三维排水柔性生态边坡工程系统在高铁中的应用

三维排水柔性生态边坡工程系统在高铁中的应用摘要：介绍了三维排水柔性生态边坡工程系统的组成以及在高速铁路高路堤边坡中的施工技术，进而说明三维排水生态边坡工程系统在保护生态环境、提高劳动效率等方面有良好的应用前景。关键词：三维排水柔性生态边坡工程系统，高铁，边坡中图分类号：S891+.5文献标识码：A文章编号：在节约资源、保护环境的前提下促进国民经济的快速发展，已经成为党和国家及各级政府的最新课题。近年来，新工艺，新材料的出现为水土保持工程的建设提供了好的建设机遇，如土工合成材料的运用是工程界的一次新的技术革命。三维排水柔性生态边坡工程系统（以下简称三维生态护坡）是目前世界上唯一在边坡、挡土墙建设等领域采用软体环保材料取代高能耗、高污染的钢筋、水泥、石块等硬体材料建造边坡的工程系统，并可在施工前、中或后期根据需要进行生态植被修复，所以又被称之为集生态、环保、节能、柔性结构四位一体的工程防护系统。1何谓边坡生态防护边坡生态防护即边坡植被，主要是靠植物根茎与土壤间的附着力以及根茎问的互相缠绕来达到加固边坡、提高坡表抗冲刷的能力。以往铁路路基边坡防护通常采用单纯的工程防护，如浆(干)砌片石、喷锚防护等，这些工程措施都将导致原有植被破坏、水土流失、滑坡、边坡失稳等一系列生态环境和工程问题。选用边坡生态防护不仅可以涵养水源，减少水土流失，而且还可以净化空气，保护生态，美化环境，保证行车安全。2三维生态护坡的系统组成三维生态护坡是采用环保软体材料取代高耗能、高污染的钢筋、水泥、石块等传统硬体材料来建造边坡。其结构是采用“三角内摩擦紧锁结构+三维排水+植被根系”构建的复合稳定的生态边坡。时间越长，植物的根系同既有边坡变得越牢固，从而构筑永久稳定性边坡。2.1生态袋生态袋是三维生态护坡工程系统的重要组成部分，具有目标性透水不透土的过滤功能，既能防止生态袋内填充物的流失，又可以实现水分在土壤中的正常交流，生态袋本身设有垂直孔洞和通道凹槽能使边坡体内的渗水迅速排泄从而减小边坡的静水压力，消除渗水对边坡的破坏，为绿色植被提供一种理想的种植块。生态袋具有过滤功能，在允许水通过时，可以防止颗粒渗透，透水不透土，是水土保持的关键特性。生态袋同时具有抗紫外线、抗老化、无毒、不助燃、裂口不延伸的特点，不会因袋体开裂等给日常的养护维修工作带来不便。2.2三维排水连接扣三维排水连接扣将同一力学数学模型下设计的抗紫外线生态袋相互连接，形成稳定的三角内摩擦紧锁结构，优化设计的倒钩棘爪结构，最大限度的将生态袋问紧密相连。其上下面棘爪数量的分配和位置使集中应力合理分散。双向通道凹槽和垂直孔洞组合成相互交错的非流线形凸肋，加大了三维排水连接扣表面与生态袋之问的摩擦力，其网孔状结构使得连接部位刚柔并济，倒钩棘爪始终与袋体保持垂直紧贴，充分发挥其柔性结构的受力特点。三维排水连接扣的特殊功能设计是柔性边坡结构稳定的必需条件。2.3扎口带扎口带在施工中起到将已装满填充物的生态袋扎紧袋口的作用。扎带小巧，使用方便快捷，更重要的是它具有抗紫外线及抗拉性强的特点。其强度、长度、宽度、结头尺寸扣等参数还充分考虑了袋口的缩紧拉力和人体工程学中人的发力特点和握拔力的大小，所以在使用当中，其施工时拉断、使用后自断的可能性很小，从而保证每个填充袋体的完整性和有效性。对保证工程的安全稳定性起到了绝对不容忽视的作用。2.4土工格栅在回填土边坡时，排水连接扣把土工格栅和生态袋进行连接，对工程的坚固和稳定起到重要作用。3三维生态护坡的优势三维生态护坡具有施工技术简单、工期短、造价低、工程量小、防护效果好等特点，不仅解决了传统刚结构无法解决的工程难题，而且满足人们保护生态环境的要求。3.1环境景观效果好三维排水柔性生态边坡施工时不会产生建筑垃圾和施工噪声，并且选择多种植被，有利于将边坡环境迅速还原到自然状态。有些铁路工程需要穿越人群密集区，选用三维生态护坡不仅不会因施工对周围居民的生活造成干扰，而且自然植被能够吸收汽车排放的尾气，净化空气，美化城市环境。32施工简单，便于维修养护三维排水柔性生态边坡施工在施工技术指南和技术人员的指导下，没有任何边坡建设技术经验的男女劳动力均可参加施工，解决了大量剩余劳动力就业的问题。施工跨界方便，不需要进行“三通一平”，材料搬运轻便。随着铁路“天窗”维修时间的缩短和大型机械的使用，人工养护维修的时间越来越少，三维排水柔性生态边坡可大量减少建成后的人工养护工作。33工程效果好三维排水柔性生态边坡采用三角内摩擦紧缩机构，整体受力具有科学的稳定性，对外界冲击力有吸能缓冲作用，抗震性能也是传统护坡无法比拟的。施工过程中不需要对基础进行工程处理，对不均匀坡体的适应性是本系统的特点之一，同时结构不会产生温度应力，无需设置温度缝。另外结构面通过植被发达的根系与坡体结合成一个同质整体，使人工护坡和原自然边坡间不会产生分离、坍塌等现象，并且随着时间的延续，日趋强壮的植物根系使边坡结构的稳定性及牢固性更强，因此它是自然的，有生命的永久生态工程。4.工程实例4.1工程概况中交一公局湘桂铁路扩改工程柳南段标第二项目部位于广西壮族自治区来宾市境内，第二项目部施工正线里程范围为DK610+126DK637+100，全长26.974km。由于沿线地形比较复杂，设计中不可避免地采取了大量的高路堤边坡，需要采取一定的工程措施加强高路堤边坡防护。工程范围DK629+540DK630+250、DK630+340DK630+800路基右侧（邻柳南高速公路一侧），共长1170米。面积约13547平方米。4.2施工过程准备4.2.1主要材料三维排水柔性生态边坡的主要材料是生态袋、扎口带及满足多向排水功能与强度要求的网肋型三维排水联结扣等。材料进场前进行原材料的品质试验，均合格。每平米所需材料如下表：还有阻水膜、上半部带孔的PVC排水管、土工布。4.22施工设备夯实机械、铁铲、洋镐、卷尺、水平管、标线、夯锤、槽钢拍板等工具。4.23施工场地对边坡测量放线，检查坡脚基础状况：基础承载力要求不应低于140kPa，对不满足地基承载力要求的应进行碎石砂土换填处理。1)清除坡面杂物，石块，表面松散土层进行人工配合机械夯实，对边坡凸起不平顺处可进行削坡处理。2)进行起坡边线和高程的放样，做到放样准确，打好边线桩。3)根据设计边坡制作木制可移动坡架，随时进行校核。4.3施工注意事项及质量要求4.3.1原材料要求（1）生态袋：以聚丙烯（PP纤维）为主要原料，采用无纺针刺、经单面点状烧结和表面起绒工艺制成。袋体材料需满足以下条件:不含对环境有危害性影响的联苯胺等23种禁用的可分解芳香胺成分；具有抗紫外线、抗酸碱、透水保土等功能；且为有利于生态袋布界面上的草和其他植物的生长，植物根茎能自由穿透袋体，生态袋