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高速铁路路基边坡纤维团粒喷播生态防护技术

铁路绿色通道建设是全国绿色通道建设的重要组成部分,具体包括新建、既有铁路两侧的绿化、美化和路基边坡的绿色(植物)防护工程[1-2]。铁路路基边坡生态防护是铁路绿色通道建设的核心和重点。根据《国家中长期铁路网规划》,到2025年铁路总里程达到17.5 万km 左右,其中高速铁路约3.8 万km。铁路路基边坡生态防护有巨大市场需求。

2013年中国铁路总公司发布铁总建设[2013]9号《铁路工程绿色通道建设指南》,总结了铁路路基边坡常用生态防护技术,用以处理不同坡度不同地质条件的边坡,主要包括种植灌草或喷播植草(灌木)、栽植灌木、植生袋植草(灌木)、植生带植草(灌木)、客土植生、喷混植生,见表1。近年来,以材料学、植物学、土壤学、岩土工程等学科理论为指导,在传统生态护坡技术的基础上对采用更环保材料或更先进技术的新型生态防护技术进行了探索,如连镇铁路路堤边坡采用三维柔性生态护坡技术[3],京沈客运专线生态防护试验段应用了土工格室固土绿化技术[4]、植生袋防护技术,京张高速铁路生态防护试验段采用锚固植生袋技术[5]及土工格室固土绿化技术。

本文针对铁路绿化工程高安全、高要求、少维护等特点,提出纤维团粒喷播技术。通过使用性能优越的基质材料,使坡面土壤团粒化,形成与自然表土相类似或更优的多孔稳定土壤结构,精选植物种子并进行科学处理,保证植物成活率,最终达到坡面防护目的。该技术具有施工高效快捷、成本低、养护维修量小等优点[6],较植生袋生态防护技术有更广的适用性,可以很好地与拱形骨架、框架梁护坡等圬工防护配合使用。

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表1 铁路路基边坡生态防护技术

技术名称种植灌草优点施工简单,造价低缺点施工效率低,植物成活率低,见效慢,质量难以保障栽植灌木施工效率低,造价高客土植生适用条件不陡于1∶1.25 的土质边坡不陡于1∶1.5 的土质、软质岩石边坡不陡于1∶1 的土质边坡植生带植草、灌木不陡于1∶1 的土质或软质岩边坡施工简单,见效快可配合轻型骨架,造价低,施工简单造价低,施工简单植生袋植草、灌木各类缓于1∶0.75的填挖边坡喷混植生不陡于1∶0.75 的土质、岩石路堑边坡应用范围广,适用性强施工方便,适应性强,能够较好的解决岩质边坡绿化施工效率低,植物成活率低,见效慢,质量难以保障施工效率低,坡面需固定植生带,见效慢,工程质量难以保障成本高、施工难度大、植生袋需固定养护工作量大,保水效果差,质量不易控制,需挂网

1 纤维团粒喷播技术作用机理及特点

纤维团粒喷播技术是借助喷播机械将预先加入并搅拌均匀的植物纤维、壤土、泥炭土、肥料、保水剂、黏合剂或团粒剂、植物种子、水等混合物经喷播枪口喷附到铁路路基坡面,在喷播的瞬间发生团粒化反应(图1),制成纤维缠绕土粒且具有空隙结构的喷播体,并强烈黏附在路基边坡上。当灌木、草本混合种子萌发成苗、长成植被后,通过植物根系连接土壤和路基

图1 团粒化结构

从而达到植物护坡的功能。该技术适用于坡度缓于1∶1.25的路基边坡,土石混合或石质坡面须覆土。

二是争取政府财政适当补助农村供水工程运行管理费用,解决工程运行管护维修经费和管理人员工资不足的问题。这些优惠政策的落实,最终目的是要降低农民水费支出,减轻农民生活负担。

1.1 基质材料

基质材料组成是纤维团粒喷播技术的核心内容之一,既需要为植物的生长提供必要的物质基础,也要为植物的生长提供稳定的条件。纤维团粒喷播技术基质材料通常由植物纤维、壤土、泥炭土、肥料、黏合剂或团粒剂、保水剂等组成。基质材料的组成成分及作用见表2。

喷混植生技术具有快速恢复岩石边坡生态植被、保持水土、美化环境等特点,是当前生物防护与工程防护完美结合的新模式。

表2 基质材料的组成成分及作用

组成成分植物纤维壤土泥炭土微生物菌肥保水剂黏合剂团粒剂作用类似植物根茎的网络加筋作用,使基质层成为多孔稳定的土壤结构,具有耐雨水、风侵蚀,牢固透气的特性营造植物长期生长提供养分储存养分的基础材料提供丰富的有机物;透水透气增加基质中微生物的数量及活性,改善土壤基质团粒结构,促进植物根系生长;降低基质的重度;促使pH 值向中性及弱酸性方向发展,进而提高喷播植物的出苗率;提高抗冲抗剪能力能够迅速吸收比自身重数百倍甚至上千倍的纯水,并且具有反复吸水功能;保水剂还可改善土壤理化性质,具有显著的水土保持效益使喷播基质与路基坡面紧密黏结,避免雨水等对基质造成侵蚀、冲刷,防止水土流失使基材在喷播瞬间与空气发生作用,诱发团粒反应,形成与自然表土具有相同高次团粒结构的人工生长基质

1.2 抗冲性能

喷播基质的抗冲性和抗剪性是保证喷播生态防护技术成功的关键。基质抗冲性是指基质抵抗径流的机械破坏和推动下移的能力,表征基质抗侵蚀能力的强弱。基质抗剪性反映了基质剪切变形破坏的难易程度。根据相关文献中的试验研究[7-8],喷播基质的早期抗冲指数一般为0.91。随着植被的生长,基质的抗冲性逐渐增强,优于土壤的抗冲性。基质的抗剪强度早期为50 kPa 左右,后期逐渐增强,明显优于土壤的抗剪强度。因此,该技术基质的抗冲性和抗剪性良好,可保证边坡的稳定性。

1.3 纤维团粒喷播技术优势

1)施工高效,机械化播种、施肥、覆盖、保温、保湿一次性完成,一台机器(2~3 人)每天可以完成500 ~1 000 m2

2)生态环保,施工过程中坡面无化工产品残留,辅助材料对环境无污染。

3)快速出苗,形成覆盖层,施工早期即可达到保持水土、防止坡面雨水侵蚀的效果。

4)减少养护,植被具备可持续发展性,后期养护工作量小。

5)高适应性,适宜坡度不陡于1∶1.25 的坡面,可以与框架梁、拱形骨架配合使用。

从数量上看,工业互联网产业联盟发布的数据显示,我国当前有269个工业互联网平台类产品,超过其他国家数量的总和。然而,工业互联网是一场未见终点的马拉松,包括网络协议、知识壁垒等在内的五大难题尚待克服。此外,各个平台之间如何连接也是未知,行业未来充满较大的不确定性。

2 现场试验

2.1 工程概况

京雄城际铁路连接北京与雄安新区,全线设黄村站、新机场站、固安东站、霸州北站、雄安站5 座车站。纤维团粒喷播技术(图2)应用于京雄城际铁路路基边坡生态防护试验段固安东站站前三标DK53+815.00—DK54+040.10 左侧边坡,总长225.1 m,路堤边坡坡率1∶1.75,最大高度约5.0 m。试验段属于暖温带半干旱半湿润大陆性气候,干寒同期,雨热同季,四季分明,光照充足,温差较大。多年平均气温11.5 ℃,最热月为7 月,平均气温为25.8 ℃;最冷月为1 月,平均气温为-5.2 ℃,气温年较差31 ℃。年降水量548.6 mm,无霜期188 d。

图2 纤维团粒喷播断面示意

2.2 试验方案

施工现场采用草纤维喷播、木纤维喷播+生物菌肥、草纤维喷播+生物菌肥3种试验方案。木纤维与草纤维相比吸水性能较优,其成本也更高。

2.2.1 材料配比

由于固安地区冬春季天气寒冷且干旱少雨,植物的返青与生长受到影响。结合路基工程施工进度,选择秋季播种,植物的越冬生长是需要解决的一大难题。工程中对客土喷播的基质进行优化配置,依据防寒基质改良试验,分析现场坡面土体的理化性质,制定喷附基质材料的组成及配合比:壤土100 kg,泥炭土8 kg,木纤维5 kg,有机肥5 kg,复合肥30 g,磷肥50 g,复合团粒剂60~80 g。

2.2.2 种子配比

本次工程试验遵循灌草结合、以灌为主的原则,选择适宜生长的植物类型[9],配比见表3。种子须提前经科学处理促使其快速发芽,采用药剂浸种的方法,在喷播施工前1 d 进行,浸种时间过长会影响种子发育。

表3 植物配比 g·m-2

灌木植物名称用量用量用量草本植物名称花种植物名称柠条紫穗槐胡枝子3 5 4高羊茅早熟禾苜蓿5 3 5金鸡菊波斯菊二月兰2 1 2

2.3 试验过程

京雄城际铁路路基边坡纤维团粒喷播技术现场按照平整坡面、坡面覆土、铺设铁丝网、喷播基质、保温、养护管理等工序进行施工。

刘莉想起前不久车站搞的一次集中灭鼠活动,肯定是死老鼠什么的死在角落里了。这时正是早上,又正值出行淡季,没什么人来寄存行李,她有些无聊地翻出寄存流水台帐清理到期又无人认领的行李。这是一项例行工作,火车站寄存处总是有一些逾期无人认领的行李,为了避免挤占行李间,他们会定期把逾期无人认领的行李清理一次送到仓库,如果在仓库过了三个月还无人认领,他们就可以随便处理了。

2.3.1 平整坡面及覆土

另一方面,银行需建立市场营销信息管理系统,主要包括对顾客的需求产品资料和信息资料等方面进行评价,积极推进营销管理信息化,建立以顾客关系管理为核心的信息系统,以优良的信息资源来提供高质量的营销服务。

清除施工平台上的石块、石渣等,修整路基坡面、整平,便于后续步骤的施工,坡面覆盖20 cm 种植土,耙平,见图3。

空气净化处理设备如空气净化器、光触媒、活性炭、定量活性氧技术等都可以有效去除苯、甲醛、胺等有毒气体,杀灭细菌病毒,净化车内空气,快速实现车内空气纯净、清新,保障驾乘人员健康。

图3 坡面整平

2.3.2 铺设铁丝网

这在田野调查中无疑是必要的,但不应仅仅视作一种具体操作技术,还应进一步追索其方法论意义。传统意义上的民俗调查,往往通过对村民访谈而获得的田野资料,来确定不同村落或更大地域单元之间的文化异同,再结合史料推断民俗的历时性传承或变异。对于民俗事象的横向比较(注重空间差异)与纵向钩沉(注重历时传承),构成了传统民俗学的基本研究模式。而在地方政府和村民看来,民俗学者的调查活动则颇显诡异:

坡面铺敷镀锌铁丝网并用L型锚钉固定。锚钉进行防锈处理,主锚钉长度0.8 m,φ22 mm 钢筋;辅锚钉长度0.5 m,φ14 mm 钢筋。使用电锤打孔,孔深在20~60 cm,锚钉间距1.5 m,使铁丝网尽量贴近坡面,并用铁丝把金属网与锚钉连接好。

2.3.3 喷播基质

在喷播作业前,必须做好团粒化反应试验,合格后才能进行喷播作业施工。团粒化反应试验规定坍落度小于等于3 cm。如果试验坍落度大于3 cm,则判定为不合格,应该重新检查材料质量、配比数量、投料顺序等是否正确,将相关环节进行调整后,重新进行上述试验,直至合格后才能喷播[10]。将基质材料和植物种子混和后,用液力喷播机(功率23 kW,容量8 m³)喷播到待绿化路基坡面上,喷附基质层厚2 cm,见图4。

图4 喷播作业

2.3.4 施工过程保温措施

施工现场日温差较大,因此喷播后采用塑料布覆盖,保温保湿,有利于种子的萌发。出苗后采用覆盖草垫的方式进行保温,保证幼苗在温度骤降时能够存活,见图5。

图5 保温措施

2.3.5 养护管理

施工现场设置灌溉系统,根据坡面斜高均匀布置水管,采用喷灌方式,水滴发散,以雨状降落坡面。夏季地表温度在30 ℃以上,气温在25 ℃以上的中午应禁止浇水,浇水的最好时间应在上午9:00 以前,下午在17:00以后(具体情况视天气情况确定)。浇水养护见图6。病虫害防治应采取对环境无污染的物理防治和环保型农药防治措施。

图6 灌溉系统

现场施工1周后边坡坡面开始出苗,2周后路基边坡绿化效果良好,出苗高度约8~10 cm,见图7。

2、责任准备金提取不足。责任准备金是保险公司为了承担未来可能发生的赔付责任而预先保存的一笔准备金,是我国《保险法》为保护消费者权益而设立的条款。责任准备金作为保险公司最大的负债,是保险公司资金流准备中需要考虑的重要因素。很多保险公司对未来的赔付估计错误或者为了更好地扩张企业的发展,而缩小责任准备金的比例,导致不能及时对客户进行赔付或者发生临时资金链断裂等严重经营问题,造成公司巨大的经济损失和社会信用损失。

图7 2周后植物生长效果

3 结语

1)纤维团粒喷播技术利用性能优越的喷播基质形成具有空隙结构的喷播体,强烈黏附在路基边坡,具有良好的抗冲性能。

2)纤维团粒喷播技术施工过程简单方便,其中喷播基质的配比及机械喷播施工是关键环节。

3)纤维团粒喷播技术具有施工简便高效、植被生长快、无污染、成本低等特点,技术推广前景广阔,是铁路绿色通道建设的重要技术手段。

参 考 文 献

[1]周诗广,余雷.我国铁路绿色通道建设现状与对策建议[J].铁道经济研究,2013(5):6-12.

[2]孙东泽,彭茜.铁路路基边坡绿化与生态防护技术[J].铁道建筑,2014,54(12):77-80,98.

[3]何伯虎.三维排水柔性生态护坡技术的应用研究[D].石家庄:石家庄铁道大学,2014.

[4]李晋.土工格室植被护坡应用研究[J].山东交通学院学报,2008,16(1):56-59.

[5]宣立华.岩质路堑边坡绿色防护技术在京张高铁的应用研究[J].铁道勘察,2019,45(1):77-80.

[6]孟祥利.喷播植草是铁路“绿色通道建设”的最佳选择[J].铁路工程造价管理,2001(4):18-21.

[7]王丽,张金池,梦莉,等.土壤菌对植被生长及喷播基质物理结构的影响[J].水土保持学报,2011,25(2):144-152.

[8]王丽,张金池,张小庆,等.土壤保水剂含量对喷播基质物理性质及抗冲性能的影响[J].水土保持学报,2010,24(2):79-82.

[9]喻支平.播种紫穗槐结合喷播植草在铁路护坡工程中的应用[J].铁道标准设计,2004,48(2):48-49.

[10]王鹏杰.高次团粒喷播生态防护施工技术[J].铁道建筑技术,2015(8):78-80.

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