三維排水柔性生態護坡技術在鐵路膨脹土路基地段的應用研究

張聚賢

摘 要：膨脹土的反復脹縮變形及強度衰減特性，對路基邊坡具有長期潛在的破壞作用，而傳統的剛性防護措施不僅難以從根本上解決此類問題，還破壞了生態環境的穩定。通過引入三維排水柔性生態護坡技術，成功實現了對膨脹土路基邊坡的柔性防護，為膨脹土路基邊坡處理提供了新途徑，具有較好的推廣應用價值。

關鍵詞：三維排水柔性生態護坡技術；膨脹土；鐵路路基邊坡

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.106

目前，膨脹土地區路基邊坡防護主要采用漿砌片石護坡、漿砌片石護面墻、窗孔式護坡剛性護坡方式，這些邊坡防護措施不僅容易失效，而且對沿線生態環境影響較大。因此，展開對膨脹土邊坡柔性生態防護技術研究具有重要的現實意義。

1 傳統膨脹土地區邊坡防護措施類型及不足

1.1 植被防護

植被防護是指在路基邊坡上鋪草皮、植草、種紫穗槐等方式，以保持邊坡的穩定性。由于膨脹土具有遇水即軟化、崩解的特性，膨脹土地區邊坡常常會因崩解而不斷剝落，無法給植物提供一個穩定的基礎，導致植物很難扎根，進而影響防護效果。

1.2 封閉防護

封閉防護是指采用漿砌片石等材料將坡面封閉，以防止雨水、地表水下滲引起土體膨脹。在溫度、濕度循環變化作用下，封閉層易產生裂縫，裂縫一旦產生，地表水便會沿裂縫下滲，使局部土體產生膨脹變形，進一步增大封閉層的開裂程度。數次循環之后，必然會導致封閉層碎裂、失效。

1.3 圬工防護

剛性圬工防護結構變形協調能力差，在邊坡土體脹縮變形作用下，易產生開裂，甚至坍塌。此外，圬工防護還隔絕了河道和邊坡背部地域的生態互動，破壞了生態環境的穩定。

2 三維排水柔性生態護坡系統的構成部件

三維排水柔性生態護坡系統一般由生態袋、三維排水聯接扣及扎口帶構成，當填筑陡坡路堤時，還可選配加筋格柵。

2.1 生態袋

生態袋是三維排水柔性生態護坡系統的基本組成單元，以聚丙烯為主要原材料制成，具有抗老化、抗紫外線、抗微生物侵蝕等特點。此外，生態袋還具有良好的過濾功能（透水不透土），不僅能有效防止生態袋內土壤和營養成分的流失，而且能保證水分的自由流動，為綠色植被生長提供了良好的條件。同時，生態袋等效孔徑的選擇又能保證植物根系穿過袋體自由生長，根系扎入邊坡土體后，猶如無數根錨桿將生態袋與邊坡主體緊密連接起來。

2.2 三維排水聯接扣

三維排水聯接扣是用以聯接生態袋的構件，其將各生態袋單體聯接成一個整體，形成穩定的三角內摩擦緊鎖結構。三維排水聯接扣采用的倒鉤棘爪結構，能最大限度的將生態袋緊密聯接，棘爪數量和布置位置經嚴格優化確定，能合理分散分散集中應力。雙向凹槽和垂直孔洞構成相互交錯的非線形凸肋結構，與倒鉤棘爪形成內摩擦緊鎖結構，加大了三維排水連接扣與袋體之間的摩擦力，增強了結構的安全穩定性。

2.3 扎口帶

扎口帶用以扎緊生態袋袋口，扎帶小巧，使用便捷。此外，它具有很強的抗紫外線和抗拉性，使用過程中幾乎不可能被拉斷，從而保證了每個生態袋的完整性和有效性。

2.4 加筋格柵（選配）

在填筑陡坡路堤時，用排水聯接扣將加筋格柵和生態袋連接起來，以增強護坡系統的整體性，進而增強護坡工程的堅固性和穩定性。

3 三維排水柔性生態護坡技術應用于鐵路膨脹土路基地段的優勢

采用生態防護邊坡保護鐵路路基，主要有以下優勢：

3.1 有利于邊坡的生態恢復

三維排水柔性生態護坡系統施工過程中不會產生施工噪音和建筑垃圾，并且可以根據需要選擇合適的植被，有利于邊坡的生態恢復。當鐵路工程穿越城市、城鎮等人口密集區時，不僅不會因施工對周圍居民的生活造成干擾，而且能快速恢復邊坡的生態。

3.2 施工簡單，養護維修工作量少

三維排水柔性生態邊坡施工簡單，無邊坡建設技術經驗的工人也可參加施工。此外，該護坡系統能很好的適應膨脹土地區邊坡的脹縮變形，將局部的集中膨脹力轉換為均布應力，起到了“以柔克剛”的作用，從而保證了結構的穩定性，減少了建成后的養護維修工作量。

3.3 邊坡穩定性好

三維排水柔性生態護坡系統的結構面通過發達的植被根系與自然坡體聯接成一個整體，使二者之間不會產生分離，并且隨著時間的推移，日趨強壯的植物根系使邊坡結構的穩定性越來越好，甚至可以達到永久穩定的程度。

3.4 提高路基坡比，節省土地

由于生態袋能夠有效防止袋內土體液化和流失，減緩雨水對路基邊坡沖刷的作用，因此可提高路基坡比。如此一來，可以直接在原單線鐵路路基上修建復線鐵路，而不需要再次征用土地，可節省大量土地。

4 結語

由于傳統的膨脹土地區邊坡防護措施存在造價高、易失效、不環保等諸多不足，考慮引入三維排水生態護坡技術，這樣既能達到工程防護的目的，又能起到環保美觀的作用。但該技術在鐵路建設中還是一種新技術，應用較少。在今后的工程實踐中，我們應精心設計、不斷創新，使該項新技術能更好的適應鐵路建設和發展，使鐵路建設向著更安全、更舒適、更環保的目標邁進。

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