管端向外坡度为5%，呈梅花形布置，横纵向间距为2 m。

3 关键施工技术

3.1 关键工序组织与设计

关键工序为清理边坡、生态袋装有机肥、铺设生态袋、点播灌木、养护。施工工艺要求为：施工前凿削或嵌补坡面至平整，每个框格内坡面起伏不宜超过8 cm。针对超挖坡面有嵌补的情况，应先采用钢筋框条对嵌补部分进行加固，再进行后续植物生态袋码砌等工作。生态袋装填膨胀土，根据现场情况确定有机肥的种类和掺入量，袋体每填充2/3时将袋子提起墩实，确保填充后袋体内膨胀土饱满密实。沿坡面铺设生态袋，袋子要紧贴坡面，各袋子单体间利用三维排水联结扣联结，缝隙处要用土填实。由坡顶至坡脚顺序依次在生态袋上挖穴点播灌木。点播后及时用无纺布对坡面进行覆盖，并经常浇水以保持土壤湿润，待灌木普遍出苗后揭开无纺布。在边坡交验前根据植物生长情况进行补植、浇水、施肥、除虫，直至植被生长稳定。

现场严格按照施工工艺流程施工，具体工艺流程见图1。

图1　施工工艺流程图

3.2 施工准备

(1)生态袋基础地基必须夯实，承载力不得小于120 kPa。

(2)三维生态袋须具备抗紫外线腐蚀、抗虫害侵蚀、透水性好、不可降解等性能，并且不得含有对环境有害的化学成分。

(3)三维排水联结扣应合理布设刺爪，任意两个刺爪均不在同一剪切破坏轨迹上，最大限度的发挥每个刺爪的力学作用。

(4)用于喷洒的草籽必须由试验室进行成活率测定，同地质条件下成活率不得低于80%。

(5)生态袋内的土体须具有丰富的营养，适合草本生长，同时要充分考虑就地取材的原则。

3.3 袋体填充

3.3.1 填充土拌合

由测量班配合工程部对原土方量进行估算，按设计配合比要求添加有机肥，采用人工配合挖掘机拌合均匀，以表面看不见成团的有机肥为标准。

3.3.2 装袋要点

一要满，袋体填充要饱满，以袋体外部标注的刻度线为装土标准；二要实，填充土装袋要装的密实，装袋时要随装随墩实；三要紧，扎口带必须保证袋子土体装满，轻轻颠实后绑扎，扎口要紧，确保袋体在现场搬运和垒砌时不松扎口，以扎口扎好后扎口带以上袋口长5～7cm为准；四要离地，搬运时要离地搬运或滚动，不要在地面拖动，防止磨破袋体；五要盖，袋体装好后采用彩条布覆盖，防止长时间暴晒或遭雨淋。

3.4 边坡修整

由项目部测量班采用GPS按照设计图纸放出上下坡脚位置及标高，挂线清刷修整边坡，使坡面平整。刷坡分两次进行，第1次为机械刷坡，第2次为人工刷坡。机械刷坡采用小型挖掘机进行，严禁超挖坡体，尽量减少生态袋垒砌后背后回填，以免袋体背后松散回填土引起坡面沉陷或滑坡；人工刷坡是在生态袋垒砌过程中进行，工序为垒砌一层，清刷修整一层。

3.5 袋体垒砌

3.5.1 线型控制

采用双线控制法(见图2)：一是坡向挂线，每15 m长为一段，从坡脚到坡顶挂一根坡比线，确保施工坡比符合设计图纸要求；二是纵向挂线，确保每层的平整度和纵向线型。

3.5.2 联结扣设置

将联结扣按设计要求，将骑缝放置在两袋体之间(见图3)，再用橡胶锤将联结扣下侧刺爪刺入已垒砌好的袋体内。一要切忌为了省事，将联结扣埋入边坡填料中；二要切忌将三维排水联结扣上下面放反，如果放反，将严重影响联结效果。

图2线型控制图3联结扣设置

3.5.3 袋体垒砌整型[1]

袋体的垒砌由底层往上层层垒砌(具体顺序详见图4)。袋体就位后，将袋体倒立，轻颠墩实后，将袋体两底角向内折回，轻轻放倒，垒砌到下一层袋体(或基础)上。将袋体两底角向内折回是确保袋体整型和整体线型的关键。纵向袋体间要相互紧贴，但不要搭接。

袋体码放好后，采用夯锤夯实，并将顶面和外侧面拍打平整，与标准线同高，对于不符合要求的部位及时调整。

图4　袋体垒放示意图

3.6 阻水膜及排水管设置

一边垒砌生态袋，一边放置阻水膜和排水管，以利于边坡坡体排水。

阻水膜沿坡垂直高度每2 m设置一层，宽1 m，向外坡度为5%。

排水管采用∅50 mm PVC管，坡内端口用无纺布扎口，内端与坡体相接处用级配石灌填中粗砂作为导滤结构；管端向外坡度为5%，呈梅花形布置，横纵向间距为2 m，在PVC管末端40 cm范围内上半部设∅8 mm透水孔。

3.7 坡体覆土

生态袋垒砌完成后，在生态袋表面覆土3～5 cm，覆土中也同样加入肥料，以保证后期的喷播植物有足够的养分。覆土要保证厚度，覆土不够会导致后期喷播植物的养分流失；覆土超厚会导致植物惰性，致使植物根系不扎入袋体。

3.8 绿化施工

在生态袋堆码和覆土完毕后要及时进行绿化施工，绿化主要分喷播植草和点播灌木。云桂铁路所经地区属亚热带湿润季风气候区，直接承受印度洋及太平洋的水汽补给，气候特点是温暖湿润，雨量充沛。土壤多为赤红壤、红壤。根据以上特点，草本选择用高羊茅和狗牙根，灌木一般选择用木豆和车桑子。

3.8.1 喷播植草

喷播是将高羊茅和狗牙根混合草籽和植物生长所需的复合肥、粘合剂(氮磷钾)、纸浆等均匀混合，通过大功率喷射器播洒在生态袋的表面，形成一种均匀的毯状物(详见图5)。

3.8.2 点播灌木

边坡表面覆土完毕后，由坡顶至坡脚依次在生态袋上点播灌木，施工时尽量利用生态袋上的缝隙进行点播，减少对生态袋的破坏，并确保每穴至少有2株灌木出苗。点播灌木时要注意带状混交的布置原则，不能随意点播。

3.8.3 植物养护

当喷播和点播完成后，及时覆盖(覆盖方式见图6)。南方雨水较多，可用无纺布(16～18 g/m2)覆盖以防止雨水冲刷。覆盖的目的，一是防止雨水冲刷，二是防止水分蒸发过快，三是保温利于种子发芽。

图5草籽喷播图6覆盖养护

根据天气情况及时向坡面喷洒水，确保无纺布湿润，保证种子萌发[1]。

种子播种后的第1个星期对种子发芽尤其重要，应该保证每天3遍浇水，第2、3个星期可以减少为每天2遍。

喷洒水时要保证喷洒均匀、全面，不能用喷头直接冲刷局部或者整个坡面喷播材料，出水时要摇摆喷头减小水的冲刷力。

发现遮盖物翻起或脱离坡面时要及时遮盖。

4 结束语

新建铁路云桂线站前六标膨胀土路基地段柔性支挡边坡防护均采用三维排水柔性生态护坡，通过以上技术的应用，在保证了该段路基边坡防护效果的同时，大大提高了沿线的绿化效果，与周围的生态环境融为一体，为美丽的云南又增添了一幕浓浓的绿色。该技术的成功应用，为后续类似工程施工奠定了坚实的基础，具有宝贵的借鉴意义。

参考文献

[1]喻江武.三维生态护坡施工技术浅析[J].交通科技，2011(6)：71-73

封面照片说明

列车飞驰在中国铁建十八局集团承建的大西客专仁仪河特大桥上。

(伍振摄)

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

中图分类号：U213.15

文献标识码：B

文章编号：1672-3953(2016)02-0075-04

DOI：10.13219/j.gjgyat.2016.02.021

作者简介：刘浩(1982—)，男，工程师，主要从事土木工程施工技术管理工作43311504@qq.com

收稿日期：2015-12-01