高原寒区边坡柔性防护工程应用.docx

高原寒区铁路路基边坡柔性防护工程应用王 平 李 成（中铁第一勘察设计院集团有限公司 陕西西安 710043）摘 要 为研究高原寒区铁路路基边坡柔性防护工程的应用效果，在青藏铁路北麓河及沱沱沱地区选 用了几种柔性护坡结构进行了观测研究；结果表明，预制拼装式骨架护坡和草皮护坡是比较好的防护 措施，在高原寒区能够起到防护路基边坡的良好作用关 键 词 寒区 铁路 路基 边坡防护1前言青藏铁路格尔木至拉萨段大部分位于青藏高原多年冻土区由于多年冻土区尤其是高温极不 稳定区的高含冰量冻土，其热稳定性差，冻胀及融沉作用强烈，极易造成路基边坡下沉、变形、 开裂等病害［1］［2］因此，多年冻土区路基边坡的防护措施研究，是高原寒区铁路路基工程研究的重 要课题之一在青藏高原多年冻土区，修建路基边坡工程面临的主要问题是［3］：多年冻土区修建路基工程不 可避免地会发生一定的变形，若变形量过大，会影响路基及其它工程结构的安全、稳定和正常使 用；若采用浆砌片石护墙、护坡等刚性结构物进行坡面防护，在寒季施工存在很多困难，而且不 能适应冻融循环所造成的变形；另外，由于青藏高原海拔高，紫外线强，为了保证施工人员在高 原的身心健康，这就要求防护工程施工方便、简单易操作、劳动强度低；同时，青藏高原建筑材 料比较缺乏，而且生态系统很脆弱，应避免现场挖取石材，破坏高原生态环境。

2 高原寒区铁路路基边坡柔性防护工程应用结合青藏铁路多年冻土区路基边坡防护工程的具体要求，在路基边坡试验工程中主要采用了 以下几种结构形式2.1 预制拼装式骨架护坡在预制拼装式骨架护坡中，护坡结构的菱形窗格每一条边都由两节杆件相互搭接而成，这样 垂直于坡面方向可以允许有小量的位移，因此可以适应窗格内土体的冻胀变形北麓河地区属青藏高原干旱气候区，年平均气温为3.8°C，冻结期为9月至次年5月，天然上限深 度为2.0〜2.2m,年平均地温为-0.67〜-0.83C，属高温不稳定区北麓河试验段路堤拼装式骨架护坡 方格骨架间距为1.5m，路堤两侧设宽3m、高不小于2.8m的保温护道，如图1路堑拼装式骨架 护坡方格骨架间距为2.0m，边坡进行保温换填处理，换填厚度3.4m，见图2作者简介：王 平，男，1982年 3月生，湖北荆州人，工程师，2005 年毕业于华中科技大学岩土工程专业，硕士，主 要从事铁路工程勘察设计及研究工作—i 巧i 4 i in 1 i i图 2 路堑骨架护坡结构示意图2.2 加筋土预制块护坡 使用预制混凝土块与加筋材料连接，形成加筋土预制混凝土块结构，可以增强路基边坡的稳 定性［4］。

北麓河试验段路堑边坡加筋土预制块护坡工程，所采用的土工格栅加筋抗拉强度设计值为 35kN/m，加筋层的竖向间距0.5m，加筋长度6m同时对路堑边坡进行了保温换填处理，换填厚 度3.4m结构形式见图3图 3 加筋土预制块护坡防护详图2.3 泡沫玻璃板护坡在多年冻土区，多年冻土特别是高含冰量冻土对地温的变化十分敏感，地温的变化直接影响路基的稳定性泡沫玻璃板作为一种保温隔热材料，在一定程度上可以保护多年冻土北麓河试 验段泡沫玻璃板护坡工程措施为：在路基阳面路堑坡面上铺设泡沫玻璃板保温层，泡沬玻璃板尺 寸采用0.4mX 0.4mX 0.04m,同时路堑边坡进行保温换填处理，换填厚度3.4m；边坡下部设置L型 挡墙支撑结构示意如图4所示——心中基路:社雜融泡床玻璃坡面换填土图 4 泡沫玻璃板保温护坡结构示意图2.4 移植乡土草皮护坡将取、弃土场、施工便道以及路基基底的植被移植到路基边坡上，若植物在路堤边坡上生长 成活，形成植被草皮，将是一种很好的防护措施，对于路堤能够起到防止风蚀和水蚀的作用，同 时有利于环保沱沱河试验段移植乡土草皮试验工程，选择移植的植物种主要为紫花针茅，对比 植物为矮火绒草与青藏苔草。

移植乡土草皮试验工点路基的阳面坡长7.2~8.0m，阴面坡长6.0~6.5m,路堤高约5m,坡率1:1.5试验铺砌移植草皮722m2 （阳坡为327m2,阴坡为395 m2）,其中, 紫花针茅采用人工铺砌移植方法，矮火绒草与青藏苔草采用人工栽植，同时分别铺10、15和20cm 厚熟土（即紫花针茅植物生长层表层土壤厚度）,然后配加保水剂等材料,具体分布见表1表 1 移植草皮护坡试验工程各种草类布置表采取措施配保水剂未配保水剂移植草种类紫花针茅青藏苔草矮火绒草紫花针茅青藏苔草矮火绒草间距（cm）10102~310102~3长度（m）773333773333熟土厚度（cm）1015152015201015152015202.5 土工格室+粗颗粒土护坡为了避免土工格室材料受到紫外线的直接照射而发生老化，在土工格室上面铺设一定厚度的 粗颗粒土，形成土工格室+粗粒土结构达到护坡目的［5］沱沱河试验段土工格室＋粗颗粒土结构， 考虑阳坡和阴坡的热交换能量的不同，选用的格室高度也不同，阳坡面用规格为bXh=400X 200（mm2）的土工格室，在阴坡面采用规格为bXh=400X 150（mm2）的土工格室，土工格室铺设形式见图5。

1mX1m)坡面，格室1#bXh=400X200(150 mmXmm)图 5 路基边坡土工格室铺设示意图2.6 改良土护坡在多年冻土区路基坡面防护时，采用现场土掺入适量的改性材料提高土的强度，从而达到护 坡目的沱沱河试验段改良土护坡工程，用水质固化剂高分子改性材料改良土，改良土厚度0.30m； 路基本体填料为圆砾土，路堤两侧挖0・6m宽台阶由坡脚向上分层铺敷改良土并夯实，如图63 工程应用效果3.1 预制拼装式骨架护坡预制拼装式骨架护坡工程竣工后，经过3年多的使用观察：骨架护坡结构完好，路基坡面平顺； 拼装式骨架护坡的工后沉降均在0・25m内，且结构能适应路基边坡的变形；在多年冻土区采用的预 制拼装式骨架柔性结构施工速度快，施工工艺简单，人工劳动强度小3.2 加筋土预制块护坡加筋土预制块护坡工程竣工后，在3年多的沉降观测期内，边坡最大沉降均发生在路肩，沉降 量在0.13m内，观测期内沉降还未完全稳定，但沉降趋势已缓慢；但加筋土预制块护坡施工要求高， 施工工艺较复杂3.3 泡沫玻璃板护坡泡沫玻璃板护坡可以作为一种被动保护多年冻土措施，起到延缓护坡下部多年冻土融化的作 用，经观察泡沫玻璃板使用一年后，在紫外线照射和风力的作用下容易发生老化，强度降低，路 基边坡局部产生了鼓包和断折等破坏。

3.4 移植乡土草皮护坡移植乡土草皮护坡实验工程于2001年竣工，2004年草皮的平均成活率为：紫花针茅100%、矮 火绒草98%、青藏苔草22%；紫花针茅和矮火绒草须根发达，长势较好，成活率高，是沱沱河地区 高寒草原地段推广移植乡土草的首选植物3.5 土工格室+粗颗粒土护坡在3年多的沉降观测期内，土工格室+粗颗粒土护坡工后最大沉降变形发生在阳坡的路肩处，为10.1cm，阳坡侧沉降变形量普遍比阴坡侧大；路基沉降量变形虽未完全稳定，但沉降趋势已缓 慢；土工格室+粗颗粒土护坡施工工艺较复杂3.6 改良土护坡为了提高水质固化剂改良土的强度，增强其抗冲刷能力，制备时加入一定量的水泥粉；改良 土护坡能够适应路基变形，短期内能起到维护路基边坡稳定的作用，但改良土护坡试验工程竣工 使用二年后，路基坡面老化严重水质固化剂改良土护坡在高原紫外线照射下抗老化能力较差， 且施工工艺复杂5 结束语虽然在观测期内，加筋土预制块结构、泡沫玻璃板结构、土工格室＋粗颗粒土结构、水质固 化剂改良土结构护坡都能够起到保护路基边坡坡面的作用但预制拼装式骨架护坡加筋土预制块 护坡和土工格室＋粗颗粒土护坡施工工艺复杂；水质固化剂改良土护坡原材料制作工艺复杂、抗 老化能力差；泡沫玻璃板抗老化能力差。

综合来看，加筋土预制块护坡、泡沫玻璃板护坡、土工 格室＋粗颗粒土护坡及水质固化剂改良土护坡不宜青藏高原多年冻土区路基边坡坡面防护工程中 推广使用预制拼装式骨架护坡能够适应路基坡面变形，起到保护路基边坡坡面的作用，而且抗冲刷能 力较强，施工劳动强度低，可以用在青藏高原多年冻土区路基边坡坡面防护中在沱沱河高寒草 原地区，可利用取（弃）土场、施工便道以及路堑地段废弃草皮中的紫花针茅、矮火绒草为主的草皮 进行路基坡面防护建议：骨架护坡结合使用草皮防护，既能克服植被护坡施工初期效果差的弊端，更有利于后 期路基边坡的稳固在进行植被移植时，应首先充分利用取、弃土场铁路路基原表面等废弃草皮 由于青藏高原生态的脆弱性，不能破坏天然植被挖取草皮参考文献[1] 马巍，程国栋，吴青柏.青藏铁路建设中动态设计思路及其应用研究J].岩土工程学报,2004, 26(4): 537-540.[2] 中国科学院兰州冰川冻土研究所.冻土路基工程[M].兰州：兰州大学出版社，1988.[3] 铁道第一勘察设计院.青藏铁路试验工程科研项目阶段成果报告[R].兰州：铁道第一勘察设计院,2004.[4] 王引生.土工格栅在青藏铁路多年冻土区路基工程中的应用[J].冰川冻土, 2003, 25(3): 355-358.[5] 裴建中, 窦明健, 胡长顺, 等. 土工合成材料在多年冻土地区路基病害处治中的应用技术研究 [J]. 冰川冻土, 2002,21(6): 785-789.。