川藏鐵路風(fēng)沙路基的防護(hù)措施

張洪文等

摘要：川藏鐵路位于雅魯藏布江兩岸河谷平原區(qū)地段，主要地貌為平坦谷地、裸露淺灘和風(fēng)成沙丘等，為確保鐵路運(yùn)營(yíng)安全，應(yīng)采取防沙固沙工程措施。文章結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)設(shè)計(jì)情況，總結(jié)了川藏鐵路風(fēng)沙的形成原因及病害特點(diǎn)，提出了路堤填料選擇方案、路堤及路塹邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)形式，根據(jù)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果，提出插柳條方格低立式沙障及HDPE高立式沙障相結(jié)合的防沙、固沙措施。

關(guān)鍵詞：川藏鐵路；風(fēng)沙路基；路基設(shè)計(jì)；邊坡防護(hù)

中圖分類號(hào)：U213 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）25-0100-02

川藏線途經(jīng)雅魯藏布江沿岸兩側(cè)，沿線地形受風(fēng)的影響顯著，風(fēng)向多與河谷走向一致，10月下旬至次年5月為干風(fēng)季節(jié)，風(fēng)速一般為8～9級(jí)，最大可達(dá)11～12級(jí)，形成移動(dòng)或半移動(dòng)沙丘。鐵路路基部分經(jīng)過(guò)移動(dòng)或半移動(dòng)沙丘，這些沙丘被鐵路路基阻斷后，在大風(fēng)季節(jié)會(huì)在路基迎風(fēng)和背風(fēng)側(cè)重新堆積形成沙埋及風(fēng)蝕現(xiàn)象，增加工程設(shè)計(jì)防護(hù)難度，產(chǎn)生路基病害。

除沙埋病害及風(fēng)蝕病害外，受氣候因素及植被環(huán)境的控制，川藏線局部地區(qū)沙漠化十分嚴(yán)重，全線分布約20處風(fēng)沙地段，約有15處以路基形式通過(guò)。拉薩河寬谷區(qū)路基病害較為嚴(yán)重，風(fēng)積沙主要分布于拉薩至協(xié)榮段落，尤其是在協(xié)榮車站一帶尤為嚴(yán)重，此段全部為半固定沙丘、沙壟地形，風(fēng)沙路基處理困難，增大了路基防護(hù)設(shè)計(jì)難度，增加了工程投資。因此，項(xiàng)目組經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，多方論證，確定嚴(yán)重的風(fēng)沙段落采用橋梁或隧道通過(guò)，無(wú)法避讓或不適合橋梁、隧道的情況下采用路基通過(guò)。路基通過(guò)地段設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于防沙、固沙措施的確定，以及活動(dòng)沙丘的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)工作的布置。

1 路堤填料選擇及防護(hù)

風(fēng)沙地區(qū)路基應(yīng)避免采用長(zhǎng)度大于30m和深度大于6m的路塹，故設(shè)計(jì)中路基以填方為主，填方路基應(yīng)優(yōu)先選用級(jí)配較好的礫類土、砂類土等粗粒土作為填料。路塹開(kāi)挖多為淺表層開(kāi)挖，主要成分為粉土、粉細(xì)砂、細(xì)砂等，無(wú)法滿足鐵路對(duì)填料的要求，故本線填方選擇本著就地取材、因地制宜、綜合治理的原則，就近選取開(kāi)山石作為路基填料，可以滿足填料最小強(qiáng)度及壓實(shí)度要求。風(fēng)沙路基為避免風(fēng)沙的侵蝕，增大迎風(fēng)面，降低風(fēng)速，故邊坡率應(yīng)較緩，路堤邊坡率設(shè)計(jì)可取1∶1.5～1∶2，路堤邊坡兩側(cè)根據(jù)堤高不同選用空心磚撒草籽間植灌木護(hù)坡或人字型截水骨架內(nèi)空心磚撒草籽間植灌木護(hù)坡，路肩采用C25混凝土護(hù)肩，以確保路堤邊坡不發(fā)生風(fēng)蝕破壞，路堤邊坡防護(hù)詳見(jiàn)圖1：

圖1 路堤邊坡防護(hù)詳圖

2 路塹邊坡形式及防護(hù)

根據(jù)《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，風(fēng)沙地區(qū)路塹宜采用敞開(kāi)式、緩邊坡路基橫斷面，挖方邊坡坡率應(yīng)根據(jù)挖方深度、風(fēng)力、風(fēng)向、路側(cè)地形及防護(hù)措施確定；深路塹邊坡坡腳應(yīng)設(shè)置積沙平臺(tái)，以便于養(yǎng)護(hù)。結(jié)合川藏線實(shí)際情況，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，確定路塹采用展開(kāi)式，且設(shè)置路堤式路塹，路塹側(cè)溝外側(cè)留4m積沙平臺(tái)，邊坡為1∶4，路塹邊坡兩側(cè)根據(jù)邊坡高度不同選用空心磚撒草籽間植灌木護(hù)坡或人字型截水骨架內(nèi)空心磚撒草籽間植灌木護(hù)坡，路肩采用C25混凝土護(hù)肩，防止風(fēng)蝕破壞及沙埋病害，路塹邊坡及防護(hù)形式詳見(jiàn)圖2：

圖2 路塹邊坡防護(hù)詳圖

3 風(fēng)沙路基坡腳及塹頂外側(cè)防護(hù)措施

風(fēng)沙路基除對(duì)路堤、路塹邊坡進(jìn)行防護(hù)以防止風(fēng)蝕和掏蝕外，根據(jù)《鐵路特殊路基設(shè)計(jì)規(guī)范》8.5.4的規(guī)定，路堤坡腳及塹頂外側(cè)應(yīng)按不同情況設(shè)置防護(hù)帶和植被保護(hù)帶。川藏線防護(hù)帶寬度按下面幾種形式設(shè)置：嚴(yán)重風(fēng)沙地段：迎主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)帶寬度為L(zhǎng)1=300m，背主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)帶寬度為L(zhǎng)2=200m；中等風(fēng)沙地段：迎主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)帶寬度為L(zhǎng)1=200m，背主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)帶寬度為L(zhǎng)2=100m；輕微風(fēng)沙地段：迎主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)帶寬度為L(zhǎng)1=100m，背主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)帶寬度為L(zhǎng)2=50m。

決定路基坡腳、塹頂外側(cè)采用何種防護(hù)措施的主要因素為：地方政府成功的防沙、治沙經(jīng)驗(yàn)；工程所在地的水文地質(zhì)情況；大氣降雨量及不同行業(yè)相關(guān)規(guī)范要求等。應(yīng)同時(shí)采取固沙、阻沙、輸沙和封沙育草、保護(hù)天然植被等多種防護(hù)措施，構(gòu)成嚴(yán)密的、整體性的防沙結(jié)構(gòu)體系，確保鐵路安全、美觀，并改善鐵路周圍自然環(huán)境。

川藏線風(fēng)沙路基的特殊性體現(xiàn)在：沙源來(lái)自于河床經(jīng)風(fēng)力搬運(yùn)至河岸上，地表沙源豐富不具備沙源治理?xiàng)l件；西藏地區(qū)干冷多風(fēng)，大風(fēng)是風(fēng)沙形成、發(fā)展的主因；獨(dú)特的高原氣候特點(diǎn)導(dǎo)致部分區(qū)域土地貧瘠，周圍植被稀疏低矮等。通過(guò)對(duì)沿線降雨量的調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，根據(jù)《鐵路工程綠色通道建設(shè)指南》及《鐵路特殊路基設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，一般地區(qū)鐵路應(yīng)建設(shè)綠色通道；其他地區(qū)鐵路根據(jù)項(xiàng)目條件和特點(diǎn)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)后，可分區(qū)段建設(shè)通道。對(duì)于風(fēng)沙地段路基，年平均降雨量大于250mm的地區(qū)，應(yīng)采用植物固沙。

通過(guò)對(duì)川藏線沿線風(fēng)沙治理措施進(jìn)行的調(diào)查研究，經(jīng)方案綜合比選，提出低立式沙障防護(hù)與高立式沙障相結(jié)合的措施。

3.1 低立式沙障固沙

風(fēng)沙流中90%以上的輸沙量都集中在離地面0～20cm范圍內(nèi)搬運(yùn)，故于路基兩側(cè)設(shè)置插活柳條方格形式進(jìn)行固沙，柳條沙面以上高為20～30cm，沙面以下埋深約20cm。根據(jù)中國(guó)鐵路科學(xué)研究院郝小杰《青藏鐵路格拉段沙害防治措施研究》碩士學(xué)位論文中對(duì)低立式沙障進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，在低立式沙障寬度相同的情況下，沙障的固沙能力與沙障高度有密切的關(guān)系。要達(dá)到較好的固沙效果，沙障高度和方格寬度的比值應(yīng)該大于1∶5。川藏鐵路最終確定活柳條方格尺寸為1m×1m～1.5m×1.5m。

3.2 高立式沙障阻沙

高立式沙障分固定式和移動(dòng)式兩種，根據(jù)川藏鐵路特點(diǎn)，沙路基沿線零星分布且集中的特點(diǎn)，采用固定式HDPE高立式阻沙柵欄。

根據(jù)觀測(cè)資料，透風(fēng)結(jié)構(gòu)的高立式沙障削減網(wǎng)速的有效距離約為基高度的25倍，迎風(fēng)側(cè)不積沙或很少積沙，背風(fēng)側(cè)積沙范圍約為其高度的7～10倍，經(jīng)過(guò)對(duì)比并考慮施工方便快捷，采用方格狀透風(fēng)高立式沙障-HDPE阻沙柵欄。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以川藏鐵路為出發(fā)點(diǎn)，根據(jù)沿線地形、地貌特點(diǎn)，結(jié)合沿線氣候特征等，分析了鐵路周邊風(fēng)沙成因、風(fēng)沙對(duì)鐵路路基的各種危害，對(duì)鐵路風(fēng)沙路基防護(hù)方案進(jìn)行了深入研究，著重從原始的路基設(shè)計(jì)，逐漸延展至路基周邊的風(fēng)沙防護(hù)設(shè)計(jì)，為處于風(fēng)沙地段的鐵路路基工程防護(hù)設(shè)計(jì)提供參考，甚至為更廣泛的交通土建類工程風(fēng)沙治理提供借鑒。以上論述的風(fēng)沙防護(hù)措施，只能在有限的區(qū)域內(nèi)保護(hù)鐵路的運(yùn)營(yíng)安全，并不能達(dá)到廣泛的風(fēng)沙防治效果。更廣泛的風(fēng)沙防治應(yīng)將近期封沙、固沙與遠(yuǎn)期綜合治理相結(jié)合，以鐵路防沙與周圍其他區(qū)域防沙相關(guān)聯(lián)，共同協(xié)作積累經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)教訓(xùn)，以求取得更好的防沙、治沙的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 路基設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].

[2] 鐵路特殊路基設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10035-2006）[S].

[3] 鐵路工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范（TB10063-2007）[S].2012.

作者簡(jiǎn)介：張洪文（1979-），男，中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司工程師。endprint

摘要：川藏鐵路位于雅魯藏布江兩岸河谷平原區(qū)地段，主要地貌為平坦谷地、裸露淺灘和風(fēng)成沙丘等，為確保鐵路運(yùn)營(yíng)安全，應(yīng)采取防沙固沙工程措施。文章結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)設(shè)計(jì)情況，總結(jié)了川藏鐵路風(fēng)沙的形成原因及病害特點(diǎn)，提出了路堤填料選擇方案、路堤及路塹邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)形式，根據(jù)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果，提出插柳條方格低立式沙障及HDPE高立式沙障相結(jié)合的防沙、固沙措施。

關(guān)鍵詞：川藏鐵路；風(fēng)沙路基；路基設(shè)計(jì)；邊坡防護(hù)

中圖分類號(hào)：U213 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）25-0100-02

川藏線途經(jīng)雅魯藏布江沿岸兩側(cè)，沿線地形受風(fēng)的影響顯著，風(fēng)向多與河谷走向一致，10月下旬至次年5月為干風(fēng)季節(jié)，風(fēng)速一般為8～9級(jí)，最大可達(dá)11～12級(jí)，形成移動(dòng)或半移動(dòng)沙丘。鐵路路基部分經(jīng)過(guò)移動(dòng)或半移動(dòng)沙丘，這些沙丘被鐵路路基阻斷后，在大風(fēng)季節(jié)會(huì)在路基迎風(fēng)和背風(fēng)側(cè)重新堆積形成沙埋及風(fēng)蝕現(xiàn)象，增加工程設(shè)計(jì)防護(hù)難度，產(chǎn)生路基病害。

除沙埋病害及風(fēng)蝕病害外，受氣候因素及植被環(huán)境的控制，川藏線局部地區(qū)沙漠化十分嚴(yán)重，全線分布約20處風(fēng)沙地段，約有15處以路基形式通過(guò)。拉薩河寬谷區(qū)路基病害較為嚴(yán)重，風(fēng)積沙主要分布于拉薩至協(xié)榮段落，尤其是在協(xié)榮車站一帶尤為嚴(yán)重，此段全部為半固定沙丘、沙壟地形，風(fēng)沙路基處理困難，增大了路基防護(hù)設(shè)計(jì)難度，增加了工程投資。因此，項(xiàng)目組經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，多方論證，確定嚴(yán)重的風(fēng)沙段落采用橋梁或隧道通過(guò)，無(wú)法避讓或不適合橋梁、隧道的情況下采用路基通過(guò)。路基通過(guò)地段設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于防沙、固沙措施的確定，以及活動(dòng)沙丘的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)工作的布置。

1 路堤填料選擇及防護(hù)

風(fēng)沙地區(qū)路基應(yīng)避免采用長(zhǎng)度大于30m和深度大于6m的路塹，故設(shè)計(jì)中路基以填方為主，填方路基應(yīng)優(yōu)先選用級(jí)配較好的礫類土、砂類土等粗粒土作為填料。路塹開(kāi)挖多為淺表層開(kāi)挖，主要成分為粉土、粉細(xì)砂、細(xì)砂等，無(wú)法滿足鐵路對(duì)填料的要求，故本線填方選擇本著就地取材、因地制宜、綜合治理的原則，就近選取開(kāi)山石作為路基填料，可以滿足填料最小強(qiáng)度及壓實(shí)度要求。風(fēng)沙路基為避免風(fēng)沙的侵蝕，增大迎風(fēng)面，降低風(fēng)速，故邊坡率應(yīng)較緩，路堤邊坡率設(shè)計(jì)可取1∶1.5～1∶2，路堤邊坡兩側(cè)根據(jù)堤高不同選用空心磚撒草籽間植灌木護(hù)坡或人字型截水骨架內(nèi)空心磚撒草籽間植灌木護(hù)坡，路肩采用C25混凝土護(hù)肩，以確保路堤邊坡不發(fā)生風(fēng)蝕破壞，路堤邊坡防護(hù)詳見(jiàn)圖1：

圖1 路堤邊坡防護(hù)詳圖

2 路塹邊坡形式及防護(hù)

根據(jù)《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，風(fēng)沙地區(qū)路塹宜采用敞開(kāi)式、緩邊坡路基橫斷面，挖方邊坡坡率應(yīng)根據(jù)挖方深度、風(fēng)力、風(fēng)向、路側(cè)地形及防護(hù)措施確定；深路塹邊坡坡腳應(yīng)設(shè)置積沙平臺(tái)，以便于養(yǎng)護(hù)。結(jié)合川藏線實(shí)際情況，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，確定路塹采用展開(kāi)式，且設(shè)置路堤式路塹，路塹側(cè)溝外側(cè)留4m積沙平臺(tái)，邊坡為1∶4，路塹邊坡兩側(cè)根據(jù)邊坡高度不同選用空心磚撒草籽間植灌木護(hù)坡或人字型截水骨架內(nèi)空心磚撒草籽間植灌木護(hù)坡，路肩采用C25混凝土護(hù)肩，防止風(fēng)蝕破壞及沙埋病害，路塹邊坡及防護(hù)形式詳見(jiàn)圖2：

圖2 路塹邊坡防護(hù)詳圖

3 風(fēng)沙路基坡腳及塹頂外側(cè)防護(hù)措施

風(fēng)沙路基除對(duì)路堤、路塹邊坡進(jìn)行防護(hù)以防止風(fēng)蝕和掏蝕外，根據(jù)《鐵路特殊路基設(shè)計(jì)規(guī)范》8.5.4的規(guī)定，路堤坡腳及塹頂外側(cè)應(yīng)按不同情況設(shè)置防護(hù)帶和植被保護(hù)帶。川藏線防護(hù)帶寬度按下面幾種形式設(shè)置：嚴(yán)重風(fēng)沙地段：迎主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)帶寬度為L(zhǎng)1=300m，背主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)帶寬度為L(zhǎng)2=200m；中等風(fēng)沙地段：迎主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)帶寬度為L(zhǎng)1=200m，背主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)帶寬度為L(zhǎng)2=100m；輕微風(fēng)沙地段：迎主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)帶寬度為L(zhǎng)1=100m，背主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)帶寬度為L(zhǎng)2=50m。

決定路基坡腳、塹頂外側(cè)采用何種防護(hù)措施的主要因素為：地方政府成功的防沙、治沙經(jīng)驗(yàn)；工程所在地的水文地質(zhì)情況；大氣降雨量及不同行業(yè)相關(guān)規(guī)范要求等。應(yīng)同時(shí)采取固沙、阻沙、輸沙和封沙育草、保護(hù)天然植被等多種防護(hù)措施，構(gòu)成嚴(yán)密的、整體性的防沙結(jié)構(gòu)體系，確保鐵路安全、美觀，并改善鐵路周圍自然環(huán)境。

川藏線風(fēng)沙路基的特殊性體現(xiàn)在：沙源來(lái)自于河床經(jīng)風(fēng)力搬運(yùn)至河岸上，地表沙源豐富不具備沙源治理?xiàng)l件；西藏地區(qū)干冷多風(fēng)，大風(fēng)是風(fēng)沙形成、發(fā)展的主因；獨(dú)特的高原氣候特點(diǎn)導(dǎo)致部分區(qū)域土地貧瘠，周圍植被稀疏低矮等。通過(guò)對(duì)沿線降雨量的調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，根據(jù)《鐵路工程綠色通道建設(shè)指南》及《鐵路特殊路基設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，一般地區(qū)鐵路應(yīng)建設(shè)綠色通道；其他地區(qū)鐵路根據(jù)項(xiàng)目條件和特點(diǎn)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)后，可分區(qū)段建設(shè)通道。對(duì)于風(fēng)沙地段路基，年平均降雨量大于250mm的地區(qū)，應(yīng)采用植物固沙。

通過(guò)對(duì)川藏線沿線風(fēng)沙治理措施進(jìn)行的調(diào)查研究，經(jīng)方案綜合比選，提出低立式沙障防護(hù)與高立式沙障相結(jié)合的措施。

3.1 低立式沙障固沙

風(fēng)沙流中90%以上的輸沙量都集中在離地面0～20cm范圍內(nèi)搬運(yùn)，故于路基兩側(cè)設(shè)置插活柳條方格形式進(jìn)行固沙，柳條沙面以上高為20～30cm，沙面以下埋深約20cm。根據(jù)中國(guó)鐵路科學(xué)研究院郝小杰《青藏鐵路格拉段沙害防治措施研究》碩士學(xué)位論文中對(duì)低立式沙障進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，在低立式沙障寬度相同的情況下，沙障的固沙能力與沙障高度有密切的關(guān)系。要達(dá)到較好的固沙效果，沙障高度和方格寬度的比值應(yīng)該大于1∶5。川藏鐵路最終確定活柳條方格尺寸為1m×1m～1.5m×1.5m。

3.2 高立式沙障阻沙

高立式沙障分固定式和移動(dòng)式兩種，根據(jù)川藏鐵路特點(diǎn)，沙路基沿線零星分布且集中的特點(diǎn)，采用固定式HDPE高立式阻沙柵欄。

根據(jù)觀測(cè)資料，透風(fēng)結(jié)構(gòu)的高立式沙障削減網(wǎng)速的有效距離約為基高度的25倍，迎風(fēng)側(cè)不積沙或很少積沙，背風(fēng)側(cè)積沙范圍約為其高度的7～10倍，經(jīng)過(guò)對(duì)比并考慮施工方便快捷，采用方格狀透風(fēng)高立式沙障-HDPE阻沙柵欄。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以川藏鐵路為出發(fā)點(diǎn)，根據(jù)沿線地形、地貌特點(diǎn)，結(jié)合沿線氣候特征等，分析了鐵路周邊風(fēng)沙成因、風(fēng)沙對(duì)鐵路路基的各種危害，對(duì)鐵路風(fēng)沙路基防護(hù)方案進(jìn)行了深入研究，著重從原始的路基設(shè)計(jì)，逐漸延展至路基周邊的風(fēng)沙防護(hù)設(shè)計(jì)，為處于風(fēng)沙地段的鐵路路基工程防護(hù)設(shè)計(jì)提供參考，甚至為更廣泛的交通土建類工程風(fēng)沙治理提供借鑒。以上論述的風(fēng)沙防護(hù)措施，只能在有限的區(qū)域內(nèi)保護(hù)鐵路的運(yùn)營(yíng)安全，并不能達(dá)到廣泛的風(fēng)沙防治效果。更廣泛的風(fēng)沙防治應(yīng)將近期封沙、固沙與遠(yuǎn)期綜合治理相結(jié)合，以鐵路防沙與周圍其他區(qū)域防沙相關(guān)聯(lián)，共同協(xié)作積累經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)教訓(xùn)，以求取得更好的防沙、治沙的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 路基設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].

[2] 鐵路特殊路基設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10035-2006）[S].

[3] 鐵路工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范（TB10063-2007）[S].2012.

作者簡(jiǎn)介：張洪文（1979-），男，中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司工程師。endprint

摘要：川藏鐵路位于雅魯藏布江兩岸河谷平原區(qū)地段，主要地貌為平坦谷地、裸露淺灘和風(fēng)成沙丘等，為確保鐵路運(yùn)營(yíng)安全，應(yīng)采取防沙固沙工程措施。文章結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)設(shè)計(jì)情況，總結(jié)了川藏鐵路風(fēng)沙的形成原因及病害特點(diǎn)，提出了路堤填料選擇方案、路堤及路塹邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)形式，根據(jù)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果，提出插柳條方格低立式沙障及HDPE高立式沙障相結(jié)合的防沙、固沙措施。

關(guān)鍵詞：川藏鐵路；風(fēng)沙路基；路基設(shè)計(jì)；邊坡防護(hù)

中圖分類號(hào)：U213 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）25-0100-02

川藏線途經(jīng)雅魯藏布江沿岸兩側(cè)，沿線地形受風(fēng)的影響顯著，風(fēng)向多與河谷走向一致，10月下旬至次年5月為干風(fēng)季節(jié)，風(fēng)速一般為8～9級(jí)，最大可達(dá)11～12級(jí)，形成移動(dòng)或半移動(dòng)沙丘。鐵路路基部分經(jīng)過(guò)移動(dòng)或半移動(dòng)沙丘，這些沙丘被鐵路路基阻斷后，在大風(fēng)季節(jié)會(huì)在路基迎風(fēng)和背風(fēng)側(cè)重新堆積形成沙埋及風(fēng)蝕現(xiàn)象，增加工程設(shè)計(jì)防護(hù)難度，產(chǎn)生路基病害。

除沙埋病害及風(fēng)蝕病害外，受氣候因素及植被環(huán)境的控制，川藏線局部地區(qū)沙漠化十分嚴(yán)重，全線分布約20處風(fēng)沙地段，約有15處以路基形式通過(guò)。拉薩河寬谷區(qū)路基病害較為嚴(yán)重，風(fēng)積沙主要分布于拉薩至協(xié)榮段落，尤其是在協(xié)榮車站一帶尤為嚴(yán)重，此段全部為半固定沙丘、沙壟地形，風(fēng)沙路基處理困難，增大了路基防護(hù)設(shè)計(jì)難度，增加了工程投資。因此，項(xiàng)目組經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，多方論證，確定嚴(yán)重的風(fēng)沙段落采用橋梁或隧道通過(guò)，無(wú)法避讓或不適合橋梁、隧道的情況下采用路基通過(guò)。路基通過(guò)地段設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于防沙、固沙措施的確定，以及活動(dòng)沙丘的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)工作的布置。

1 路堤填料選擇及防護(hù)

風(fēng)沙地區(qū)路基應(yīng)避免采用長(zhǎng)度大于30m和深度大于6m的路塹，故設(shè)計(jì)中路基以填方為主，填方路基應(yīng)優(yōu)先選用級(jí)配較好的礫類土、砂類土等粗粒土作為填料。路塹開(kāi)挖多為淺表層開(kāi)挖，主要成分為粉土、粉細(xì)砂、細(xì)砂等，無(wú)法滿足鐵路對(duì)填料的要求，故本線填方選擇本著就地取材、因地制宜、綜合治理的原則，就近選取開(kāi)山石作為路基填料，可以滿足填料最小強(qiáng)度及壓實(shí)度要求。風(fēng)沙路基為避免風(fēng)沙的侵蝕，增大迎風(fēng)面，降低風(fēng)速，故邊坡率應(yīng)較緩，路堤邊坡率設(shè)計(jì)可取1∶1.5～1∶2，路堤邊坡兩側(cè)根據(jù)堤高不同選用空心磚撒草籽間植灌木護(hù)坡或人字型截水骨架內(nèi)空心磚撒草籽間植灌木護(hù)坡，路肩采用C25混凝土護(hù)肩，以確保路堤邊坡不發(fā)生風(fēng)蝕破壞，路堤邊坡防護(hù)詳見(jiàn)圖1：

圖1 路堤邊坡防護(hù)詳圖

2 路塹邊坡形式及防護(hù)

根據(jù)《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，風(fēng)沙地區(qū)路塹宜采用敞開(kāi)式、緩邊坡路基橫斷面，挖方邊坡坡率應(yīng)根據(jù)挖方深度、風(fēng)力、風(fēng)向、路側(cè)地形及防護(hù)措施確定；深路塹邊坡坡腳應(yīng)設(shè)置積沙平臺(tái)，以便于養(yǎng)護(hù)。結(jié)合川藏線實(shí)際情況，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，確定路塹采用展開(kāi)式，且設(shè)置路堤式路塹，路塹側(cè)溝外側(cè)留4m積沙平臺(tái)，邊坡為1∶4，路塹邊坡兩側(cè)根據(jù)邊坡高度不同選用空心磚撒草籽間植灌木護(hù)坡或人字型截水骨架內(nèi)空心磚撒草籽間植灌木護(hù)坡，路肩采用C25混凝土護(hù)肩，防止風(fēng)蝕破壞及沙埋病害，路塹邊坡及防護(hù)形式詳見(jiàn)圖2：

圖2 路塹邊坡防護(hù)詳圖

3 風(fēng)沙路基坡腳及塹頂外側(cè)防護(hù)措施

風(fēng)沙路基除對(duì)路堤、路塹邊坡進(jìn)行防護(hù)以防止風(fēng)蝕和掏蝕外，根據(jù)《鐵路特殊路基設(shè)計(jì)規(guī)范》8.5.4的規(guī)定，路堤坡腳及塹頂外側(cè)應(yīng)按不同情況設(shè)置防護(hù)帶和植被保護(hù)帶。川藏線防護(hù)帶寬度按下面幾種形式設(shè)置：嚴(yán)重風(fēng)沙地段：迎主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)帶寬度為L(zhǎng)1=300m，背主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)帶寬度為L(zhǎng)2=200m；中等風(fēng)沙地段：迎主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)帶寬度為L(zhǎng)1=200m，背主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)帶寬度為L(zhǎng)2=100m；輕微風(fēng)沙地段：迎主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)帶寬度為L(zhǎng)1=100m，背主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)帶寬度為L(zhǎng)2=50m。

決定路基坡腳、塹頂外側(cè)采用何種防護(hù)措施的主要因素為：地方政府成功的防沙、治沙經(jīng)驗(yàn)；工程所在地的水文地質(zhì)情況；大氣降雨量及不同行業(yè)相關(guān)規(guī)范要求等。應(yīng)同時(shí)采取固沙、阻沙、輸沙和封沙育草、保護(hù)天然植被等多種防護(hù)措施，構(gòu)成嚴(yán)密的、整體性的防沙結(jié)構(gòu)體系，確保鐵路安全、美觀，并改善鐵路周圍自然環(huán)境。

川藏線風(fēng)沙路基的特殊性體現(xiàn)在：沙源來(lái)自于河床經(jīng)風(fēng)力搬運(yùn)至河岸上，地表沙源豐富不具備沙源治理?xiàng)l件；西藏地區(qū)干冷多風(fēng)，大風(fēng)是風(fēng)沙形成、發(fā)展的主因；獨(dú)特的高原氣候特點(diǎn)導(dǎo)致部分區(qū)域土地貧瘠，周圍植被稀疏低矮等。通過(guò)對(duì)沿線降雨量的調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，根據(jù)《鐵路工程綠色通道建設(shè)指南》及《鐵路特殊路基設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，一般地區(qū)鐵路應(yīng)建設(shè)綠色通道；其他地區(qū)鐵路根據(jù)項(xiàng)目條件和特點(diǎn)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)后，可分區(qū)段建設(shè)通道。對(duì)于風(fēng)沙地段路基，年平均降雨量大于250mm的地區(qū)，應(yīng)采用植物固沙。

通過(guò)對(duì)川藏線沿線風(fēng)沙治理措施進(jìn)行的調(diào)查研究，經(jīng)方案綜合比選，提出低立式沙障防護(hù)與高立式沙障相結(jié)合的措施。

3.1 低立式沙障固沙

風(fēng)沙流中90%以上的輸沙量都集中在離地面0～20cm范圍內(nèi)搬運(yùn)，故于路基兩側(cè)設(shè)置插活柳條方格形式進(jìn)行固沙，柳條沙面以上高為20～30cm，沙面以下埋深約20cm。根據(jù)中國(guó)鐵路科學(xué)研究院郝小杰《青藏鐵路格拉段沙害防治措施研究》碩士學(xué)位論文中對(duì)低立式沙障進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，在低立式沙障寬度相同的情況下，沙障的固沙能力與沙障高度有密切的關(guān)系。要達(dá)到較好的固沙效果，沙障高度和方格寬度的比值應(yīng)該大于1∶5。川藏鐵路最終確定活柳條方格尺寸為1m×1m～1.5m×1.5m。

3.2 高立式沙障阻沙

高立式沙障分固定式和移動(dòng)式兩種，根據(jù)川藏鐵路特點(diǎn)，沙路基沿線零星分布且集中的特點(diǎn)，采用固定式HDPE高立式阻沙柵欄。

根據(jù)觀測(cè)資料，透風(fēng)結(jié)構(gòu)的高立式沙障削減網(wǎng)速的有效距離約為基高度的25倍，迎風(fēng)側(cè)不積沙或很少積沙，背風(fēng)側(cè)積沙范圍約為其高度的7～10倍，經(jīng)過(guò)對(duì)比并考慮施工方便快捷，采用方格狀透風(fēng)高立式沙障-HDPE阻沙柵欄。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以川藏鐵路為出發(fā)點(diǎn)，根據(jù)沿線地形、地貌特點(diǎn)，結(jié)合沿線氣候特征等，分析了鐵路周邊風(fēng)沙成因、風(fēng)沙對(duì)鐵路路基的各種危害，對(duì)鐵路風(fēng)沙路基防護(hù)方案進(jìn)行了深入研究，著重從原始的路基設(shè)計(jì)，逐漸延展至路基周邊的風(fēng)沙防護(hù)設(shè)計(jì)，為處于風(fēng)沙地段的鐵路路基工程防護(hù)設(shè)計(jì)提供參考，甚至為更廣泛的交通土建類工程風(fēng)沙治理提供借鑒。以上論述的風(fēng)沙防護(hù)措施，只能在有限的區(qū)域內(nèi)保護(hù)鐵路的運(yùn)營(yíng)安全，并不能達(dá)到廣泛的風(fēng)沙防治效果。更廣泛的風(fēng)沙防治應(yīng)將近期封沙、固沙與遠(yuǎn)期綜合治理相結(jié)合，以鐵路防沙與周圍其他區(qū)域防沙相關(guān)聯(lián)，共同協(xié)作積累經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)教訓(xùn)，以求取得更好的防沙、治沙的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 路基設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].

[2] 鐵路特殊路基設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10035-2006）[S].

[3] 鐵路工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范（TB10063-2007）[S].2012.

作者簡(jiǎn)介：張洪文（1979-），男，中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司工程師。endprint