摘要：随着现代化建设进程的加快，环境保护、生态建设成为人们关注的焦点，生态类护坡体现了“人与自然和环境协调发展”的理念。人与自然同在，工程建设与生态保护相结合，是现代工程建设应树立的基本理念。本文介绍了三维柔性生态护坡的基本要求，分析了三维生态护坡的技术措施。
关键词：边坡防护；生态护坡；技术；应用前景
1 工程概况
新建铁路海天至青岛线为国铁1级，单线建设，客货两用，北起德龙烟铁路在昌邑市境内的海天站，途经山东省平度市的新河、灰埠、张舍、田庄、门村、同和、蓼兰、万家、兰底等9个镇（街道），接入青岛铁路交通枢纽胶济铁路线高密市芝兰庄火车站。正线全长约90.3公里，配套建设与胶济铁路疏解线约4.5公里，设5个车站。其中在平度站以南DK39+400～DK41+057.7段路基边坡防护，设计采用三维生态护坡防护。
2 三维生态护坡工程技术
三维生态护坡工程系统，其结构面通过植被的发达根系与坡体结合成一个整体，使人工边坡和原自然边坡之间不会产生分离、坍塌现象，随着时间的延续，日趋强壮的植被根系使边坡结构的稳定性和固定性加强，是自然的、有生命的永久性生态工程。
2.1 系统材料组件
系统材料组件见下图所示。
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图1 系统材料组件
生态袋：以聚丙烯为主要原料，具有目标性透水不透土的过滤功能，既能防止填充物（土壤和营养成分混合物）流失，又能实现水分在土壤中的正常交流，植物生长所需的水分得到了有效的保持和及时的补充，对植物非常友善，使植物穿过袋体自由生长。根系进入工程基础土壤中，如无数根锚杆完成了袋体与主体间的再次稳固作用，时间越长，越加牢固，更进一步实现了建造稳定性永久边坡的目的，大大降低了维护费用。同时具有抗紫外、抗酸碱、抗老化、无毒、不助燃、裂口不延伸的特点，并永不降解，百分之百回收，真正实现了零污染。其采用无纺针刺工艺经单面烧结制成，袋体材料不含对环境有危害性影响的联苯胺等23种禁用的可分解芳香胺成分。
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图2：三维生态袋
三维排水联结扣：其材质及环保性能与生态袋是相同的；其上下面均有具备倒钩特性的棘爪，上下面各有6个棘爪，高度不小于25mm，每个棘爪能承受360N以上的剪切力，棘爪按照力学要求合理分布，任意两个棘爪均不在同一剪切破坏轨迹上，最大限度的发挥每个棘爪的力学作用；联结扣上有满足植物生长和排水的垂直孔洞不少于32个，每个孔洞直径均大于15mm，孔洞透水面积不小于联结扣总面积的45%，能够满足多向排滤水及植物根系生长的要求；其双向凹槽和垂直孔洞组合成相互交错的非线性凸肋结构，与科学合理分布的倒钩棘爪形成内摩擦紧锁结构，最大限度的满足了结构安全稳定的要求。
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图3：三维排水联结扣
扎口带和缝袋线：扎口带在施工中起到将已装满填充物的生态袋扎紧袋口的作用，扎带小巧，使用方便快捷，更重要的是它具有抗紫外线、抗拉性强、单向自锁结构功能的特点。
2.2 系统结构原理
三维生态护坡挡土结构是参照传统的重力式护坡和加筋土护坡进行设计和施工，装土的生态袋面与其后的加筋填土一起组成一个整体稳定结构。传统的重力式护坡结构的护坡自重必须足以抵抗墙体的滑移和倾覆失稳，而三维生态护坡挡土结构充分利用护坡后填土的自稳性，通过加筋作用，将护坡后一定区域内的土体与生态袋组成的墙面形成整体结构。只要整个挡土结构不发生整体滑动，则工程满足各种稳定条件。
3 三维生态护坡在边坡防护工程中的优势特点
三维排水生态边坡工程系统的边坡结构是在成熟的土木工程建设理论与科学的生态恢复理论基础上，赋予柔性边坡结构一种高级形态的结构体系，使得结构稳定，水土保持和生态植被同步实现。与传统的刚性结构之别仅是柔与刚的区别，但却有着不可比拟的优点：
生态环保、效音美观，并且可以和自然生态环境完美融合。施工时不产生建筑垃圾和施工噪音；植被选择可多样化，有利于生态系统的快速恢复，有利于将边坡环境迅速还原成自然状态；采用三角内摩擦紧锁结构，整体受力，具有科学的稳定性，对外界冲击力有吸能缓冲作用，与抗震性能传统边坡无法比拟；结构面通过植被的发达根系与坡体组合成一个同质整体，使人工边坡和原自然边坡之间不会产生分离、坍塌等现象，并且随着时间的延续，日趋强壮的植被根系使边坡结构的稳定性及牢固性更强，所以它是自然的，有生命的永久生态工程；施工简单、快捷、方便，不需要“三通一平”，材料搬运轻便，在施工指南和技术人员的指导下，没有任何边坡建设技术经验的男女劳动力均可参加施工，可以解决大量剩余劳动力的就业问题；一般不需要对基础进行工程处理，对不均匀沉降的适应性是本系统的特点之一，同时结构不会产生温度应力，无需设置温度缝；可以自成良性的生态植被体系，乔、灌、藤、花、草的有机结合，使植被不易退化，大大减少后期维护费用；主要工程组件采用生态袋与三维排水联结扣的特殊功能设计，基本上不对边坡结构产生渗水压力，使得坡体结构更加自然、稳固；填充作业时能合理和精确地补充土壤中缺少的元素成分和养料，更利于植被的生长；采用此系统时，结构可以和传统的土木工程结构结合使用，有良好的匹配性和组合性；施工安全性大大提高，没有刚性物致伤的可能。
另外，三维排水生态边坡可以解决传统刚性结构无法解决的工程难题：
（1）在冻融地区传统挡土墙背填土中的水份在温度为0℃以下时，冰的体积会变成1.11倍，使挡土墙背部产生很大的附加应力，造成结构局部或整体破坏；同时结构缝中的水也同时结冰膨胀造成局部破坏和开裂。柔性挡墙没有结构缝，不会产生局部破坏，同时生态袋内土体的水份和背填土的水份结冰时会联结成一个整体，形成一个无限大的整体结构，不会产生破坏。
（2）膨胀土地区膨胀土在搅动后产生体积膨胀，使挡土墙背部产生很大的附加应力，造成结构局部或整体破坏；软体柔性结构则能适应这种变形和挤压；同时还可将局部的集中膨胀力化解为均布应力，起到很好的以柔克刚的效果，使结构保持稳定。
（3）库区水位涨落带部位，在水位变动和浪的淘蚀下，植被的根系土被淘空，地表立刻荒芜化，土体慢慢液化带入库底。柔性结构中具有特殊功能的袋体防止液化和流失，有效阻止土体和营养流失，让植被得以生根和生长，同时对于坡面的局部空隙能及时填压和补充，切断了水流的通道，植被根系得以扎入和锚固，从而形成稳定生态边坡。
（4）采用三维排水柔性生态边坡工程系统做柔性档土墙结构，造价比传统浆砌石挡墙结构节约30%～60%；在北方冻融地区，重力式挡墙基础深度为1.5～2.0m，造价再节省10%以上；在近水软基部位，还可大大降低工程造价。
4 三维生态护坡的应用前景
三维柔性生态边坡工程系统作为边坡防护领域中，用软体的特殊环保材料，取代高耗能的钢筋、混凝土、石材等硬体材料，构建柔性生态边坡的新技术，解决了多种传统刚性边坡不可突破的技术难题，使结构稳定、水土保持与绿化一次完成，是生态、环保、节能与柔性结构四位一体的边坡建设新技术。该技术的广泛应用，将为国家节约80% 以上的能源消耗，节约数以亿万元计的二氧化碳等温室气体、有害气体的排污费，其经济效益和社会效益不可估量，是中国土木工程边坡建设史上的一次革命。
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论文作者:杨晖
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/15
标签：结构论文; 护坡论文; 生态论文; 植被论文; 棘爪论文; 柔性论文; 根系论文; 《基层建设》2019年第27期论文;