石料缺乏地区铁路边坡防护措施研究

2015-03-17杨永清

铁道勘察 2015年1期

关键词：片石铁道护坡

杨永清

(中铁工程设计咨询集团有限公司郑州设计院，河南郑州　450001)

Research on Railway Slope Protection Measures of Stone Material Lack Region

YANG Yong-qing

石料缺乏地区铁路边坡防护措施研究

杨永清

(中铁工程设计咨询集团有限公司郑州设计院，河南郑州450001)

Research on Railway Slope Protection Measures of Stone Material Lack Region

YANG Yong-qing

摘要针对片石缺乏地区优化边坡防护、提高经济效益的需要，经研究比选后提出一种可行的混凝土拱形截水骨架护坡形式，具有用料省，工艺简单，可工厂化预制或现浇，外观、尺寸及质量可控，既可用于永久性边坡防护工程，也可用于临时工程，并可重复利用，具有广阔的应用前景。

关键词半干旱地区混凝土骨架护坡边坡防护

1概述

我国有着悠久的石料使用历史，浆砌片石作为一种铁路边坡防护的主要材料，长期以来发挥着重要的作用。修建山区铁路时，浆砌片石具有可就地取材、因地制宜、价格低廉、坚固耐用的特点。但我国地域广阔，在平原、沙漠及戈壁地区修建铁路，采用浆砌片石作为防护材料时往往面临片石消耗量大、石材缺乏、运输及人工费用偏高的难题。某新建铁路建设标准为国铁Ⅰ级，位于内蒙古自治区西南部鄂尔多斯境内，属典型的干旱、半干旱大陆性中温带气候区，四季分明，降水少而集中且不均匀，蒸发强烈，气候干旱多风沙。该区域内年平均气温7.0 ℃～8.33 ℃，最冷月(一月)平均气温-7.7 ℃～-7.8 ℃，年平均降水量为270.3～322.31 mm，年平均蒸发量2 117.47～2 465.2 mm，土壤最大冻结深度为150～180 cm。沿线出露地层主要有第四系全新统风积层(Q4eol)：粉砂、细砂；冲积层(Q4al)：细砂；湖积层(Q4l)：粉砂、细砂，局部地段夹有少量粉土；下伏白垩系下统伊金霍洛组(K1y)棕红色泥质砂岩。遵循因地制宜、安全可靠、经济合理、植物防护与工程防护措施综合应用的原则[1-2]，本着优化设计，贯彻全寿命周期成本管理和提高投资效益的理念[3]，结合工程实际经研究后，提出一种新的防护形式和思路，供设计时参考。

2防护材料结构比较研究

铁路边坡防护形式多样，视所处地区土质、边坡高度、气候、降雨等综合确定。因用料省、造型美观、固坡兼具排水的功能，截水骨架护坡应用广泛，常见形式主要有有人字形、方格形、拱形[4]。以拱形为例，其边坡正面设计如图1所示。使用浆砌片石时，考虑石料砌筑工艺及稳定性，骨架结构嵌入边坡厚度一般为0.40～0.60 m[5]，但砌筑工艺复杂，费工费时，效率低下，劳动强度大。若采用混凝土，嵌入结构、厚度比照浆砌片石的话，造价偏高，不经济。但混凝土可塑性强，外观、尺寸及质量可控，工艺简单，浇筑、预制均可。因此，骨架结构尚存在优化的余地。

图1　拱形截水骨架护坡正视图(单位：m)

从结构形式、砌筑厚度、材料用量等方面对混凝土结构进行优化，并对一般浆砌片石骨架和优化后的混凝土骨架进行比较研究。图2为A节点纵剖面(纵向指顺坡面倾斜方向)骨架不同材料结构对照，采用浆砌片石结构厚度0.50 m，采用混凝土结构厚度0.15 m，并增加前缘止滑凸挡，提高支骨架抗冲刷能力，增强其稳定性，材料用量节省约64%。图3为B节点纵剖面骨架结构对照，采用浆砌片石结构厚度0.50 m，采用混凝土结构厚度0.15 m，每隔1 m设置一处止滑挡块，镶嵌紧密，增强主骨架稳定性，材料用量节省约65.5%。图4为B节点横剖面(横向指顺线路的水平方向)骨架结构对照，采用浆砌片石结构厚度0.50 m，采用混凝土结构厚度0.15 m，材料用量节省约71%。

图2　A节点纵剖面对照(单位：m)

图3　B节点纵剖面对照(单位：m)

图4　B节点横剖面对照(单位：m)

3工程应用及经济意义

该工程骨架护坡防护面积约43.2万m2，采用浆砌片石骨架，骨架浆砌片石用量77 066 m3，采用混凝土骨架，骨架混凝土用量30 673 m3，用料及结构优化后节省投资968万元，经济性明显。图5为采用混凝土骨架护坡的某新建成铁路。现状防护效果良好，肩棱齐整，骨架内植被发育，路容美观。

图5　采用混凝土预制块骨架护坡

另外，根据项目特点及施工需要，混凝土结构可预制或现浇，尺寸、外观、质量可控，较砌筑片石工艺简单，可大幅提高砌筑效率，劳动强度低，符合现行规范的指导精神，有利于保证工程质量，实现 “机械化、工厂化、专业化、信息化”的现代化施工要求[6]。

4结束语

混凝土拱形截水骨架护坡具有用料省、工艺简单、可工厂化预制或现浇的优点，外观、尺寸及质量可控，既可用于永久性边坡防护工程，也可用于临时工程，具有广阔的应用前景。当前国家正在实施高铁走出去战略，不断创新投资控制管理理念，建立科学的决策体系，进行多方案技术经济比选[7]，以及铁路边坡防护新结构、新技术的跟进研究具有重要现实意义。结合《铁路工程绿色通道建设指南》的要求，骨架内种植适宜当地生长的灌木或草本植物[8]，具有良好的防护效果，达到路容美观，生态、环保的要求。需注意的是，边坡防护是一项系统性、综合性较强的工作，需结合当地自然、地质、气候等条件确定，对于降雨量大，冲刷严重的地区，需加大混凝土骨架止滑块嵌入深度，同时借鉴目前绿化混凝土的研究及建设成果[9-10]，骨架内采可采取铺设绿化混凝土等措施，进一步优化设计。

参考文献

[1]中华人民共和国铁道部.TB10001—2005铁路路基设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2005

[2]中华人民共和国铁道部.铁建设[2009]172号铁路边坡防护及防排水工程设计补充规定[S].北京：中国铁道出版社，2009

[3]铁总建设[2013]103号中国铁路总公司关于印发《铁路工程设计措施优化指导意见》的通知[S]

[4]李毓林.铁路工程设计技术手册[M].北京：中国铁道出版社，1995

[5]铁道部工务局.铁路工务技术手册[M].北京：中国铁道出版社，1991

[6]中华人民共和国铁道部.TB10424—2010铁路混凝土工程施工质量验收标准[S].北京：中国铁道出版社，2011

[7]孙劲松.铁路工程建设项目投资控制的措施[J].铁道勘察，2014(4)

[8]中国铁路总公司.铁总建设[2013]94号铁路工程绿色通道建设指南[S].北京：中国铁道出版社，2013

[9]赵静怡.绿化混凝土在铁路边坡防护中的应用[J].铁道勘察，2014(3)

[10]王桂玲，王尤志，张海霞，等.植生混凝土施工技术研究[J].混凝土，2013：151-153

中图分类号：U213.1+3