臨策鐵路沙害的成因及防治探討

羅新文

(新疆鐵道勘察設(shè)計院地路分處，新疆烏魯木齊 830011)

臨河至策克鐵路是我國第二大合資鐵路，同時也是我國與蒙古國之間互通有無的重要通道。臨策鐵路全長683.8 km，與中蒙邊境線平行，自東向西穿越了內(nèi)蒙古自治區(qū)臨河區(qū)，內(nèi)蒙古西部沙漠戈壁，直至額濟納旗境內(nèi)的策克口岸。臨策鐵路的開通不但進一步促進了中蒙兩國經(jīng)濟貿(mào)易的發(fā)展，并與京包、包蘭、集通鐵路等共同形成貫通東北至西北的重要通道。

1 臨策鐵路沙害的現(xiàn)狀

臨策鐵路于2006年10月開工建設(shè)，2008年12月19日完成線下工程進入鋪軌階段，直至2009年12月26日正式開通運營，整個工程共投資42.7億元。臨策鐵路自開通以來，由于穿越地區(qū)多為沙漠區(qū)及戈壁區(qū)，鐵路常年受沙害的影響，僅開通運營36 d就有27 d軌道被風(fēng)沙掩埋。經(jīng)濟損失重大，有部分嚴重的區(qū)段因沙害一直處于限速運輸狀態(tài)，至今都未恢復(fù)正常速度。據(jù)統(tǒng)計，臨策線上受沙害影響嚴重地段長281.86 km，影響一般路段也有32.2 km。曾經(jīng)最深的一次掩埋竟深達1.5 m。

2 臨策鐵路沙害的成因

臨策鐵路沙害如此嚴重，與此路段的自然氣候、土質(zhì)狀況、地下水的分布以及當(dāng)時的施工設(shè)計密不可分。

1)自然氣候。臨策鐵路自包蘭線臨河車站西端開始，沿著烏蘭布和沙漠北部至狼山腳下進入內(nèi)蒙古高原地區(qū)，再經(jīng)過巴丹吉林沙漠北部邊緣與中蒙邊境線之間的戈壁沙漠進入了額濟納旗地區(qū)，最后向北行，直至終點策克口岸，這條線路所經(jīng)地區(qū)的自然氣候為典型的溫帶大陸型氣候，屬干旱半干旱地區(qū)，氣候惡劣，干旱少雨。其典型特征就是最高氣溫多集中在6月至8月，而最低氣溫則一般都在11和12月，年平均降雨量僅為35.2 mm，且多為暴雨并集中在6月至8月，但是年平均蒸發(fā)量是年平均降水量的96.6倍，如此大的懸殊導(dǎo)致這一地區(qū)氣候極為干旱，植被無法生長，常年處于缺水狀態(tài)［1-2］。土地干旱，再加上缺少植被這一天然屏障的庇佑，最終沙化，常年風(fēng)沙滿天飛揚。

2)沙漠環(huán)境。鐵路沿線主要以風(fēng)化剝蝕環(huán)境為主，沙物質(zhì)來源豐富，為沙害提供了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。臨策鐵路自東向西經(jīng)過的地區(qū)有河套平原、山前洪積平原、陰山山脈及巴彥淖爾平原區(qū)，除少部分地區(qū)有低山丘陵和山間洼地之外，大部分地區(qū)都屬沙漠地帶。幾個主要的大沙漠分別是烏蘭布和沙漠、亞瑪雷克沙漠以及巴丹吉林沙漠。這幾個沙漠地區(qū)受風(fēng)力影響持續(xù)不斷地搬運和堆積沙土，以固定和半固定沙丘以及平沙地及新月形沙丘鏈為主要形態(tài)。一般沙丘高為2～15 m，受常年風(fēng)向的影響呈東北—西南走向，東南面的背風(fēng)坡坡度較陡，而西北面的迎風(fēng)坡則相對較緩。如此大的沙漠面積加上風(fēng)力影響，自然是多沙天氣，并且沙漠地帶往往是惡性循環(huán)，土壤不斷地沙化，沙漠面積不斷地擴大，最終只會導(dǎo)致沙害日益嚴重。

3)地下水的影響。由于該地區(qū)屬干旱半干旱地區(qū)，常年少雨，地下水并不豐富，加上土質(zhì)沙化，就更不利于地下水的儲藏，因而大部分地區(qū)的地下水位通常較低，并且稀少，無法滿足植被的生長所需，從而導(dǎo)致該地區(qū)植被稀少，甚至部分地區(qū)植被覆蓋面積幾乎為零。鐵路沿線沒有防護林的保護，自然是裸露在地表任風(fēng)沙侵蝕、掩埋［3］。

4)臨策鐵路在設(shè)計及施工上有幾點考慮不周。

①工程設(shè)計不合理。個別大橋的設(shè)計在事后的變更中，防沙措施沒有考慮到大橋的長度，導(dǎo)致大橋的兩端被風(fēng)沙掩埋;部分隧道口設(shè)計時沒有考慮隧道口兩端的長度問題，導(dǎo)致其成為天然的截沙溝將隧道口堵塞;設(shè)計時部分段落未考慮戈壁風(fēng)沙流的防治工作，導(dǎo)致鐵路成為一個天然的擋沙屏障;礫質(zhì)戈壁地段沒有設(shè)置擋沙工程，使積沙很容易侵入軌道內(nèi);部分地段的防沙寬度不足，防護工程單薄，使現(xiàn)有的防護工程壓力很大。

②施工不規(guī)范以及后期維護不到位。施工時路肩的堆高無疑成為日后沙害的隱患，同時施工時沒有很好地保護沿線植被，導(dǎo)致土壤沙化;施工時使用的石方格和草方格在后期沒有得到很好的維護，導(dǎo)致其使用周期縮短，后期的防護苗因受各種因素的影響成活率不高，沒有達到當(dāng)初設(shè)計的預(yù)想效果;路肩上和道床內(nèi)積沙清理不徹底，堆放在路基兩側(cè)未及時清理或未采取覆蓋、固沙措施，致使積沙反復(fù)掩埋軌道;部分線路與風(fēng)向近平行地段高立式沙障起始端未封閉，仍留有風(fēng)沙侵入通道。

3 臨策鐵路沙害的防治技術(shù)

這樣的沙害現(xiàn)象不僅威脅著鐵路運輸?shù)陌踩绊懭藗兩畹馁|(zhì)量，而且對中蒙經(jīng)濟貿(mào)易合作有著極大的打擊，不利于我國的經(jīng)濟發(fā)展。針對沙害的特點及各個路段沙害的嚴重程度，分別采用了不同的防治技術(shù)。

1)明洞防護技術(shù)

采用明洞防護技術(shù)的地段通常為沙漠內(nèi)部的風(fēng)沙地區(qū)。這一地區(qū)沙丘高大，風(fēng)沙活動強烈、頻繁，平面上治理難度大，易反復(fù)。明洞防護技術(shù)雖然投入較大，但效果顯著，可根除段落內(nèi)沙害影響，可謂一勞永逸。

在臨策鐵路設(shè)計之初，明洞防風(fēng)沙的理念就已擴展開來，并積極投入建設(shè)。明洞防護技術(shù)也是我國為保護臨策鐵路而進行的首創(chuàng)之舉，并投入了大量資金。當(dāng)初在設(shè)計時主要是考慮鐵路所經(jīng)過的兩路段正處于沙塵風(fēng)口，風(fēng)沙危害嚴重，因而在這兩處風(fēng)口設(shè)計了兩段長度分別為6 660 m和1 420 m的明洞。明洞主要是由鋼筋混凝土建筑而成，通過每200 m設(shè)置一處通風(fēng)豎井的方法解決洞內(nèi)通風(fēng)問題。豎井的內(nèi)輪廓主要是曲墻式，外輪廓則是直墻式，這樣方便豎井立模［4］。這一技術(shù)的要點是對明洞基底的處理，需要清除全部風(fēng)積沙，換填承載力≥200 kPa的生石灰改良土。仰拱底部則采用粉質(zhì)黏土并將它壓實，使其厚度＜0.3 m，且壓實度一定要＞0.94。

2)工程防沙治沙

由于臨策線遠離海洋，惡劣的氣候環(huán)境，使植物生長受到極大制約，用植物固沙只能是個別地段，無條件進行植物防護的段落較多，因此采用工程治沙成為本線防沙治沙的主要手段。

工程治沙以“因地制宜、因害設(shè)防、適度超前、經(jīng)濟有效、長期可靠”為原則，體現(xiàn)“攔、阻、固、隔”的功能。一般采取外阻攔內(nèi)沉固的措施。

首先對外圍沙流進行攔阻。攔阻措施根據(jù)輸沙量設(shè)置導(dǎo)沙式阻沙堤、高立式沙障方格網(wǎng);其次在主防護帶范圍內(nèi)固沙或設(shè)置落沙帶。落沙帶目前使用的方法有很多種，如蘆葦方格沙障、樹枝方格沙障、改性PE沙障等。

落沙帶之間的沙地在有條件或降雨量較大時，線路附近設(shè)植生袋種草進行固沙;降雨量稀少無條件時，設(shè)低網(wǎng)格固沙，經(jīng)一至兩年后沙地固定，地表結(jié)皮或植被慢慢恢復(fù)，沙害不再對線路造成危害。

3)植被防護技術(shù)

植被防護技術(shù)是固定和控制流沙最根本和有效的措施，是鐵路治沙的重要措施，然而卻嚴格受到自然條件的限制，如降水量、沙層天然含水量、地表穩(wěn)定程度等。已有的研究成果表明:在年降水量＜100 mm的荒漠地區(qū)，如果沒有灌溉條件或較高的地下水位，就無法建立人工植被;在年降水量為100～250 mm的半荒漠地區(qū)，在有人工沙障的條件下，只能建立稀疏的人工植被;只有在年降水量為250～500 mm的草原地區(qū)，固沙造林才比較容易，除可生長旱生植物外，還能生長一些中生植物。因此在干旱半荒漠和極干旱荒漠區(qū)，風(fēng)沙活動還可以靠人工沙障來解決，而在植物固沙活動中，干旱缺水則是歷來比較難以克服的問題。近幾年來，我國在鐵路沙害防治工程中，使用的自動控制大型微灌系統(tǒng)灌水方法，卻很好地解決了這一難題［5］。

臨策鐵路，狼山以南河套平原地區(qū)及狼山以北的額濟納平原，年降雨量99～160 mm，地下水埋深約1～5 m，具備灌溉條件，適宜采用植物防護措施。狼山以北的大部分地區(qū)，年均降雨量30～100 mm，該區(qū)地下水基本為基巖裂隙水，且不發(fā)育，植物固沙的條件較差。需與地方協(xié)調(diào)，采用管道輸送解決水源問題。

植被防護技術(shù)要選擇不同的路段種植不同的植被，方可達到效果。梭梭、檸條、沙棘和紅柳是最常用也是效果最好的四種植物。

①梭梭，有著“沙漠植被之王”的美稱，又名扎格，是溫帶荒漠中最為常見的植被之一。它既耐寒耐旱抗鹽堿，又防風(fēng)固沙，可以遏制土質(zhì)沙化改良土壤。它通常也是分布在松散的土壤基質(zhì)地區(qū)，喜沙，生命力極其頑強。

②檸條，屬豆科，又叫毛條。一般適應(yīng)生長在900～1300 m海拔地區(qū)，喜陽，耐旱耐寒耐高溫，通常在固定及半固定沙丘地區(qū)較為常見。根系發(fā)達入土深，在地面下可結(jié)成網(wǎng)狀，防治土壤崩塌流失，可有效地防風(fēng)固沙保持水土。

③沙棘，對土壤要求不高，生命力極強。即便是根系暴露在地面表層，也可以照樣生長，可以有效地保持水土，抗風(fēng)蝕，改善生態(tài)環(huán)境。

④紅柳，與其他三種植被一樣，具有抗寒耐旱、耐高溫、耐鹽堿的特性，也是防風(fēng)固沙、改良土壤、保持水土的理想植物。

而在施工技術(shù)上則要嚴格選苗，根據(jù)苗的干系及根系將其分別種在不同區(qū)域。這項技術(shù)要求人工進行栽培，按照梅花形的樣子每兩株栽一個穴的方法種植。布局采用株距:行距=1:1的形式進行。在種植的過程中，需要理好植被根系使其均勻散布開來，不窩根不上翹，保持全部根系埋進一定的深度。種植之后需將植物周圍的土壤踩實，以保證根系跟土壤之間的密實。

4)其它相關(guān)措施

為了保證鐵路運輸?shù)陌踩覀冃枰龅蕉〞r定點清沙，做好一切防治沙害的有關(guān)措施，對尚未積沙的路段采用高立式沙障，防止風(fēng)沙迅速流動，對鐵路造成危害。對已經(jīng)建好高立式沙障的地區(qū)進行固沙處理，在其背風(fēng)面進行鞏固。對之前所采取的措施失效的地方進行整改，積極與政府配合，積極投入合理整治，使沙害現(xiàn)象得到有效的控制［6］。

4 結(jié)語

臨策鐵路對我國西部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和民族團結(jié)有著非常重要的意義，同時可促進中蒙貿(mào)易合作，利用外境資源滿足我國內(nèi)需，因而我們必須高度重視沙害的防治和臨策鐵路的運輸安全。通過對幾項防治技術(shù)的分析得知，若一味采用工程措施必將耗資巨大，所以只有生物措施才是長遠之道，也是根本之道，因而我們需要做的是在工程治沙的基礎(chǔ)上，分步實施植物固沙，改善土壤，保持水土，維護植被的生長環(huán)境。只有這樣，才能根本解決鐵路沙害問題，保證臨策鐵路的順利、安全運輸。

［1］ 王濤，陳廣庭．中國的沙漠:戈壁［M］．上?？茖W(xué)技術(shù)文獻出版社，2008．

［2］ 張祖路．地質(zhì)與地貌學(xué)［M］．北京:科學(xué)出版社，2012．

［3］ 張慧，沈渭壽，王延松．臨策鐵路沿線土地沙漠化敏感性評價［J］．生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報，2007(2):33-35，70．

［4］ 王云光．臨策鐵路路基沙害防治技術(shù)［J］．路基工程，2008(1):163-164．

［5］ 李成，周學(xué)軍．臨河至策克鐵路防風(fēng)治沙措施設(shè)計方案初步研究［J］．中國沙漠，2006(6):920-925．

［6］ 李肖倫．我國鐵路沙害的防治［J］．中國鐵路，2004(11):28-30，10．