我国高速铁路边坡生态防护技术综述

2021-04-01谢晓倩

工程建设与设计 2021年19期

谢晓倩

（四川建筑职业技术学院，四川德阳618000）

1 引言

随着社会经济的高速发展，高速铁路以高速、舒适的特点在我国铁路系统中占据着重要的地位，截至2020年年底，我国高速铁路总里程达到3.79×104km，八纵八横高速铁路路网加速成型。高速铁路的出现及发展逐渐改变了人们的出行模式，同时，它也成为我国一张亮丽的名片。我国高速铁路的高速性、舒适性和安全性是我国高速铁路技术输出的重要标准。所以，高速铁路的安全性也逐渐成为人们最关心的问题之一。高速铁路的安全性分别涉及设计阶段、施工阶段及运营阶段。本文主要探讨高速铁路运营阶段边坡引起的安全问题。

2 我国高速铁路边坡现状

高速铁路路网的成熟伴随着高速铁路中路基段、隧道洞口或弃土场等建设活动的开发，避免不了进行山体高填深挖，工程活动对已稳定的土体产生扰动，在产生高陡边坡的同时也带来一系列边坡失稳、水土流失等问题。而被扰动后的土体在外界因素的作用下造成的水土流失和生态景观的破坏，与传统的水土流失的机理及危害程度有很大的不同。虽然，随着设计理念的更新，在高速铁路建设活动中，高填深挖的情况在逐渐减少，但一些线路受国民经济、工程项目布局及规划、地形地貌等条件限制，仍不可避免会出现高陡边坡。所以，高速铁路高陡边坡稳定性仍是高速铁路安全性的重要问题之一。边坡失稳对铁路线路会造成极大的危害，轻则导致线路中断，重则造成严重的列车脱轨事故，造成重大的人民生命和国家财产损失。据统计，2019年，强降雨、台风等恶劣天气引发的较大山体滑坡事故1件；2020年3月，T179次列车撞上滑坡体导致1人死亡、4人重伤、123人轻伤，事故造成直接经济损失2 235.317 2万元。因此，保证高速铁路高陡边坡稳定性在极大程度上保障了高速铁路的运营安全，而保障高速铁路高陡边坡稳定性最重要的措施即是选择高可靠度的边坡防护形式。

目前，针对高速铁路高陡边坡的传统防护措施较多，考虑角度也不同，部分措施仅从满足边坡安全性角度出发，采用圬工防护，如实体式护墙、片石护坡等，较少考虑防护的生态性、观赏性；部分植物防护措施仅强调植物体系观赏和绿化能力，忽略植物体系固土能力及可持续性；部分措施考虑将绿色植被与轻型工程结合，在低投入、低养护的状态下，植被退化死亡现象严重，忽略植被的可持续性。

早在2013年中国铁路总公司拟定的《铁路工程绿色通道建设指南》（铁总建设〔2013〕94号）作为企业标准，提出路基、隧道等绿化设计，加强边坡绿色防护、控制水土流失、减轻生态灾害。2016年，习近平总书记提出绿色发展三大思路：绿色惠民、绿色富国、绿色承诺，铁路工程与生态环境保护是否可以协同发展成为当下热门的话题。在高速铁路高陡边坡安全性问题中，将边坡防护与环境保护结合起来的绿色生态防护措施既能满足边坡稳定性，同时也起到环保作用，所以绿色生态防护已越来越受到人们的重视。截至“十三五”末，全国铁路绿化里程已达53 826 km，线路绿化率已达到87.25%。

3 边坡绿色生态防护现状

边坡生态防护即以环境保护和工程项目的稳定结合为目的，利用有生命的植物或者是其与工程材料相结合的防护手段，是坡面防护中的一种有效的手段。现有的具体生态防护措施大致分2类：（1）单纯植物护坡；（2）植物+工程措施护坡。

3.1 纯植物护坡

单纯植物护坡是基于稳定的边坡，利用植物来抵抗雨水冲刷力，一般不考虑植物对边坡加固的功能。如坡面喷播植草、撒草籽种草、客土植生、铺人工草皮、喷混植生、种植草、三维网格客土植生、植生袋等措施。曹东华提出采用迎春、云南黄馨、络石、小叶女贞、夹竹桃等“草+灌”的植物配置形式，运用在嘉兴南站边坡绿化，以达到科学性、观赏性的效果[1]；张英龙提出借助喷播机械将植物纤维、土壤、肥料、黏合剂或团粒剂等混合物经喷播枪口喷附在铁路路基坡面，借助团粒化反应制成喷播体，并强烈黏附在路基边坡上的喷播生态防护技术，并在京雄城际铁路路基边坡工程中应用[2]；杨琳等提出人工植被，构筑乔（如银杏、广玉兰等）、灌（如小叶女贞、金叶女贞、红继木等）、草（沿阶草、葱兰、地被菊等）、花多层结构，并应用于成灌高铁沿线绿化，建立铁路沿线绿色生态廊道体系[3]；国外也运用“土壤卫士”植草护坡和行栽香根草进行护坡。单纯利用植被进行坡面防护施工简单方便，且可达到较好的绿化效果，缓解工程与生态破坏之间的矛盾，但纯植物防护措施中部分植物体系配置单一、层次不鲜明，且由于植物根系进入边坡土壤的深度有限，对于高陡边坡这类容易产生滑动的边坡，仅采用植物护坡技术，无法保证边坡的稳定性。

3.2 植物+工程措施护坡

为了有效地避开纯植物护坡的弊端，植物+工程措施相结合的防护方式应运而生。将工程防护作为植物防护的基础，既提高护坡的强度，又可保证生态环境。如传统的空心砖客土植生防护、片石或混凝土骨架护坡、孔窗式护墙及锚杆框架梁防护。赵晶提出由生态袋、扎口袋、缝袋线及三维排水联结扣等组成的三维柔性生态护坡系统，这是集生态、环保、节能与柔性结构于一体的边坡防护技术，并在新建云桂铁路广西段进行运用[4]；张存兴结合武冈城际铁路边坡防护问题，提出将三维柔性生态护坡技术用于边坡防护；赵静怡提出在绿化混凝土这种新型混凝土材料表面种植植物，植物在绿化混凝土空隙内发芽、生长，以达到绿化与工程结合的目的[5]；朱杰提出用拱形骨架+红叶石楠、海桐、麦冬等组成植物体系的防护形式，运用于杭黄高速铁路金锅岭隧道出口，在绿色通道试验段路堑边坡采用重力式挡土墙+空心砖+边坡；采用红叶石楠、海桐相间+侧沟平台；采用金森女贞球搭配葱兰+堑顶；采用高杆石楠和夹竹桃的防护形式，组成高速铁路绿色通道的一部分[6]；宣立华提出采用锚杆、钢丝网、生态袋及钢绳格栅网防护体系对岩质边坡进行加固，再将生态袋紧密固定于坡面上，使基岩边坡与再造植物土壤基质层联结成一个整体，具有可靠的抗冲刷性能，并应用于京张高铁北京八达岭段岩质边坡[7]；柯尧等提出以豆科灌木（如山毛豆、木豆、猪屎豆等）为主、模拟自然植被群落结构的措施，并与工程防护相结合，以达到系统性、生态性、协调性、可持续性相结合的边坡防护方案，运用于南广高速铁路通道工程[8]；宋向荣提出一种采用可回收、绿色装配式土钉墙的装配式边坡防护结构，这种防护方式具有施工便捷、施工可控、环境污染小等优势，并应用于京雄铁路机场2号线明挖隧道边坡工程[9]；崔维孝通过分析我国高速铁路常用的防护形式的相关参数及经济性，结合植物防护临界高度，针对稳定边坡提出优化方案（如镶边优化、混凝土骨架优化等），以大幅度增加植物防护面积，显著减少防护工程投资[10]。虽然植物体系+工程措施这样的生态防护措施能保证稳定性和生态性，但生态防护不仅要关注当下的防护效果，更重要的是需要重视其长期防护效果。但现有部分铁路低养护的状态下，植物退化死亡现象严重，边坡裸露，雨水冲刷侵蚀作用加大，边坡稳定性无法保证。