第３６卷第１０期 ０１．３６Ｎｏ．１０ ２ ０ １ ０年４月 山 西 建 筑 ＶｌＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ａｐｔ．２０１０ ・２５７・ 文章编号：１００９．６８２５｛２０１０）１０．０２５７—０２ 青藏铁路多年冻土区路基草皮护坡试验研究 肖述文 摘要：为研究草皮护坡在多年冻土区路基边坡工程中的应用效果，在青藏铁路沱沱河地区进行了草皮护坡结构的试验研 究，研究结果表明，移植草皮护坡，在多年冻土区路基边坡工程中是比较好的防护措施，能够起到防护路基边坡的作用。 关键词：多年冻土，路基，草皮防护 中图分类号：Ｕ２１３．１５ 文献标识码：Ａ 青藏铁路是我国十五建设规划的重点工程，同时也是我国铁 坡长６．０ｍ～６．５ｍ，路堤高约５ｍ，坡率１：１．５。试验铺砌移植草 路建设史上的一个重要的里程碑。青藏铁路建设的成败在于冻 皮７２２ ｍ２（阳坡为３２７ ｍ２，阴坡为３９５ ｍ２），其中，紫花针茅采用 土和环境保护两个方面。冻土的处理在于工程措施的选择上，而 人工铺砌移植方法，矮火绒草与青藏苔草采用人工栽植，同时分 环境保护的一个重要方面就是生态环境。由于青藏高原生态环 别铺１０ ｃｒｌｌ，１５ ｃ／ｎ和２０ ｃｒｎ厚熟土（即紫花针茅植物生长层表层 境条件十分恶劣，生态系统中物质循环和能量转换过程缓慢，而 土壤厚度），然后配加保水剂等材料，具体分布见表１。 且长期低温、生长季节较短，若植被一旦被破坏，其恢复周期十分 表１ 移植草皮护坡试验工程各种草类布置表 漫长。随着暖季土层融层深度增加，在风的吹蚀下，极易发生风 采取措施 配保水剂 未配保水剂 蚀，加速土壤沙化和水土流失。若植物在路堤边坡上生长成活， 移植草种类 紫花针茅 青藏苔草 矮火绒草 紫花针茅 青藏苔草 矮火绒草 间距／ａｎ １０ １０ ２～３ １０ １０ ２～３ 形成植被草皮，将是一种永久防护措施，对于路堤能够起到防止 长度／ｍ ７ ７ ３ ３ ３ ３ ７ ７ ３ ３ ３ Ｉ ３ 风蚀和水蚀的作用，具有效果好、有利环保的特点。本试验工程 熟土厚度／ｄｎ １０ １５ １５ ２０ １５ ２０ １０ １５ １５ ２０ ｌ５ Ｉ加 采用移植的乡土植物铺设路堤边坡，依靠其庞大的根系和覆盖 ２现场试验 度，能够在寒季对路堤有效地起到保温，在暖季对路堤有效地起 在边坡中部垂直于坡面布置了３个观测断面（Ｄｌ（１２２９＋４０９， 到阻止热量的流入，防止路基坡面风蚀、水蚀的作用。 ＤＫ１２２９＋４２６，ＤＫ１２２９＋４４３），深度分别为１０ ｃｍ，２０ ｃｍ，４０ ａｍ， １试验工程概况 用于路堤边坡表层土体的温度观测。每个断面设２个测试孔 本试验工程起讫里程为ＤＫ１２２９＋４００～ＤＫ１２２９＋４５２，位于 （阴、阳坡面各１个，均设在边坡中部位置）。 青藏铁路沱沱河试验段。试验段地处高原亚寒带半干旱气候区， ２．１现场土壤含水率试验 属高寒草原生态系统，每年９月～次年４月为冻结期，年平均地 对移植植被路堤边坡的不同地块以及未移植植被的路堤进 温一０．５℃～０．０℃，属高温极不稳定区。冻土的天然上限为 行取样，送试验室做土壤含水率的试验，取土深度为２０ ｃｍ，即达 ２．６５ ｍ。融区内最大冻结深度５．０ ｍ。附近草地中有地表水形 植物根系生长的有效生长层。 成的河流融区和太阳辐射形成的渗透～辐射融区，多年冻土类型 阴坡和阳坡路基土壤含水率均明显高于普通路基，这说明植 为岛状多年冻土。本试验工程选取的移植乡土植物为紫花针茅， 被起到了涵养水源、减少蒸发的作用，有效的减少了水分的流失。 它是沱沱河地段天然生长的主要建群种，属禾本科，对比植物为 ２００５年移植草皮地块的平均土壤含水率为１１．６６％，２００６年为 矮火绒草与青藏苔草。 １３．１４％，远远超过植物的生理需求指标（砂壤土的凋萎系数为 移植乡土草皮试验工点路基的阳面坡长７．２ ｍ～８．０ ｍ，阴面 ６．６％），说明移植的植物具有很好的涵养水源的作用。 慢匀速驶上破碎后的混凝土路面表面。如果摊铺前混凝土路面 ７结语 表面已被运料车破坏，则需要重新压实直至达到设计要求。 随着碎石化技术在我国的进一步推广，必将在我国的道路建 ４）驻地监理经常对后场堆料场进行巡视，要求承包商将各种 设中发挥重要作用，碎石化为水泥路面改造与再生利用提供了思路。 材料分别堆放整齐，对细集料作好防雨工作，一旦发现细集料受 为了使其能在生产实际中进行推广应用，还有待大家共同努力。 潮，即要求施工单位进行处理。驻地监理一般开拌后就在拌合操 参考文献： 作间，现场观察拌和情况，逐盘打印各个热料仓的材料质量、矿粉 ［１］ＪＴＪ ０３２．２０００，公路沥青路面施工技术规范［Ｓ］． 质量及一盘混合料的总质量，及时计算出矿料级配，与标准配合比 ［２］胡翠竹．水泥混凝土路面施工质量控制浅探［Ｊ］．山西建筑， 进行对照。控制拌合时问，检查出料温度，发现问题及时处理。 ２００８，３４（２２）：２７８ ２７９． Ｔｈｅ ｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｍａｃａｄａｍ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ＳＵＮＺｈａｎ－ｐｉｎｇ ＺＨＡＯＬｉａｎ－ｄｉ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｍａｃａｄａｍ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｈａｎｇｚｈｏｕ ｆｒｅｅｗａｙ ｗｅｓｔ ｓｅｇｍｅｎｔ ａｒｏｕｎｄ ｃｉｔｙ，ｔｈｅ ｍａｃａｄａｍ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｉｔｓ ｐｒｅｐａｒｉｎｇ ｗｏｒｋｓ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｃｅｍｅｎｔ ｏｃｎｃｒｅｔｅ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏ— ｄｕｃｅｄ ｓｉｍｐｌｙ ＳＯ ａｓ ｔｏ ｐｒｏｍｏｔｅ ｉｔｓ ｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍａｃａｄａｍ，ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ，ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ 收稿日期：２００９．１２．１８ 作者简介：肖述文（１９８２一），男，工程师，中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安７１００４３ ．２５８． ｛ 摹 肯 山 西建筑 从图１中发现２００５年－－２００７年空气正积温逐渐减少，负积 温逐渐增加。 ２ ０００ １ ６００ ＿ａ ｌ ２００ ８００ ４０ｏ ０ 其土壤含水率有时比未加保水剂的地块低，这说明采用的保 表层的热量变化。水剂不适用于青藏高原。 ２．２植被成活率统计 截止到２００７年９月中旬的统计中发现：青藏苔草的平均成 活率达１６％；矮火绒草达９９．２％；紫花针茅达１００％。青藏苔草 的大部分根系腐烂，植株已经死亡；多数矮火绒草和紫花针茅已 经开花、抽穗，其长势不错，生长强度较强；同一种植物阴坡比阳 坡长的茂盛，矮火绒草阴坡比阳坡的团簇状多、密集，紫花针茅阴 坡比阳坡长的稠密、植株高，这主要是因为阴坡的植物太阳辐射 正积温 负积温 较阳坡的弱、蒸发量较阳坡的小、含水率较阳坡的大，对植物细胞 原生质破坏少，植物体内的叶绿素损失少，再加上较充足的水分 条件，因而阴坡植物茂盛。 图１ ２００５年５月￣２００７年ｌ２月空气正、负积温对比图 不管是阳坡还是阴坡其融化期的７／ 随着时间的变化呈减小 趋势；冻结期的 ，随着时间的变化，基本上不变化。这说明进入 采用现场作对比调查的方法进行植被成活率的统计，统计结 移植乡土草坡面土壤中的热量减少了，但进入土壤的冷量保持不 果如下：１）青藏苔草的成活率逐年降低，到２００７年青藏苔草的平 变。移植乡土草很好的起到了阻止热量流入土壤的作用，保证了 均成活率仅为１６％；而矮火绒草和紫花针茅的成活率却很高，到 路基下冻土不退化，从而保证了冻土上限不下降，有利于路基的 ２００７年矮火绒草平均成活率达９９．２％，紫花针茅平均成活率达 稳定性。 １００％。２）同一种草在采取相同的技术措施下，总体上阳坡植物 ３结论及建议 的成活率高于阴坡，这是因为在阳坡植物进行的光合作用多，加 １）在沱沱河地区路基边坡上采取移植乡土草皮进行护坡是 速了植物体内的新陈代谢，有利于矿物元素和水分的运输和吸 可行的。可利用取、弃土场等废弃草皮中的紫花针茅、矮火绒草、 收，加快了植物对不良环境的适应能力，促进了植物的成活。从 青藏苔草为主的草皮进行路基坡面防护。紫花针茅和矮火绒草 现场调查中发现成活的植株中，阳坡植物没阴坡植物长的茂盛， 须根发达，能起到固持土体、增加土体抗蚀性、防风蚀性等作用， 这是由于植物接收太阳辐射中的紫外线阴坡比阳坡少，对植物细 而且对恶劣环境适应性强，长势较好，成活率高。它们是高寒草 胞原生质破坏少，植物体内的叶绿素损失的少，再加上较充足的 原地段推广移植乡土草的首选植物。２）在进行植被营造时，应首 水分条件，故而比阳坡植物茂盛。３）不同草种在相同的技术条件 先充分利用取、弃土场铁路路基原表面等废弃草皮，由于青藏高 下，草种成活率是紫花针茅＞矮火绒草＞青藏苔草。４）紫花针 原生态的脆弱性，千万不能破坏天然植被挖取草皮；在没有草皮 茅、矮火绒草２００６年、２００７年的植物成活率比２００５年的高，这主 来源时，可以采用人工植革进行护坡。３）应尝试进行移植、种植 要是由于２００５年植物刚移植到坡面，草地植物进入根部的有机 物质被暂时中断，由于它没有进行光合作用的能力，草地植物的 生长主要依靠其地下器官贮藏的营养物质动态维持其再生，为了 减少蒸腾所引起植物体内水分过多的散失，植物主动采取停止地 草皮混合的试验，这样可以发挥植物不同种之间的优势，利于植 物的生长。在移植植物的块与块之间的空隙处用拌有植物种子 的细颗粒土填实，这样有利于植物连成一个整体，防止移植的植 物块体向下滑移。有利于保持坡面的稳定性，也有利于在草皮护 上部分生长的半休眠状态，逐步调节自身生理器官对新环境的适 坡时草皮与坡面很快结合生根，成为一体。经过一段时期后，就 应。到２００６年、２００７年植物性能已经逐渐调整和恢复，开始进行 能形成一个长期稳定的植物群落。 地上部分的生长，出现“死而复活”的现象；而移植的青藏苔草 参考文献： ２００６年、２００７年的植物成活率比２００５年的要低，这主要是因为： ［１］马巍，程国栋，吴青柏．青藏铁路建设中动态设计思路及 青藏苔草属直根系植物，直根发达，而须根却很短（仅２ ｃｎｌ～ ３ ｃｒｆ１）。在试验段路堤坡面上土壤以粗砾石为主，细砂土很少，青 其应用研究［Ｊ］．岩土ｘ－程学报，２００４，２６（４）：５３７—５４０． 州：兰州大学出版社，１９８８． 藏苔草的根系扎不进，吸收不了足够的水分和养分来维持植物的 正常生长；另一方面可能是挖移时伤了青藏苔草的根系，影响其 成活。 ［２］ 中国科学院兰州冰川冻土研究所．冻土路基工程［Ｍ］．兰 ［３］铁道第一勘察设计院．青藏铁路试验工程科研项目成果报 告［Ｒ］．西安：铁道第一勘察设计院，２００８． ［４］王引生．土工格栅在青藏铁路多年冻土区路基工程中的应 ２．３积温分析 为了说明移植乡土草坡面经过两个冻融循环，其下坡面表层 用［Ｊ］．冰川冻土，２００３，２５（３）：３５５—３５８． 的温度变化情况，在这里引入了系数 （路堤表面的积温与空气 ［５］裴建中，窦明健，胡长顺，等．土工合成材料在多年冻土地区 积温之比），即 ＝Ｉｓ／Ｌ，其中， 为路堤表面的积温；Ｌ为空气的 路基病害处治中的应用技术研究［Ｊ］．冰川冻土，２００２，２１ 积温。通过计算融化期的 和冻结期的 ｒ，掌握移植乡土草坡面 （６）：７８５—７８９． Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｖｅｔｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｇｒａｓｓ ｃｏｖｅｒ ｉｎ ｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ ｒｅｇｉｏｎｓ ｒｏａｄｂｅｄ ｏｎ Ｑｉｎｇｈａｉ・－Ｔｉｂｅｔ ｒａｉｌｗａｙ ＸＩＡＯ Ｓｈｕ．ｗｅｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔＯ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｖｅｔｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｇｒａｓｓ ｃｏｖｅｒ ｉｎ ｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ ｒｅｇｉｏｎｓ ｒｏａｄｂｅｄ ｐｍｊｅｃｔｓ，ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｖｅｔｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｇｒａｓｓ ｃｏｖｅｒ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｉｎ ｔｈｅ Ｑｉｎｇｈａｉ—Ｔｉｂｅｔ ｒａｉｌｗａｙ ｉｎ Ｔｕｏｔｕｏ ｉｖｅｒ ｆｒｅｇｉｏｎ，ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｗｈｉｃｈ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｐｐｌｉａｔｃｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｖｅｔｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｇｒａｓｓ ｏｖｅｃｒ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｈｅｒｅ ｉｓ ａ ｇｏｏｄ ｍｅａｓｕｒｅ ａｎｄ ｅａｒｌ ｐｒｏｔｅｃｔ ｔｈｅ ｒｏａｄｂｅｄｓ ｅｆｆｃｔｅｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ，ｒｏａｄｂｅｄ，ｇｒａｓｓ ｃｏｖｅｒ
