摘要：鐵路路基工程作為鐵路工程的重要組成部分,路基防護(hù)對(duì)鐵路運(yùn)行安全性起重要性作用。針對(duì)路基防護(hù)工程，本文介紹常幾種用防護(hù)技術(shù)及最新的綠色防護(hù)技術(shù)。
關(guān)鍵詞：鐵路路基 防護(hù) 綠色防護(hù)
1. 引言
人口、資源、環(huán)境問(wèn)題作為當(dāng)今人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的三大制約因素,已為世界各國(guó)人民所共識(shí),是21世紀(jì)人們面臨的最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。項(xiàng)目開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)兼顧是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大課題,對(duì)工程建設(shè)來(lái)說(shuō),合理利用資源,保護(hù)資源，保護(hù)環(huán)境,美化環(huán)境,是我們必須正視和認(rèn)真對(duì)待的問(wèn)題。
鐵路路基與資源和環(huán)境密切相關(guān), 路塹開(kāi)挖、路堤填筑、取土棄土、邊坡防護(hù)、水土保持、地面排水等的設(shè)計(jì)與施工都涉及到合理利用資源、保護(hù)資源、保護(hù)環(huán)境、美化環(huán)境的問(wèn)題。而邊坡綠色防護(hù)工程則是邊坡保護(hù)和綠化的有機(jī)結(jié)合, 是生態(tài)恢復(fù)的一種有效手段, 可保護(hù)邊坡, 預(yù)防和抑制崩塌、防止水土流失、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、修飾景觀等。
2. 邊坡防護(hù)類(lèi)型
2.1 傳統(tǒng)的邊坡防護(hù)類(lèi)型
對(duì)于路基土質(zhì)邊坡,傳統(tǒng)的邊坡防護(hù)技術(shù)有,草皮護(hù)坡、干砌片石護(hù)坡、漿砌片石骨架草皮護(hù)坡和漿砌片石護(hù)坡等。這些護(hù)坡形式各有其適用條件和特點(diǎn)。
(1) 草皮護(hù)坡：指人工鋪貼草皮、栽種灌木或播種草籽,是目前鐵路工程常用的邊坡防護(hù)措施，多用于草皮來(lái)源較易、邊坡坡度不高且坡度較級(jí)的土質(zhì)路堤邊坡防護(hù)工程；其施工簡(jiǎn)便、工程造價(jià)較低,但成活率低,見(jiàn)效慢,工程質(zhì)量難以保證,往往達(dá)不到滿意的邊坡防護(hù)效果,而造成坡面沖溝、表土溜滑等邊坡病害, 導(dǎo)致大量的邊坡病害整治、修復(fù)工程；同時(shí),大量移植草皮易造成新的環(huán)境破壞和水土流失。
(2) 干砌片石護(hù)坡:多用于當(dāng)?shù)厝鄙俨萜ぁ⒍蟻?lái)源充足、邊坡較緩的土質(zhì)路堤邊坡防護(hù)工程；其邊坡防護(hù)效果較好, 但施工速度慢, 工程造價(jià)高, 缺乏景觀效果,且不能滿足“綠色環(huán)保”的要求。
(3) 漿砌片石骨架草皮護(hù)坡：漿砌片石骨架草皮護(hù)坡是草皮和漿砌片石相結(jié)合的一種邊坡防護(hù)措施,效果較好,但施工較復(fù)雜。
(4) 漿砌片石護(hù)坡：多用于當(dāng)?shù)厥蟻?lái)源充足、而邊坡較陡的邊坡防護(hù)工程漿砌片石護(hù)坡基本上可以達(dá)到一勞永逸,但其工程造價(jià)高,且缺乏景觀效果。
此外,尚有巖質(zhì)邊坡的錨桿掛網(wǎng)噴混凝土護(hù)坡技術(shù)等
2.2 綠色邊坡防護(hù)
(1) 液壓噴播植草護(hù)坡：該技術(shù)是利用液態(tài)播種原理,將草籽、肥料、粘著劑、紙漿、土壤改良劑和色素等按一定比例在混合箱內(nèi)配水?dāng)噭?通過(guò)機(jī)械加壓噴射到邊坡坡面而完成植草施工的綠化技術(shù)。它是一種集機(jī)械、化學(xué)、生物、土壤學(xué)等為一體的先進(jìn)綜合技術(shù)。[1]
(2) 土工合成材料與植草綜合防護(hù)：是利用土工合成材料對(duì)路基邊坡進(jìn)行加筋補(bǔ)強(qiáng)和防護(hù),代替?zhèn)鹘y(tǒng)的施工防護(hù),并結(jié)合液壓噴播技術(shù)進(jìn)行的一種綜合防護(hù)技術(shù),可達(dá)到既穩(wěn)定邊坡,又美化環(huán)境的效果。近年來(lái)在國(guó)內(nèi)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。土工格柵與植草護(hù)坡,對(duì)填料土質(zhì)不良的路堤,采用土工格柵對(duì)路堤邊坡進(jìn)行加筋補(bǔ)強(qiáng),保證了路堤的穩(wěn)定性,同時(shí)對(duì)坡面采用液壓噴播植草。可防止雨水沖刷。
(3) 蜂巢式網(wǎng)格植草護(hù)坡：是一項(xiàng)類(lèi)似于干砌片石骨架護(hù)坡的邊坡防護(hù)技術(shù),是在修整好的邊坡坡面上拼鋪正六邊形混凝土框,形成蜂巢式網(wǎng)格后,在網(wǎng)格內(nèi)鋪填種植土。該技術(shù)所用的混凝土框可在預(yù)制場(chǎng)批量生產(chǎn),拼鋪在邊坡上能有效地分散坡面雨水徑流,減緩水流速度,防止坡面沖刷,保護(hù)草皮生長(zhǎng),施工簡(jiǎn)單,外觀齊整,造型美觀大方,具有邊坡防護(hù)、綠化雙重效果,工程造價(jià)適中,略高于漿砌片石骨架護(hù)坡,該技術(shù)多用于填方邊坡的防護(hù)。
(4) 噴混凝土植生護(hù)坡：是在軟質(zhì)巖、風(fēng)化巖路塹邊坡進(jìn)行綠色防護(hù)的一項(xiàng)新技術(shù)。它是利用錨桿與鍍鋅網(wǎng)對(duì)坡面進(jìn)行加固,以達(dá)到邊坡穩(wěn)定的目的,然后用噴漿機(jī)將植生混合料噴布在敷設(shè)機(jī)編網(wǎng)的巖石坡面上,使植生混合料全面包覆整個(gè)巖石坡面。噴混凝土后的坡面能很快地達(dá)到植生綠化的目的。并且,由于采用兩次不同拉剝目標(biāo)的噴護(hù),噴護(hù)后的坡面具有抗沖刷、水土保持的功效。[3]
3. 綠色植被護(hù)坡的機(jī)理分析
3.1 綠色植被對(duì)邊坡坡面的沖刷防護(hù)
(1) 植被對(duì)降雨的截留作用
對(duì)于植物郁閉度良好的路基邊坡來(lái)說(shuō),植物茂密的枝葉連成一片就像給邊坡打了一把巨傘,一部分降雨在到達(dá)坡面之前就被植被的茂密莖葉截留并暫時(shí)儲(chǔ)存在其中,或經(jīng)過(guò)植物莖葉滑動(dòng)到邊坡以下,從而減少了降落到邊坡地表的雨量。實(shí)踐表明,對(duì)于郁閉度良好的闊葉植物林來(lái)說(shuō),植物樹(shù)冠可以截留降水的10%,林下灌木、草本植物、苔蘚、地衣被層等能夠截留降水的20%～30%,另外植物的腐枝敗葉可以吸收自身重量4倍的水,同等的降水情況下,植被良好的地表雨水量?jī)H相當(dāng)于空地的1/40。植物通過(guò)截留作用降低了到達(dá)坡面的有效雨量,從而減弱了雨水對(duì)坡面的侵蝕。
(2) 植被對(duì)雨水濺蝕的抑制作用
降雨時(shí)雨滴從高空落下,因其有一定的重量和加速度,下落時(shí)便產(chǎn)生一定的打擊力量,裸露的表土在這種力量的打擊作用下,土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞,發(fā)生分離、破裂并濺起,土顆粒能被濺到60cm高,160cm遠(yuǎn)的地方并在落地時(shí)向下滾動(dòng),造成水土流失。鐵路路基邊坡表面的土體材料一般較差,主要由較松散的砂土(如山皮土)和線路清篩清出的污土組成,其更容易受到雨水的濺蝕作用,造成表土結(jié)構(gòu)的破壞,形成雞爪溝,嚴(yán)重威脅邊坡的安全。邊坡植物的枝葉能攔截高速下落的雨滴,通過(guò)莖葉的緩沖作用,大大降低雨滴的速度,并使大雨滴分散成小雨滴甚至雨霧,從而大大降低了雨滴的能量,減小了雨滴對(duì)邊坡表面土壤的沖擊動(dòng)能,可以明顯的減弱甚至消除雨滴的濺蝕作用。
(3) 植被對(duì)地表徑流的抑制作用
地表徑流集中是坡面土體沖蝕的主要?jiǎng)恿?土體沖蝕的強(qiáng)弱取決于徑流的大小和流速。草本植物的分蘗多,叢狀生長(zhǎng),能夠有效的分散、減弱徑流,而且可以阻截徑流,改變徑流的形態(tài),降低徑流的流速,使徑流在草叢間迂回流動(dòng),并提高了雨水入滲率。徑流減小,流速減緩,沖刷能量降低,從而對(duì)土體的沖蝕大大減弱,減少了水土流失。
3.2 綠色植被對(duì)邊坡坡面的沖刷防護(hù)
(1) 植被對(duì)降雨的截留作用
淺根類(lèi)植物根系在邊坡表土層中盤(pán)結(jié)纏繞,形成厚約30 cm的加筋復(fù)合體保護(hù)層,盤(pán)結(jié)于土中植物根系與土粒組成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)體。根系的加筋作用一方面表現(xiàn)為增加了土層的“粘聚力”,另一方面表現(xiàn)為對(duì)土粒的網(wǎng)兜包裹效應(yīng)。“粘聚力”的增加在一定程度上阻止了坡面水流的剪切力破壞和表土層張裂縫的形成。網(wǎng)兜效應(yīng)減弱了水流對(duì)土粒的解離作用。此外,植物根系在土中生長(zhǎng),為微生物的生長(zhǎng)提供了必要的生存環(huán)境,微生物可分泌出一種多糖化合物的粘液質(zhì)凝膠,這種多糖化合物分子將土壤顆粒有效地粘聚起來(lái),減弱了坡面水流對(duì)土層的解離侵蝕作用。
(2) 深根系的錨固作用
木本植物的垂直根系的主根粗壯,深深扎入土層3 m～5 m。垂直深根穿過(guò)邊坡的軟弱層或滑動(dòng)面,以錨固與樁側(cè)阻的方式對(duì)邊坡起到加固作用,其作用類(lèi)似于錨桿或抗滑樁。
3.3 植物根系的蒸騰排水效應(yīng)
綠色植被通過(guò)光合作用與蒸騰作用,對(duì)孔隙水施加張力,大部分植物在到達(dá)凋萎點(diǎn)之前,能夠?qū)紫端┘? MPa～2 MPa的張力,植物根系源源不斷地吸取土壤中的水分并通過(guò)蒸騰作用排到大氣中,使得土壤中的水分減少,孔隙水壓力降低,甚至為負(fù)值�？紫端畨毫Φ慕档驮鰪�(qiáng)了土體的抗剪強(qiáng)度,大大加強(qiáng)了邊坡的穩(wěn)定性。此外,植物的根系具有向水源豐富的部位生長(zhǎng)的特性,這種向水性,特別是深根植物的向水性,還具有智能化、動(dòng)態(tài)排水與加固效果。從這個(gè)角度來(lái)講,植物深根在阻止邊坡的漸進(jìn)破壞方面還具有一定的預(yù)防意義。[3]
4. 結(jié)語(yǔ)
鐵路路基工程在鐵路工程中所占比例較大,是鐵路安全運(yùn)輸?shù)淖罨颈Ｕ�。近年�?lái),鐵路不斷提速,運(yùn)量不斷加大,對(duì)鐵路路基施工及防護(hù)提出了更高的要求。因此,按照鐵路路基施工規(guī)范科學(xué)地組織施工,可有效減少鐵路路基各種病害,確保鐵路快速、安全運(yùn)營(yíng),使鐵路這條國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈更好地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)：
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[2] 譚遠(yuǎn)發(fā).鐵路路基邊坡綠色防護(hù)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用[J].路基工程，2001（2）：1-3.
[3] 勾中華.淺談鐵路邊坡綠色植被的護(hù)坡機(jī)理[J].山西建筑，2009（35）：351-351.
