三维排水柔性生态护坡技术在铁路膨胀土路基地段的应用研究

摘 要：膨胀土的反复胀缩变形及强度衰减特性，对路基边坡具有长期潜在的破坏作用，而传统的刚性防护措施不仅难以从根本上解决此类问题，还破坏了生态环境的稳定。通过引入三维排水柔性生态护坡技术，成功实现了对膨胀土路基边坡的柔性防护，为膨胀土路基边坡处理提供了新途径，具有较好的推广应用价值。

关键词：三维排水柔性生态护坡技术；膨胀土；铁路路基边坡

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.09.106

目前，膨胀土地区路基边坡防护主要采用浆砌片石护坡、浆砌片石护面墙、窗孔式护坡刚性护坡方式，这些边坡防护措施不仅容易失效，而且对沿线生态环境影响较大。因此，展开对膨胀土边坡柔性生态防护技术研究具有重要的现实意义。

1 传统膨胀土地区边坡防护措施类型及不足

1.1 植被防护

植被防护是指在路基边坡上铺草皮、植草、种紫穗槐等方式，以保持边坡的稳定性。由于膨胀土具有遇水即软化、崩解的特性，膨胀土地区边坡常常会因崩解而不断剥落，无法给植物提供一个稳定的基础，导致植物很难扎根，进而影响防护效果。

1.2 封闭防护

封闭防护是指采用浆砌片石等材料将坡面封闭，以防止雨水、地表水下渗引起土体膨胀。在温度、湿度循环变化作用下，封闭层易产生裂缝，裂缝一旦产生，地表水便会沿裂缝下渗，使局部土体产生膨胀变形，进一步增大封闭层的开裂程度。数次循环之后，必然会导致封闭层碎裂、失效。

1.3 圬工防护

刚性圬工防护结构变形协调能力差，在边坡土体胀缩变形作用下，易产生开裂，甚至坍塌。此外，圬工防护还隔绝了河道和边坡背部地域的生态互动，破坏了生态环境的稳定。

2 三维排水柔性生态护坡系统的构成部件

三维排水柔性生态护坡系统一般由生态袋、三维排水联接扣及扎口带构成，当填筑陡坡路堤时，还可选配加筋格栅。

2.1 生态袋

生态袋是三维排水柔性生态护坡系统的基本组成单元，以聚丙烯为主要原材料制成，具有抗老化、抗紫外线、抗微生物侵蚀等特点。此外，生态袋还具有良好的过滤功能（透水不透土），不仅能有效防止生态袋内土壤和营养成分的流失，而且能保证水分的自由流动，为绿色植被生长提供了良好的条件。同时，生态袋等效孔径的选择又能保证植物根系穿过袋体自由生长，根系扎入边坡土体后，犹如无数根锚杆将生态袋与边坡主体紧密连接起来。

2.2 三维排水联接扣

三维排水联接扣是用以联接生态袋的构件，其将各生态袋单体联接成一个整体，形成稳定的三角内摩擦紧锁结构。三维排水联接扣采用的倒钩棘爪结构，能最大限度的将生态袋紧密联接，棘爪数量和布置位置经严格优化确定，能合理分散分散集中应力。双向凹槽和垂直孔洞构成相互交错的非线形凸肋结构，与倒钩棘爪形成内摩擦紧锁结构，加大了三维排水连接扣与袋体之间的摩擦力，增强了结构的安全稳定性。

2.3 扎口带

扎口带用以扎紧生态袋袋口，扎带小巧，使用便捷。此外，它具有很强的抗紫外线和抗拉性，使用过程中几乎不可能被拉断，从而保证了每个生态袋的完整性和有效性。

2.4 加筋格栅（选配）

在填筑陡坡路堤时，用排水联接扣将加筋格栅和生态袋连接起来，以增强护坡系统的整体性，M而增强护坡工程的坚固性和稳定性。

3 三维排水柔性生态护坡技术应用于铁路膨胀土路基地段的优势

采用生态防护边坡保护铁路路基，主要有以下优势：

3.1 有利于边坡的生态恢复

三维排水柔性生态护坡系统施工过程中不会产生施工噪音和建筑垃圾，并且可以根据需要选择合适的植被，有利于边坡的生态恢复。当铁路工程穿越城市、城镇等人口密集区时，不仅不会因施工对周围居民的生活造成干扰，而且能快速恢复边坡的生态。

3.2 施工简单，养护维修工作量少

三维排水柔性生态边坡施工简单，无边坡建设技术经验的工人也可参加施工。此外，该护坡系统能很好的适应膨胀土地区边坡的胀缩变形，将局部的集中膨胀力转换为均布应力，起到了“以柔克刚”的作用，从而保证了结构的稳定性，减少了建成后的养护维修工作量。

3.3 边坡稳定性好

三维排水柔性生态护坡系统的结构面通过发达的植被根系与自然坡体联接成一个整体，使二者之间不会产生分离，并且随着时间的推移，日趋强壮的植物根系使边坡结构的稳定性越来越好，甚至可以达到永久稳定的程度。

3.4 提高路基坡比，节省土地

由于生态袋能够有效防止袋内土体液化和流失，减缓雨水对路基边坡冲刷的作用，因此可提高路基坡比。如此一来，可以直接在原单线铁路路基上修建复线铁路，而不需要再次征用土地，可节省大量土地。

4 结语

由于传统的膨胀土地区边坡防护措施存在造价高、易失效、不环保等诸多不足，考虑引入三维排水生态护坡技术，这样既能达到工程防护的目的，又能起到环保美观的作用。但该技术在铁路建设中还是一种新技术，应用较少。在今后的工程实践中，我们应精心设计、不断创新，使该项新技术能更好的适应铁路建设和发展，使铁路建设向着更安全、更舒适、更环保的目标迈进。

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