巴新鐵路風沙路基防治對策

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300142)

1 項目概況

新建巴彥烏拉—新邱地方鐵路位于內蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟、赤峰市、通遼市和遼寧省阜新市境內。線路起于錫林郭勒盟西烏珠穆沁旗春成集團吉林郭勒煤田礦區(qū)附近，向南經(jīng)林西縣、巴林右旗、翁牛特旗、敖漢旗、奈曼旗、庫倫旗、阜新市的阜新蒙古族自治縣，接入既有新義線新邱站，線路全長487 km。其中風沙路基128.863 km，占整條線路總長的26.5%，因此風沙地段路基的防護治理是全線路基設計的重點。

2 風沙地段地質特征

2.1 自然特征

1)地形地貌。線路于奈曼(DK130+000)至西拉木倫河(DK270+000)間線路穿越科爾沁沙地，科爾沁沙地位于赤峰市境內，總面積達5.1萬km2，是我國四大沙地中面積最大的沙地。2)水系及河流。奈曼(DK130+000)至西拉木倫河(DK270+000)段主要河流有西拉木倫河和查干木倫河。3)氣象特征。線路所經(jīng)地區(qū)為中溫帶亞干旱大陸性季風氣候區(qū)，冬長夏短，氣候干燥，春季干旱多大風，夏季溫熱多雨，秋季涼爽霜雪早，冬季漫長寒冷冰雪茫茫。區(qū)內降水量小且集中，蒸發(fā)量大，蒸發(fā)量遠大于降水量。

2.2 沿線風沙特征

沙區(qū)內全年主導風向為冬春季的WNW及W風，沙丘移動的方向為ESE，移動速度年移動量約為5 m，最大移動量可達30 m～40 m。受主導風向控制，沙丘大致呈西北—東南向排列，沙丘一般高約2 m～6 m，局部達10余米～30余米。半固定沙丘呈斑點狀散布在固定沙丘之間，大部分是固定沙丘上的植被遭受破壞后形成，半固定沙丘由于受風力作用較強，出現(xiàn)了裸露的沙面，宏觀覆蓋率約10%～70%不等。沙丘含水量經(jīng)取樣試驗，表層0.05 m～0.3 m范圍內為干燥帶，干燥帶以下5.0范圍內，一般含水量在2.0%～5.0%之間，由上至下遞增，僅在個別地段含水量低于2.0%。由于沙丘有一定的含水量，丘間低地地下水位埋藏較淺，年降水量較大，有利于植物生長，防護治理可取得較好的效果。

3 風沙防治路基主要設計原則

3.1 主要設計原則確定依據(jù)

1)鐵道部TB 10035-2006鐵路特殊路基設計規(guī)范。2)鐵道部TB 10001-2005鐵路路基設計規(guī)范制定設計原則。

3.2 主要設計原則

1)路基兩側防風治沙體系。

路基兩側防風治沙體系應自路堤坡腳(或塹頂)外依序設置防火帶、防護林帶、阻沙帶、圍欄。主導風向側與線路大里程方向夾角小于45°時，線路兩側均按照迎主導風向側考慮。若“斑塊”超出防護范圍，則將“斑塊”按照要求全部進行治理。

a.流動沙丘密集分布段落。

流動沙丘高、危害大的地段，迎主導風向側防護體系寬度共計312 m，背主導風向側防護體系寬度共計100 m。

根據(jù)專家提出“對流動沙丘高、危害大的地段可適當加寬設防范圍”的意見，結合現(xiàn)場實際情況，按照《鐵路特殊路基設計規(guī)范》中規(guī)定的植物防沙措施林帶寬度、林帶間空地寬度、高立式沙障寬度，計算出防護寬度為312 m。具體說明如下:

迎主導風向側自防火帶外依次設置4道寬40 m的防護林帶，防護林帶由草方格及灌木構成，林帶間距20 m內撒草籽防護;最外側防護林帶50 m外設置5排高立式沙障，沙障與最外側林帶間50 m范圍內撒草籽防護。背主導風向側自坡腳(或塹頂)10 m外依次設置1道寬40 m、1道寬30 m的防護林帶，防護林帶由草方格及灌木構成，坡腳(或塹頂)外10 m范圍內及林帶間距20 m內撒草籽防護。

此項措施主要針對流動沙丘高、危害大的段落:響水河和西拉木倫河之間(DK262+500～DK267+100)。

一般地段，迎主導風向側防護體系寬度共計118 m，背主導風向側防護體系寬度共計50 m。

根據(jù)專家提出“重點地段迎風側按100 m、背風側按50 m的寬度考慮設防”的意見，結合現(xiàn)場實際情況，按照《鐵路特殊路基設計規(guī)范》中規(guī)定的植物防沙措施林帶寬度、林帶間空地寬度、高立式沙障寬度，計算出防護寬度為118 m。具體說明如下:

迎主導風向側自防火帶外依次設置2道寬30 m的防護林帶，防護林帶由草方格及灌木構成，林帶間距20 m內撒草籽防護;最外側防護林帶20 m外設置2排高立式沙障，沙障與最外側林帶間20 m范圍內撒草籽防護。背主導風向側自坡腳(或塹頂)10 m外設置1道寬40 m的防護林帶，防護林帶由草方格及灌木構成，坡腳(或塹頂)10 m內撒草籽防護。

b.流動沙丘零星分布地段(即流動沙丘呈現(xiàn)斑塊狀)。

風沙危害嚴重地段迎主導風向側100 m范圍內的“斑塊”采取草方格沙障結合灌木防護，背主導風向側50 m范圍內的“斑塊”采用草方格沙障結合灌木防護。

風沙危害中等及輕微地段迎主導風向側50 m范圍內的“斑塊”采取草方格沙障結合灌木防護，背主導風向側30 m范圍內的“斑塊”采用草方格沙障結合灌木防護。

c.半固定沙丘。

路堤填高小于2.5 m及路塹，迎主導風向側防護體系寬度共計60 m，背主導風向側防護體系寬度共計30 m。

自防火帶外設置1道寬40 m的防護林帶，防護林帶由草方格及灌木構成，防護林帶10 m外設置積沙溝及擋沙堤。背主導風向側自坡腳(或塹頂)設置1道寬30 m的防護林帶，防護林帶由草方格及灌木構成。

路堤填高大于2.5 m，迎主導風向側防護體系寬度共計50 m，背主導風向側防護體系寬度共計30 m。

自防火帶外設置1道寬40 m的防護林帶，防護林帶由草方格及灌木構成。背主導風向側自坡腳(或塹頂)設置1道寬30 m的防護林帶，防護林帶由草方格及灌木構成。

d.固定沙丘及固定平沙地。

路堤填高小于2.5 m及路塹地段，迎主導風向側防護體系寬度共計50 m，背主導風向側防護體系寬度共計30 m。

自防火帶外設置2道寬20 m的防護林帶，距離線位近的第一道防護林帶內種植灌木，第二道防護林種植喬木及灌木。背主導風向側自坡腳(或塹頂)設置1道寬30 m的防護林帶，防護林帶由灌木構成。

路堤填高大于2.5 m的地段不再單獨設置防沙體系。

e.施工破壞段落。

采用草方格內撒草籽防護。

2)圍欄。

防護體系外側設一道鋼絲網(wǎng)片式圍欄。

3)植物選擇。

本次設計共選擇灌木8種，喬木2種。灌木為:花棒，黃柳，小葉錦雞，檸條，羊柴，沙打旺，沙蒿，沙米。喬木為:樟子松，榆樹。

喬木:每坑種植1株;灌木:每坑種植2株;撒草籽:20 kg/畝。

4 對巴新線風沙防治的建議和措施

1)由于風沙地區(qū)植被和地表生態(tài)系統(tǒng)非常脆弱，不宜多次施工，防風治沙防護體系(不含路基本體)建議在巴新線一期工程中結合二期工程統(tǒng)籌考慮。否則在增二線時再次施工將會破壞一期工程的治沙體系，造成工程浪費，運營安全存在隱患。2)阻固并舉、防治結合。巴新線的防風治沙設計應結合當?shù)氐臍夂驐l件，尤其是當?shù)氐慕涤炅看笥?50 mm的實際條件，采用以植物防沙為主、工程治沙為輔的原則，植物應以灌木為主。原施工圖設計中設置的防火帶、植物防護帶、植被保護帶、圍欄等措施基本合理，但可結合工程實際按以下原則優(yōu)化和調整:防風治沙體系可按禁牧育草帶(阻、固)→防風阻沙帶(阻)→草障植物帶(固)→固沙防火帶實施(固)設置。禁牧育草帶外側設鐵刺柵欄，柵欄以內設高立式沙障，沙障內側設置土工防沙方格固沙育草(當外側風沙掩埋時可上提土工方格循環(huán)利用);防風阻沙帶應根據(jù)路段地形地貌及風量大小，優(yōu)化造林寬度及種類，除了采用灌、草混種外，并盡量結合氣候特點試種喬木，形成立體防沙屏障，在風沙大的路段可考慮設置雙道阻沙帶;由于本地麥草較便宜，建議固沙措施以麥草方格為主。鐵路兩側固沙防火帶可與養(yǎng)護便道結合并適當減小寬度，與草障植物隔斷帶相連，應就近選擇河卵石、碎石等防火材料鋪設。3)優(yōu)化設計、靈活創(chuàng)新。a.樹種選擇可考慮一些具有經(jīng)濟性的治沙植物，嚴重風沙地區(qū)阻沙前沿種植花棒、檸條，固沙帶可種植經(jīng)濟性的沙柳、沙棗、文冠果等。各種植物的選擇應與當?shù)貧夂蚣吧L條件相適應，必要時進行一些種植試驗。b.有針對性的優(yōu)化防火帶設計，尤其在沒有與公路交叉或并行地段可結合日后的養(yǎng)護維修便道統(tǒng)一設計，減小防火帶寬度或取消防火帶，可只在與公路交叉或并行地段設置防火帶。c.草障植物帶每間隔100 m，應設計一道10 m寬隔離防火帶，以防止火災時蔓延，同時本隔離防火帶可用作二線取土行車通道。d.草障植物帶中移栽的灌木，盡量采用多種本地植物混種，避免發(fā)生病蟲害。e.阻沙帶原設計設置在固沙帶和植物保護帶之間，建議同鐵刺圍欄同時設在最前沿。f.草方格可改為1 m×1 m，灌木只能在草方格中間栽種。g.后續(xù)增二線工程施工時應使包邊土與風沙段路基同時填筑、分層壓實。h.風沙治理施工圖審查時，建議邀請有關業(yè)內單位及相關維護管理實施單位專家到場指導、審定。4)路塹挖方地段盡量留出積沙平臺，有條件時留出足夠寬度的清沙通道，尤其在嚴重風沙地段，必須將至少一側積沙平臺設計成不小于4.0 m寬，以便在積沙嚴重時順利清沙。5)盡早實施路基本體以外的防風治沙措施，給植物生長留出時間，以便在運營時植物起到很好的阻沙、固沙效果。6)進行植物固沙，特別是栽植灌木時，要結合天氣選擇在雨季進行栽植，必要時在地下水位較高地段每500 m打簡易井一眼，提水澆灌灌木，以保證灌木的成活率。7)固沙措施采用草方格和土工防沙網(wǎng)進行經(jīng)濟比較確定，對風沙嚴重地段還要采取前沿阻沙措施，采用高立式土工網(wǎng)阻沙障或樹枝沙障進行阻沙。8)對于路堤邊坡沒有設計拱形骨架防護段落，建議采取硬化路肩措施，以防風蝕、雨水沖刷路肩。9)對段落較短的零星風沙路基，可采用草方格或土工網(wǎng)沙障進行工程防沙的措施，風沙固定后，天然植被就會自然長成。10)巴新線一期工程明年即將通車運營，考慮到風沙地區(qū)植被和地表非常脆弱，建議目前應盡早封閉防護林帶和植被保護帶，防止人、畜破壞已經(jīng)相當脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，為明年運營奠定良好的環(huán)境基礎。

5 結語

風沙環(huán)境治理應按近期和遠期相結合的原則，近期目標以工程防沙措施為主，遠期目標以植物防沙措施為主。

永臨結合防沙體系中，工程防沙是先導，先利用工程措施將流沙固定，再進行生態(tài)修復。

近期圍封防沙與遠期治沙防護相結合、建路與防治同步施工，植物防沙與工程防沙相結合、防護帶與運營維修便道永久性和臨時性相結合的綜合治理措施。

［1］孫慶偉，王 濤，韓致文，等.北疆鐵路沿線風沙危害的研究［J］.路基工程，2010，148(1):185-187.

［2］葛盛昌，周林森.蘭新鐵路沙害成因及防治對策［J］.鐵道運輸與經(jīng)濟，2007，29(1):33-34.

［3］裴立軍.風沙地區(qū)鐵路路基設計探討［J］.鐵道標準設計，2010(7):8-10.

［4］李文盛.談風沙路基的綜合治理［J］.內蒙古統(tǒng)計，2004(3):21-22.

［5］卿國平.神延鐵路風沙路基防護工程的設計與施工［J］.路基工程，2004(5):97-99.

［6］徐 軍.沙坡頭人工固沙區(qū)植物繁殖特性與植被穩(wěn)定性的研究［D］.呼和浩特:內蒙古農(nóng)業(yè)大學，2003.

［7］羅培新，邱敏麗，胡智煒.南疆線庫喀段風沙路基工程設計與施工［J］.路基工程，2005(2):74-75.

［8］高永平.嘉策鐵路沙害治理對策［J］.資源環(huán)境與工程，2009(S1):57-59.

［9］張雅琴，李國輝.淺談風沙地區(qū)鐵路路基防護設計［J］.內蒙古科技與經(jīng)濟，2011(13):32-33.

［10］李西亞.青藏鐵路沙害的成因及進一步治理［J］.石家莊鐵道學院學報(自然科學版)，2008(2):67-69.

［11］鐵澄宇.大何鐵路風沙路基防護［J］.科技信息，2011(6):57-58.