海洋鐵路路基邊坡防護及綠化優化方案的實踐

范劍雄 上海鐵路局南京鐵路樞紐工程建設指揮部

海洋鐵路路基邊坡防護及綠化優化方案的實踐

范劍雄 上海鐵路局南京鐵路樞紐工程建設指揮部

路基防護工程，就是防治路基邊坡病害，保證其穩定，并改善環境景觀和生態平衡的重要措施。它雖然不屬于路基的主體工程，但它卻是路基安全的守護使者。本文以優化海洋鐵路邊坡防護和綠化設計，結合當地的生態環境為實例，實現了鐵路融于自然，體現和諧，為今后的鐵路邊坡防護和綠化建設有一定的借鑒意義。

路基邊坡；防護；綠化；優化；實踐

1 概述

1.1 地理位置和地質情況

海洋鐵路位于江蘇省南通市海安縣、如皋市、如東縣鏡內全長76.825 km。線路所經地區為長江入海口濱海平原，土質為低液限粉質粘土或砂粘土，C類土，液限WL29%～31.1%之間，塑性指數IP12.4～18.2，地下水位地表以下1 m～1.5 m，所取填料天然含水量28～37%。

1.2 當地氣象條件

該地區屬亞熱帶濕潤季風氣候區，歷年平均降雨量為1 069 mm～1 078 mm，夏季降水為500 mm，最大年降雨量1 623.5 mm，最大日降雨量為383.5 mm。全年約55%的降水量集中在汛期6～9月份，臺風、暴雨是本區主要災害性氣候。

2 土性特征

低液限粉質土或砂黏土屬于細粒土范圍，顆粒組成以小于0.075 mm為主。塑性指數低、粘性小、土粒徑集中、松散且不穩定。干時揚塵較大，浸水后很快被濕透，極易形成流體狀態。主要表現為：

2.1 粘聚力小

低液限粉質土或砂黏土土體不易形成團粒結構，施工中不宜壓實，以其填筑的路基邊坡在外力或雨水浸潤的情況下易于失穩而坍塌。

2.2 保水性差

土中的水分易于蒸發和下滲，施工中會因晾曬時間長，土體失水而導致壓實困難，而且壓實的土層表面長時間放置會因失水而壓實度降低，產生返松現象，從而邊坡不宜穩定。

2.3 抗沖刷能力差

低液限粉質土或砂黏土填筑的路堤，其邊坡破壞形式有沖溝和溜塌兩種。遇水后一般自坡腳以上1 m~2 m開始溜塌，逐步向上發展，嚴重的引起路肩和路基面溜塌，溜塌面上大多形成較大的沖溝，其寬度大于0.5 m，小沖溝不發育，坡面和基床發育垂直的沖蝕洞，局部因邊坡壓實差異在路肩產生裂紋。

3 路基邊坡防護及綠化原設計情況

海洋鐵路主要以路堤形式通過，沿線路基占88.2%，填高多為4.5 m～6.5 m。路基除基床表層以外，其余部位均采用素土填筑，就近取土。

3.1 邊坡防護

路基高度小于3.0 m，坡面采用C15混凝土排水骨架內置鋪空心磚并撒草籽防護，排水骨架凈間距4.0 m；高度大于3.0 m坡面采用M7.5漿砌片石拱型骨架，路基下部2 m高范圍內鋪設六棱空心磚。空心磚內噴播草籽防護，排水骨架凈間距4.0 m，骨架、漿砌片石坡腳均設M7.5漿砌片石基礎，基礎寬0.6 m，高0.8 m（如圖1）。

圖1 原路基防護設計圖

3.2 綠化

未做詳細設計，只提供草籽、灌喬木數量和費用。

4 試驗段建設情況

海洋鐵路設有2.5 km長先期開工段，先期開工段內試驗開工的邊坡防護工程長度為800 m。通過對試驗段施工，除漿砌片石工程施工遇到的砂漿標號、砌體內死縫及砂漿不飽滿、通縫等通病外，還發現了以下幾方面的不足：

4.1 進度外觀控制難

南通地區不產片石，需從浙江或鎮江運輸而來，運來的片石大小參差不齊，多為“狗頭石”，無面，感觀質量差，施工時需要破石鑿面，耗工，施工時進度慢。

4.2 成品保護難

施工時需要通過竣工的改良好路基面運輸，卸料時將路基面砸成大坑小坑，破壞了路基面，為今后運輸安全留下了隱患。

4.3 安全防護壓力大

施工時需將路基面上片石搬抬至溝槽中，邊坡陡，上下不便，不利于人身安全，同時還得搭設人工搬運支架通道，增加成本。

4.4 施工質量控制難

砌筑時坑槽內的片石與兩側的土體不能有機結合，存在縫隙，下雨時粉砂土極易受到沖刷，形成溝槽，不利于邊坡穩定。

4.5 成本高

漿砌片石需要高水平的石工，由于勞力缺乏，好的石工更難找到，工費高。且片石均采用過磅計量，廢棄材料多，需清理，找地方棄之，而不經濟，增加成本。

4.6 綠色防護效果明顯

綠色走廊采用高桿女貞、紫薇等，灌木采用木槿、海桐球等分2 m、3 m、4 m不同間距且為兩排栽植。

邊坡采用白三葉、狗牙根、高羊茅等分片試種。試驗結果為：白三葉雖然四季常綠，但根系不發達，不耐旱不利于邊坡防護；狗牙根根系發達，但冬季枯黃，達不到四季常綠效果；高羊茅多年生叢生草本，質地粗糙，呈疏叢狀，須根發達，入土很深，建坪速度快，常年不枯，四季常綠，適宜于多種土壤和氣候條件，喜溫耐熱，有強的抗熱性和抗寒性，耐酸堿能力強，出芽率高達95%，有利于邊坡防護。

5 方案優化思路

按照路局的要求，海洋鐵路自開工伊始就明確提出了“精品海洋、安全海洋、和諧海洋、陽光海洋、綠色海洋”，爭創普速鐵路的示范線的建設目標。以該目標為出發點，思路如下：

5.1 確保防護效果，減少運營維護

按照前述的土性特征，認真調查研究，以固土穩定邊坡為重點，最終確定采用全坡面防護的方案。

5.2 取材容易，施工方便，施工質量易于控制

相對漿砌片石來說，混凝土所用原材料比片石運輸更為方便，材料需求數量很容易滿足，且質量受控，同時混凝土施工技術更易掌握，方便組織大量人力大范圍同步施工，質量也更易于控制。

5.3 控制建設投資

優化設計方案，在保證結構穩定的前提下，合理調整骨架結構尺寸，減少圬工量，從而達到控制投資。

5.4 環境與當地相得益彰，形成和諧統一

海洋鐵路地處平原地區，該地區平坦開闊，植被綠化好，結合當地的生態環境，制定綠化方案，環境與當地相得益彰，形成和諧統一，達到建設目標。

6 具體優化方案

為了實現上述功能，實現建設目標，公司2010年6月組織設計院、施工、監理單位等進行了研究分析論證，結合當地生態，修改設計方案，具體方案如下：

6.1 坡面防護

坡面方案維持原設計，但主骨架截面由原設計的60 cm× 50 cm優化為50 cm×50 cm，拱圈截面由設計的50 cm×50 cm優化為37.5 cm×50 cm，擋水埂10 cm×10 cm優化為8 cm×7.5 cm（如圖2）。

圖2 優化后路基防護設計圖

6.2 綠色防護

以不突破概算為原則，以四季常綠、灌喬結合、高矮分明、立體明顯、簡單明了、享受和諧為總體思路，制定綠化方案。通過先期開工段試驗，考慮到鐵路綠化的特殊性要求，在固坡、景觀、安全和進度方面綜合考慮最終坡面選擇應用高羊茅。

由于試驗段綠色走廊兩排喬灌不夠清晰明了，過于復雜，同時造價翻倍，大大超過概算，最后確定全線推廣方案為馬道采用喬灌一排，植于水溝和柵欄中間，間距為4 m，以高桿女貞、紫薇、木槿和海桐球為主，喬木直徑不小于4 cm，地面采用高羊茅。

7 優化前后經濟技術比較

7.1 邊坡防護經濟比較分析

7.1.1 全線邊坡防護工程優化前后數量對比表（見表1）

表1 優化后設計數量增減表

7.1.2 全線邊坡防護優化前后施工成本對比表（見表2）施工質量現場控制，同時，混凝土相對漿砌片石整體性更高，擋水埂和基層的連接質量也有了很大的改善。

7.2 綠化經濟比較分析

喬木、灌木間距均為2 m，雙側每公里各需要500棵，喬木50元/棵（直徑4 cm），灌木20元/棵，需35 000元雙側每公里，噴播草籽以5 m高路基為例，5×1.75×2+2×2（水溝平臺）-2=19.5 m，雙側每公里19500 m2×2元/m2=39 000元，雙側每公里合計7.4萬元，全線76.825 km，需費用568.5萬元（不含稅金和降造費），設計720萬，不突破概算。

表2 施工成本對比

按當地的材料價格，進行工料分析，M10漿砌片石實際成本為285元/m3，C20混凝土骨架實際成本為430元/m3（含擋水埂），C10混凝土擋水埂成本為550元/m3，空心磚實際預制成本為550元/m3，依上表可知，優化后每公里邊坡防護實際成本略高于優化前的實際成本，每公里邊坡防護約高出2.2萬元，但大大提高了效率、質量和外觀，一定意義上說是節約了。

7.1.3 每公里邊坡防護優化前后施工進度對比

優化后單位長度邊坡防護圬工量減少，每公里邊坡防護的圬工方優化前為3 044 m3，優化后為2 371 m3；漿砌片石每工每天可完成1.2m3，混凝土每工每天可完成2.0 m3，同等施工人員的施工進度較優化前有了明顯的提高，每公里邊坡防護變更前約需2 536個人工，優化后約需1 185個人工，可以減少用工約1 351個，因此投入同樣多的勞力，施工進度明顯提高。

7.1.4 優化前后邊坡防護質量對比

質量的對比分感觀質量和實體內在防護質量，由于漿砌片石施工的工藝特點，其施工質量現場控制難度大，主要體現在砂漿標號、砌筑砂漿飽滿度、結構尺寸、平整度等，而混凝土由于拌合點集中，現場施工對工人技能要求低，更易于

8 結束語

海洋鐵路路基邊坡防護和綠化通過上述的方案優化，既實現路基邊坡穩定，為運輸安全提供了有力的保障，同時又實現了四季常綠，喬灌結合，柵欄、喬木、側溝、坡腳腳墻、路肩砟肩、鋼軌、路堤坡面等線條清晰明了，與周邊環境相得益彰，充分展示了和諧。建成后效果如圖3。

圖3 建成后的效果圖

[1]《鐵路路基工程設計規范》.

[2]海洋鐵路施工圖設計.

責任編輯：王華 龔佩毅

來稿日期：2015-08-19