高原地區(qū)鐵路堆煤場防風(fēng)網(wǎng)設(shè)計(jì)研究

田 棟

(中鐵一院蘭州鐵道設(shè)計(jì)院有限公司，蘭州 730000)

高原地區(qū)鐵路堆煤場防風(fēng)網(wǎng)設(shè)計(jì)研究

田 棟

(中鐵一院蘭州鐵道設(shè)計(jì)院有限公司，蘭州 730000)

以柴木鐵路堆煤場防風(fēng)網(wǎng)建設(shè)為例，在深入分析國內(nèi)外防風(fēng)網(wǎng)研究成果的基礎(chǔ)上，研究確定適用于高原地區(qū)鐵路堆煤場的防風(fēng)網(wǎng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，采用PKPM軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，對建網(wǎng)后的防風(fēng)抑塵效果進(jìn)行初步觀測和分析。認(rèn)為設(shè)網(wǎng)方式應(yīng)結(jié)合車站裝車規(guī)模的大小、投資等綜合確定。對于跨越鐵路股道處防風(fēng)網(wǎng)的布置，應(yīng)考慮鐵路限界、基礎(chǔ)施工條件及運(yùn)營安全等因素；網(wǎng)高應(yīng)取煤堆高度的1.5倍，當(dāng)站場地形有起伏時(shí)，應(yīng)分段控制網(wǎng)高；網(wǎng)體應(yīng)選擇安裝便捷、后期維護(hù)少、安全性高的柔性網(wǎng)材；上部支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)采用剛架形式，基礎(chǔ)采用獨(dú)立基礎(chǔ)，能更好地解決凍土地區(qū)地表水和地下水的排泄問題。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果分析，建網(wǎng)后各站、測點(diǎn)位防風(fēng)網(wǎng)抑塵效率在68.4%～91.8%，平均抑塵效率可達(dá)到80.1%。

鐵路；高原地區(qū)；堆煤場；防風(fēng)網(wǎng)設(shè)計(jì)；抑塵效果

為堆煤場設(shè)置防風(fēng)網(wǎng)已成為防治露天煤塵污染的重要措施。作為一種疏透多孔的障礙物，氣流通過防風(fēng)網(wǎng)后速度得到了極大衰減，在其背面形成一個(gè)低速遮蔽區(qū)，最大程度的損失風(fēng)動(dòng)能，有效降低煤堆表面的風(fēng)速，避免風(fēng)產(chǎn)生的渦流，減小風(fēng)的湍流度，從而減少堆煤場的煤塵污染。相關(guān)監(jiān)測表明，防風(fēng)網(wǎng)的防塵效果可達(dá)到50%～70%，最高可達(dá)到90%[1]。

長期以來，國內(nèi)外很多學(xué)者采用數(shù)值模擬、風(fēng)洞試驗(yàn)和實(shí)際觀測等手段對防風(fēng)網(wǎng)布置形式、高度、網(wǎng)材開孔率、支撐結(jié)構(gòu)形式、遮蔽效果等進(jìn)行了研究，取得了大量的成果[2-5]。但目前防風(fēng)網(wǎng)的研究和應(yīng)用主要集中在港口、碼頭和煤礦開采區(qū)域，對于防風(fēng)網(wǎng)在高原地區(qū)鐵路堆煤場的設(shè)計(jì)、應(yīng)用的相關(guān)研究還未見報(bào)道。

據(jù)調(diào)查，柴木鐵路建設(shè)過程中，車站堆煤場均未設(shè)置灑水抑塵、噴灑抑塵劑等防塵抑塵措施，柴木鐵路接軌的柴達(dá)爾站堆煤場亦未設(shè)置灑水抑塵和防風(fēng)網(wǎng)等抑塵措施，該堆煤場煤塵對周邊環(huán)境污染嚴(yán)重。該線附近區(qū)域其他堆煤場設(shè)置的防風(fēng)網(wǎng)，由于存在如設(shè)網(wǎng)高度不夠，或者網(wǎng)體選擇不合理，或者網(wǎng)片脫落等問題，導(dǎo)致該區(qū)域煤炭揚(yáng)塵污染未得到很好的解決。

1 研究區(qū)概況

柴木鐵路位于青海省東北部的剛察、祁連、天峻等縣境內(nèi)，線路所在區(qū)域?qū)俅箨懶愿咴瓪夂騾^(qū)，具有海拔高、寒冷、空氣稀薄、氣候多變、生態(tài)環(huán)境脆弱和凍土環(huán)境敏感的特點(diǎn)[6]。該區(qū)域年平均氣溫-0.3 ℃，最熱月平均氣溫11.4 ℃，最冷月平均氣溫-13.3 ℃；年均大風(fēng)日數(shù)(≥8級)47 d，年均風(fēng)速3.4 m/s，最高風(fēng)速29 m/s，主導(dǎo)風(fēng)向N；海拔3 600～3 950 m，最大季節(jié)凍土深度350 cm。

柴木鐵路于2010年正式建成通車，隨著外力哈達(dá)、江倉、木里站堆煤場的啟用，煤炭裝卸、堆存產(chǎn)生的煤塵飄落到周邊的高寒草甸上，影響了植被的生長，導(dǎo)致草場、濕地退化，嚴(yán)重影響了車站周邊的生態(tài)環(huán)境和牧民的生產(chǎn)、生活，因此，在沿線3處堆煤場建設(shè)防風(fēng)抑塵網(wǎng)尤為必要。

2 研究內(nèi)容

通過對防風(fēng)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的深入分析，確定適合于高寒地區(qū)鐵路堆煤場的防風(fēng)網(wǎng)設(shè)計(jì)參數(shù)；對上部支撐結(jié)構(gòu)、下部基礎(chǔ)進(jìn)行分析，根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，確定適用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法和參數(shù)，利用PKPM系列軟件進(jìn)行上部支撐結(jié)構(gòu)和下部基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；根據(jù)計(jì)算結(jié)果，優(yōu)化各構(gòu)件和基礎(chǔ)的尺寸，使之在滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定、變形等要求的同時(shí)能夠節(jié)省投資，達(dá)到最佳的防風(fēng)效果；并對建網(wǎng)后的防風(fēng)抑塵效果進(jìn)行初步分析。

3 防風(fēng)網(wǎng)技術(shù)參數(shù)

防風(fēng)網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中主要考慮的技術(shù)參數(shù)有：設(shè)網(wǎng)方式、防風(fēng)網(wǎng)高度、防風(fēng)網(wǎng)與地面間隙、網(wǎng)體材料、開孔率、上部支撐結(jié)構(gòu)和下部基礎(chǔ)等。

3.1 設(shè)網(wǎng)方式

防風(fēng)網(wǎng)設(shè)網(wǎng)形式主要有主導(dǎo)上風(fēng)向設(shè)置、主導(dǎo)下風(fēng)向設(shè)置、半包圍設(shè)置、全包圍設(shè)置等4種方式，詳見圖1。相關(guān)研究表明，防風(fēng)網(wǎng)呈“口”型全包圍設(shè)置可實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的防風(fēng)抑塵效果，當(dāng)呈“П”型三面設(shè)網(wǎng)能達(dá)到工程需要時(shí)，沿全年主導(dǎo)風(fēng)向上方向設(shè)置也能夠發(fā)揮較好的抑塵效果[7，8]。為了達(dá)到最優(yōu)的防風(fēng)抑塵效果，采用“口”型全包圍或主導(dǎo)上風(fēng)向“П”型三面設(shè)網(wǎng)的方式，并結(jié)合鐵路限界、預(yù)留電氣化條件和保證行車運(yùn)輸安全等要求，對“口”型全包圍或主導(dǎo)上風(fēng)向“П”型設(shè)網(wǎng)的方式進(jìn)行改進(jìn)。具體布置為：對裝車規(guī)模較大的江倉站采取“口”型全包圍設(shè)置，除了考慮在堆煤場相關(guān)位置預(yù)留車輛進(jìn)出通道外，對于跨越鐵路股道處防風(fēng)網(wǎng)的布置，考慮鐵路電氣化條件，采用網(wǎng)體整體斷開的方式處理。斷開處的防風(fēng)網(wǎng)端距鐵路中心線的距離不得侵入鐵路限界，對于既有線，還應(yīng)考慮防風(fēng)網(wǎng)基礎(chǔ)施工條件和采取的防護(hù)措施，不得影響鐵路路基穩(wěn)定。對裝車量相對較小的外力哈達(dá)、木里站區(qū)采取主導(dǎo)上風(fēng)向“П”型三面設(shè)網(wǎng)的形式設(shè)置。

圖1 防風(fēng)網(wǎng)設(shè)網(wǎng)方式

3.2 防風(fēng)網(wǎng)高度

防風(fēng)網(wǎng)高度是決定水平庇護(hù)范圍最重要的因素，主要由煤堆高度、堆煤場范圍大小等因素決定。風(fēng)洞試驗(yàn)證明，當(dāng)防風(fēng)網(wǎng)高度為煤堆高度的0.6～1.1倍時(shí)，抑塵效果與網(wǎng)高成正比例關(guān)系；當(dāng)防風(fēng)網(wǎng)高度為煤堆高度的1.1～1.5倍時(shí)，隨網(wǎng)高增加抑塵效果的增加趨勢逐漸平緩；當(dāng)網(wǎng)高為煤堆高度的1.5倍以上時(shí)，抑塵效果增加趨勢不明顯。因此，防風(fēng)網(wǎng)高度一般在煤堆高度的1.1～1.5倍范圍內(nèi)選??；防風(fēng)網(wǎng)高度還須考慮堆煤場范圍的大小，必須使堆煤場在防風(fēng)網(wǎng)的有效庇護(hù)范圍之內(nèi)。相關(guān)研究表明，網(wǎng)后下風(fēng)向2～5倍網(wǎng)高的距離內(nèi)，抑塵效果可達(dá)90%以上，16倍網(wǎng)高距離內(nèi)，抑塵效果可達(dá)80%以上，在網(wǎng)后25倍網(wǎng)高的距離內(nèi)仍然有較好的抑塵效果，一直延伸到網(wǎng)后50倍網(wǎng)高距離處，仍有20%的抑塵效果[9]。

柴木鐵路堆煤場煤堆高度10 m左右，防風(fēng)網(wǎng)高度按照煤堆高度的1.5倍設(shè)計(jì)，設(shè)網(wǎng)高度15 m。由于站場區(qū)域地形有起伏，為保證防風(fēng)網(wǎng)頂端齊平，采用分段控制網(wǎng)高的方式。

3.3 防風(fēng)網(wǎng)底部與地面間隙

由于地形起伏、防撞墻和機(jī)動(dòng)車進(jìn)出堆料場通道等原因，高度為H的防風(fēng)網(wǎng)會(huì)與地面之間形成一個(gè)間隙G，該間隙G將影響庇護(hù)區(qū)的流場特性。研究表明，如果間隙值G在合理的范圍內(nèi)，不但不會(huì)減弱防風(fēng)網(wǎng)的庇護(hù)效果，反而會(huì)比無間隙時(shí)的庇護(hù)效果要好，一般認(rèn)為G/H=0.125為最佳值[10，11]。對于本項(xiàng)目，采用設(shè)置防撞磚墻與G/H值綜合考慮的方法，為防止堆煤掩埋柱腳螺栓和網(wǎng)體，便于運(yùn)營后檢修，在防風(fēng)網(wǎng)與煤堆之間，貼網(wǎng)腳設(shè)置2.0 m高的防撞磚墻，防風(fēng)網(wǎng)與防撞磚墻搭接，網(wǎng)體離地間隙結(jié)合防撞墻設(shè)置高度考慮，取1.5 m。

3.4 網(wǎng)體材料

網(wǎng)體材料從材質(zhì)上分，主要可分為硬質(zhì)材料和柔性材料兩種類型。硬質(zhì)防風(fēng)網(wǎng)體有不銹鋼、彩鋼板、鍍鋁鋅板和鋁鎂合金板等；柔性防風(fēng)網(wǎng)體有玻璃鋼、復(fù)合材料等。

針對本項(xiàng)目所處位置的特殊性，主要側(cè)重從安全性能、安裝的便捷性能、后期維護(hù)、防風(fēng)性能和投資等方面對兩種材料進(jìn)行比較分析。例如，對一般區(qū)域而言，安裝的便捷性能并不是設(shè)計(jì)中重點(diǎn)應(yīng)該考慮的問題，但柴木鐵路處于高寒、高海拔(3 600～4 000 m)區(qū)域，網(wǎng)體安裝作業(yè)、后期維護(hù)對人工要求高，因此，必須考慮網(wǎng)體安裝、維護(hù)的便捷性。據(jù)此，對比分析柔性和硬質(zhì)網(wǎng)體材料在柴木防風(fēng)網(wǎng)項(xiàng)目上的適用性。從表1可看出，柔性網(wǎng)體材料更加適用于柴木鐵路堆煤場防風(fēng)網(wǎng)建設(shè)。

表1 柔性網(wǎng)材和硬質(zhì)網(wǎng)材對比分析

3.5 開孔率

開孔率是指防風(fēng)網(wǎng)板上透風(fēng)孔隙在整個(gè)防風(fēng)網(wǎng)板面積上所占的比例，是防風(fēng)網(wǎng)的一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)。一般認(rèn)為，開孔率20%是臨界值，在該點(diǎn)上湍流強(qiáng)度和拖曳系數(shù)等發(fā)生顯著變化，即該點(diǎn)上流出的空氣恰好可以防止剪切層相互影響而形成的剪切應(yīng)力。隨著開孔率的增加，防風(fēng)網(wǎng)的通風(fēng)性增加，網(wǎng)后的湍流強(qiáng)度降低，最大湍流密度的位置朝下風(fēng)向移動(dòng)，從而在一個(gè)足夠長的距離上，渦流小到足以使尾流區(qū)起到自身保護(hù)作用，有效地增加遮蔽面積，降低風(fēng)速；開孔率大于60%則起不到明顯的庇護(hù)作用。根據(jù)國內(nèi)外大量的理論分析和試驗(yàn)結(jié)果表明，開孔率在30%～50%具有較好的防風(fēng)效果。

有研究利用空氣動(dòng)力學(xué)原理進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)測分析比較得出[12]：當(dāng)采用開孔率為40%的雙層柔性網(wǎng)體時(shí)，能最大程度地降低風(fēng)速，可以使風(fēng)速降低80%～90%，揚(yáng)塵濃度分布降低85%以上，抑塵效果最佳。

4 支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及網(wǎng)體安裝

4.1 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

防風(fēng)網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)形式有懸臂柱、剛架以及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。對于懸臂柱結(jié)構(gòu)和剛架結(jié)構(gòu)，在相同荷載條件下，從用鋼量分析，高5 m時(shí)二者接近，高10 m時(shí)，懸臂柱結(jié)構(gòu)的用鋼量達(dá)到剛架結(jié)構(gòu)的2倍，高15 m以上時(shí)，二者比值達(dá)到3倍；從結(jié)構(gòu)受力分析，懸臂柱結(jié)構(gòu)屬于純彎曲，材料利用不夠充分，剛架結(jié)構(gòu)在設(shè)置斜撐后，呈現(xiàn)組合結(jié)構(gòu)的受力特性，只有前柱承受一定的彎曲作用，整個(gè)結(jié)構(gòu)以承受軸力為主，因此材料強(qiáng)度發(fā)揮充分。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工工藝復(fù)雜，而防風(fēng)網(wǎng)支護(hù)結(jié)構(gòu)主要承受垂直網(wǎng)平面方向的風(fēng)荷載，并不能發(fā)揮網(wǎng)架的空間受力特性優(yōu)勢，過多的腹桿也使其用鋼量并不比剛架節(jié)省。因此，一般情況下，剛架結(jié)構(gòu)是一種經(jīng)濟(jì)、簡便的防風(fēng)網(wǎng)支護(hù)結(jié)構(gòu)，適合廣泛應(yīng)用。

柴木鐵路堆煤場所在地區(qū)50年一遇風(fēng)壓(基本風(fēng)壓)值為0.75 kN/m2，地面粗糙度為B類，抗震設(shè)防烈度7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。防風(fēng)網(wǎng)材自重0.052 kN/m2，鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量1 600 kg/榀，網(wǎng)高15 m，鋼支架為平面桁架支撐式結(jié)構(gòu)，間距10 m。結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖詳見圖2。

圖3 防風(fēng)網(wǎng)上部支撐結(jié)構(gòu)PKPM-STS設(shè)計(jì)驗(yàn)算圖

圖2 防風(fēng)網(wǎng)上部支撐結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖(單位：mm)

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009—2012)，防風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載按照承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，即

wk=βzμsμzw0

式中，w0為基本風(fēng)壓(kN/m2)，取w0=0.75 kN/m2；μz為風(fēng)壓高度變化系數(shù)，根據(jù)規(guī)范GB50009—2012表7.2.1得不同高度處的μz，詳見表2。

μs為風(fēng)荷載體型系數(shù)，取1.3；βz為高度z處的風(fēng)振系數(shù)，根據(jù)下式計(jì)算

βz取值見表3。

表2 風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz取值

表3 高度z處的風(fēng)振系數(shù)βz取值

根據(jù)上述取值，計(jì)算風(fēng)荷載wk標(biāo)準(zhǔn)值見表4。

表4 風(fēng)荷載wk標(biāo)準(zhǔn)值

應(yīng)用PKPM-STS鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，根據(jù)統(tǒng)計(jì)出的各種荷載，完成鋼結(jié)構(gòu)的模型輸入，形成計(jì)算簡圖，進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算。如軸力、彎矩、剪力和左右風(fēng)荷載節(jié)點(diǎn)位移等輸出結(jié)果見圖3。根據(jù)輸出的結(jié)果對截面進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)構(gòu)分析和構(gòu)件驗(yàn)算，使之滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定、變形等的要求，最終進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。需要注意的是，對構(gòu)件進(jìn)行截面驗(yàn)算時(shí)應(yīng)注意計(jì)算長度的取值，根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果對桿件截面進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，應(yīng)使截面變化與彎矩大小盡可能趨于一致[13]。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，風(fēng)荷載作用下柱頂最大水平位移dx=29.0 mm，柱頂最大水平位移H/517<柱頂位移容許值H/400，地震荷載作用下柱頂最大水平位移dx=1.0 mm，柱頂最大水平位移H/15 000<柱頂位移容許值H/400，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)定。

4.2 下部基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

4.2.1 基礎(chǔ)形式

防風(fēng)網(wǎng)地下基礎(chǔ)大致可分為樁基礎(chǔ)和重力式基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)由于工程量大、造價(jià)較高，一般不用于此類工程。重力式基礎(chǔ)又可分為獨(dú)立式重力基礎(chǔ)和條形重力基礎(chǔ)。

柴木鐵路位于高原凍土地區(qū)，項(xiàng)目區(qū)屬高溫不穩(wěn)定多年凍土亞區(qū)，年平均地溫高于-1.0 ℃，凍土類型主要為低含冰量凍土(多冰凍土)夾雜高含冰量凍土(富冰凍土)，個(gè)別深度段存在飽冰凍土，具有高敏感性，觸動(dòng)易融化。站場區(qū)域地表水主要為季節(jié)融化層融水形成的地表徑流，以及降雨和冰雪融化期的地表漫流；地下水主要為暖季存在的凍結(jié)層上水，水位埋深隨季節(jié)變化較大，寒季土壤凍結(jié)，一般無液態(tài)地下水存在，暖季地下水水位埋深0.5～1.5 m。根據(jù)上述特殊地質(zhì)條件，選擇獨(dú)立型重力基礎(chǔ)能更好地適應(yīng)地質(zhì)條件，有利于地表水和地下水的排泄、有利于控制基礎(chǔ)沉降。同時(shí)，獨(dú)立基礎(chǔ)柱還具有形式簡單、經(jīng)濟(jì)節(jié)約、施工方便等優(yōu)點(diǎn)。

4.2.2 下部基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)分為以下4個(gè)步驟：①由修正后的地基承載力特征值確定基礎(chǔ)底面積尺寸；②根據(jù)柱與基礎(chǔ)交接處基礎(chǔ)的受沖切承載力確定基礎(chǔ)的高度；③確定基礎(chǔ)變階處的高度，驗(yàn)算變階處受沖切承載力；④由抗彎計(jì)算確定基礎(chǔ)底板的配筋。

防風(fēng)網(wǎng)獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用PKPM-JCCAD進(jìn)行設(shè)計(jì)。用到的荷載有上部鋼結(jié)構(gòu)自重以及風(fēng)荷載，可以由PKPM-STS導(dǎo)入，程序可以讀取PKPM-STS中上部結(jié)構(gòu)分析程序生成的柱底內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值，并將其作各種荷載效應(yīng)組合當(dāng)作基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的外荷載。同時(shí)，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011—2010)第4.2.1條規(guī)定，對防風(fēng)網(wǎng)基礎(chǔ)需要進(jìn)行基礎(chǔ)抗震承載力驗(yàn)算。應(yīng)用PKPM-JCCAD軟件，根據(jù)輸入的地質(zhì)資料、荷載等，完成獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。

4.3 網(wǎng)體安裝

柔性網(wǎng)體雙層設(shè)置，頂端和底端綁扎在橫向設(shè)置的圓鋼上，每片網(wǎng)材之間互相縫合，由上至下沿水平方向每間隔1 m設(shè)置2道鋼絞線，鋼絞線與鋼架通過U形卡具固定，用2道鋼絞線將網(wǎng)體夾于中間，具體見圖4。從而形成支架與鋼絞線、支架與網(wǎng)體、網(wǎng)體與鋼絞線的多重固定，提高了防風(fēng)網(wǎng)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

圖4 網(wǎng)體固定及安裝

5 防風(fēng)抑塵效果

為了總體評價(jià)防風(fēng)網(wǎng)建成后的抑塵效果，對3站堆煤場防風(fēng)網(wǎng)建網(wǎng)前與建網(wǎng)后的總懸浮顆粒物(TSP)和風(fēng)速等進(jìn)行了現(xiàn)場監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果分析，建網(wǎng)前堆煤場TSP濃度隨風(fēng)速的增加而增大，風(fēng)速小于4.5 m/s時(shí)，TSP濃度隨風(fēng)速的增加不明顯，風(fēng)速大于4.5 m/s后，TSP濃度隨風(fēng)速的增加而迅速增大。建網(wǎng)后堆煤場TSP濃度相對建網(wǎng)前顯著降低，由于堆煤場內(nèi)風(fēng)速減小，TSP濃度變化隨風(fēng)速的增加而變化的趨勢不明顯。通過對不同風(fēng)速條件下的數(shù)據(jù)分析，計(jì)算出防風(fēng)網(wǎng)的總體抑塵效率。各站、測點(diǎn)位總體抑塵效率在68.4%～ 91.8%的范圍內(nèi)，平均抑塵效率為80.1%，其中距網(wǎng)體45 m處抑塵效果最明顯，抑塵效率超過90%，其次為15、30、60 m處抑塵效率在80%左右，60 m以遠(yuǎn)抑塵效率逐漸降低。

6 結(jié)論與討論

6.1 結(jié)論

鐵路堆煤場設(shè)網(wǎng)方式應(yīng)結(jié)合車站裝車規(guī)模的大小、投資等因素綜合確定。對于跨越鐵路股道處防風(fēng)網(wǎng)的布置，應(yīng)考慮鐵路電氣化及運(yùn)營安全等條件，可采用網(wǎng)體整體斷開的方式處理。斷開處的防風(fēng)網(wǎng)端應(yīng)滿足鐵路限界要求，對于既有線施工，還必須考慮基礎(chǔ)施工條件并采取防護(hù)措施。為了達(dá)到最佳的抑塵效果，網(wǎng)高應(yīng)按照煤堆高度的1.5倍設(shè)計(jì)，為保證防風(fēng)網(wǎng)頂端齊平，采用分段控制網(wǎng)高的方式。

從安全性、防風(fēng)性能、安裝便捷程度和后期維護(hù)等方面分析，柔性網(wǎng)體材料更加適用于高原地區(qū)鐵路堆煤場防風(fēng)網(wǎng)建設(shè)。上部支撐結(jié)構(gòu)采用剛架結(jié)構(gòu)，能夠達(dá)到經(jīng)濟(jì)、簡便且安全牢固的設(shè)計(jì)要求，風(fēng)荷載按照承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算；下部基礎(chǔ)選擇獨(dú)立型重力基礎(chǔ)能更好地適應(yīng)地質(zhì)條件，有利于地表水和地下水的排泄，有利于控制基礎(chǔ)的沉降。

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，各站、測點(diǎn)位總體抑塵效率在68.4%～ 91.8%，平均抑塵效率可達(dá)80.1%，其中距網(wǎng)體45 m 處抑塵效果最明顯，抑塵效率超過90%，其次為15、30、60 m處抑塵效率在80%左右，60 m以遠(yuǎn)抑塵效率逐漸降低。

6.2 討論

為進(jìn)一步優(yōu)化防風(fēng)網(wǎng)設(shè)計(jì)，提高防風(fēng)網(wǎng)使用年限，達(dá)到最優(yōu)的防風(fēng)抑塵效果，在今后的研究中，應(yīng)開發(fā)耐紫外線、耐低溫、溫度適應(yīng)范圍廣等適合高原氣候特點(diǎn)、使用壽命長、具有最佳開孔率的柔性網(wǎng)材。

在高原地區(qū)進(jìn)行防風(fēng)網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，基本風(fēng)壓選取的合理性、適用性應(yīng)慎重研究，由于該區(qū)域地廣人稀，采用氣象站觀測資料或查設(shè)計(jì)規(guī)范時(shí)，如果距離項(xiàng)目所在區(qū)域較遠(yuǎn)，需要對采用的風(fēng)壓值進(jìn)行驗(yàn)證。

本文防風(fēng)網(wǎng)抑塵效果受監(jiān)測條件、氣候條件、時(shí)間、堆煤場周邊地形等多種因素的限制，僅為初步分析結(jié)論，今后還應(yīng)結(jié)合堆煤場防風(fēng)網(wǎng)設(shè)計(jì)、實(shí)施選擇限制條件少、監(jiān)測條件便利的鐵路堆煤場防風(fēng)網(wǎng)進(jìn)一步研究。

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DesignResearchofMeshedWindbreakUsedinRailwayCoalStorageYardinPlateauRegion

TIAN Dong

(Lanzhou Railway Survey and Design Institute Co.， Ltd.， China Railway First Survey and Design Institute Group， Lanzhou 730000， China)

This paper took the erection of the meshed windbreak used in coal storage yard of Chaidaer-Muli Railway as an example. Based on analysis of relevant research results of meshed windbreak at home and abroad， this paper determined the meshed windbreak’s key technical parameters suitable for the railway coal storage yard in plateau regions. Then， by computer-aided design via software PKPM， the preliminary observation and analysis on the efficiency of dust suppression of the meshed windbreak was carried out in this paper. Then in this paper it is suggested that: (a) The type of the meshed windbreak should be determined based on a comprehensive consideration of various factors， such as station’s loading scale， project cost; and then when the meshed windbreak crossing above railway tracks， it is necessary to take account of the railway clearance limit， the footing’s construction condition， operation safety and so on. (b) The height of the meshed windbreak should be 1.5 times the height of coal pile， and should be controlled in sections when the terrain of the coal storage yard presents an undulating pattern. (c) It is necessary for the meshed windbreak structure to use flexible material， which should be easy to erect and should be with low maintenance cost and high security performance. (d) It is preferable for the upper supporting structure to use rigid frame accompanied by island footings below， so as to solve the problem of drainage of ground surface water and underground water. (e) According to relevant monitoring and analysis results， it is estimated that the efficiency of dust suppression of the meshed windbreak at different observation points will reach up to 68.4% to 91.8%， and the average efficiency of dust suppression will be 80.1%.

railway; plateau region; coal storage yard; design of meshed windbreak; efficiency of dust suppression

2014-09-23；

：2014-10-14

田 棟(1982—)，男，工程師，2007年畢業(yè)于西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持與荒漠化防治專業(yè)，農(nóng)學(xué)碩士，E-mail:tian_dong@163.com。

1004-2954(2014)06-0044-06

X513

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.06.011