淺談風(fēng)沙地區(qū)鐵路路塹邊坡防護

張文龍

摘要：隨著我國鐵路建設(shè)的飛速發(fā)展，特別是高等級鐵路建設(shè)向中西部地區(qū)的推進。風(fēng)沙地區(qū)路塹邊坡防護技術(shù)越來越顯得重要，應(yīng)用越來越多，而且其結(jié)構(gòu)形式日新月異，設(shè)計理論也在不斷發(fā)展，下面簡要談?wù)勮F路路塹邊坡防護技術(shù)。

關(guān)鍵詞：路塹 邊坡 防護 生物 工程

1 風(fēng)沙地區(qū)路塹邊坡的特征

1.1 路塹內(nèi)的風(fēng)向、風(fēng)速變化與路塹邊坡坡度、路塹深度以及風(fēng)向與路線交角的大小有關(guān)。路線與風(fēng)向正交時，塹內(nèi)風(fēng)速降低且邊坡坡度越陡，路塹深度越深，風(fēng)速降低越多，由于背風(fēng)側(cè)的降低程度更大，故塹內(nèi)積沙一般從背風(fēng)側(cè)坡腳開始，逐漸向迎風(fēng)坡坡腳延伸，嚴(yán)重時，路塹下部可被積沙堆滿；路線與風(fēng)向平行時，由于路塹有聚風(fēng)作用，故塹內(nèi)一般無積沙。

路塹邊坡陡于1：4時，將在路塹內(nèi)出現(xiàn)順路塹方向的風(fēng)流（俗稱拉溝風(fēng)）。路塹短時，沙粒在順溝風(fēng)力的作用下，被帶至塹外堆積，路塹長時則堆積于塹內(nèi)。

路塹過深時，積沙雖然可以通過養(yǎng)護清理，但如果采用很緩的挖方邊坡，在工程上不夠經(jīng)濟。因此，應(yīng)盡量避免采用較長和較深的路塹，無法避免時應(yīng)敞開路基或增加積沙臺寬度，以利于防沙和養(yǎng)護清沙。

淺路塹內(nèi)順路線方向的風(fēng)力較小，在邊坡坡度陡于1：4時塹內(nèi)積沙嚴(yán)重；當(dāng)邊坡緩于1：4時，氣流平順通過路塹，可將大部分挾沙輸送至路塹以外，因此，淺路塹宜采用敞開式橫斷面。深路塹若采用敞開式橫斷面，工程上不經(jīng)濟，而且由于順溝風(fēng)力較大，塹內(nèi)積沙并不嚴(yán)重，因此，建造深路塹通常采用緩邊坡路基橫斷面形式，但坡腳需要設(shè)置積沙平臺，如此可以方便其養(yǎng)護。

對擁有較好水汽條件的衛(wèi)士、半干旱沙地亦或是固定的沙漠區(qū)域的高速與一級公路，路堤采用1：3～1：6的邊坡，更利于恢復(fù)生態(tài)植被。

1.2 路線與風(fēng)向正交時，塹內(nèi)會有不同程度的積沙，路塹越深積沙越嚴(yán)重。對淺路塹，采用敞開式路基橫斷面可減少積沙，對深路塹采用敞開式路基橫斷面雖不夠經(jīng)濟，但當(dāng)路塹頂寬與深度之比介于20～30時，同樣具有緩坡路塹的優(yōu)點。

1.3 半填半挖路基在上路風(fēng)和下路風(fēng)的作用下，容易發(fā)生路面積沙和路肩風(fēng)蝕。對上下兩側(cè)邊坡宜采用緩邊坡，邊坡轉(zhuǎn)換坡點初應(yīng)設(shè)置成圓弧的形態(tài)，跑正氣流的正常通過，同時應(yīng)將挖方側(cè)路基適當(dāng)加寬，做成積沙平臺，以利于清沙，另外對上下邊坡進行加固，降低風(fēng)所帶來的侵蝕。

2 風(fēng)沙地區(qū)路塹邊坡防護形式

大致分為工程防護、生物防護與綜合治理（工程生物防護相結(jié)合）三種。

2.1 工程防護。工程防護，是采用較為有效的工程施工手段防治風(fēng)沙所帶來的侵害的工程預(yù)防體系。工程防護是根據(jù)工程所運用的材料和工程實施的目的來選取防治措施的，其中鐵路的風(fēng)沙治理通常都會用沙障固沙的方法。沙障固沙是用卵石、混凝土等設(shè)置起不同形式的擋沙墻，以達(dá)到控制風(fēng)沙的運動方向、速度、結(jié)構(gòu)起到組織風(fēng)沙的作用的常見工程技術(shù)措施。

2.1.1 若遇邊坡坡度較陡、潑面沙土松軟、穩(wěn)定性差，采用圬土砌體封閉進行防護：干砌片石護坡通常用于坡度緩于1：1.25的土（石）質(zhì)路塹邊坡。干砌片石護坡的厚度不可小于250mm；漿砌片（卵）石護坡適用于坡度緩于1：1的易風(fēng)化的巖石和土質(zhì)路塹邊坡。漿砌片（卵）石護坡的厚度不宜小于250mm，砂漿強度不應(yīng)低于M5，護坡應(yīng)設(shè)置伸縮縫和泄水孔；在石料缺乏的地區(qū)可采用水泥混凝土預(yù)制塊進行路基邊坡防護。預(yù)制塊的混凝土的強度不得低于C15，若是嚴(yán)寒地區(qū)則應(yīng)低于C20；鋪砌層下需要設(shè)置碎石或砂礫石的墊層，其厚度不可小于100mm。

2.1.2 選用護面墻對坡面進行防護。此防護形式通常被用于一出現(xiàn)風(fēng)化且風(fēng)化嚴(yán)重的軟質(zhì)巖石或破碎較多的巖石的挖方邊坡以及較容易被侵蝕的土質(zhì)邊坡，邊坡不可過陡大于1：0.5。護面墻的類型需要根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)情況開確定：窗孔式護面墻防護的邊坡坡度不可陡于1：0.75；拱式護面墻常用于邊坡下部巖層相對較為完整而上部需要防護的路段，邊坡應(yīng)緩于1：0.5；單級護面墻高度不得超過10m，并需要設(shè)置配套的伸縮縫和泄水孔；護面墻基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)置在穩(wěn)定性好的地基上，埋置深度根據(jù)實地的地質(zhì)條件來確定，冰凍區(qū)域，必須埋置在冰凍深度以下不少于250mm。護面墻前趾應(yīng)低于邊溝鋪砌的底面。

2.1.3 噴射素混凝土防護。通常用于坡率緩于1：0.5、易風(fēng)化但尚未受到強風(fēng)化的巖石邊坡：噴漿防護厚度不可低于50mm，選用的砂漿強度不得低于M10；噴射混凝土防護厚度不能低于80mm，混凝土強度不可小于C15；噴護坡面必須安設(shè)泄水孔和伸縮縫。

2.1.4 掛網(wǎng)錨噴防護。常被用于坡面出現(xiàn)碎裂的結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)巖石或者承裝界都斷裂地層以及坡面巖石與基巖分離存在下滑可能的挖方邊坡；錨桿必須嵌入穩(wěn)固的基巖之中，嵌入的深度需要參照掩體的性質(zhì)來確定；鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護厚度不得小于100mm，亦不可大于250mm。鋼筋保護層厚度不得小于20mm；對軟質(zhì)巖石邊坡或石質(zhì)堅硬但穩(wěn)定性較差的巖質(zhì)邊坡，采用在坡面上鋪設(shè)200×200（或300×300）mm、直徑6～8mm鋼筋網(wǎng)片或土工塑料網(wǎng)，垂直巖層滑裂縫或坡面向坡體內(nèi)打入錨桿（或錨釘）將網(wǎng)勾牢，向網(wǎng)上噴射6～12cm 厚、強度不低于C20的素混凝土，錨桿（或錨釘）間距1.5～2.5m，錨桿（或錨釘）直徑Φ20～25mm、長度1.0～4.0m。

2.2 生物防護。生物防護是邊坡防護的一種重要形式，目前用于鐵路邊坡工程中的生物防護主要是指植物護坡。植物護坡是指通過種草種樹等措施，保護同時恢復(fù)天然植被，它能夠有效地防治流沙的移動、降低風(fēng)沙帶來的危害，改善風(fēng)沙地區(qū)的生態(tài)環(huán)境的一項技術(shù)防護措施。植被護坡是我國乃至世界的最主要也是效果最好的風(fēng)沙防治措施。當(dāng)前可選用的植物防護方法主要包括：普通噴播法、客土噴播法、掛網(wǎng)噴播法、植生袋法、土工格室網(wǎng)法、棕網(wǎng)固沙植草法、植物沙障防護法以及化學(xué)生物固沙防護法等。

2.2.1 選擇草種。在選擇適用的草種時需要根據(jù)主要危害、季節(jié)氣候、現(xiàn)場土質(zhì)等來確定，通常應(yīng)選用成活率高、生長速度快、根莖發(fā)達(dá)或者有匍匐莖的錯年生草種。常見的有：沙棘、檸條、油嵩、花棒、沙柳、紫穗槐、楊樹、柳樹等。

2.2.2 濕法噴播。經(jīng)常被用于土質(zhì)邊坡、土夾石邊坡及風(fēng)化嚴(yán)重的巖石坡率小于1：0.5的路塹與陸地邊坡及中心分隔帶、立交區(qū)、服務(wù)區(qū)及廢棄土地綠化防護。

2.2.3 客土噴播。時常被用于風(fēng)化巖石、土壤稀疏的軟質(zhì)巖石、養(yǎng)分貧瘠的土壤、硬質(zhì)土壤，植物立地條件惡略的高大陡坡路面和被侵蝕嚴(yán)重的坡面。當(dāng)坡率陡于1：1時，宜設(shè)置掛網(wǎng)或混凝土框架?？屯羾姴タ筛鶕?jù)土質(zhì)和氣候條件選擇薄基材3～5cm或厚基材6～10cm。

2.2.4 三維植被網(wǎng)。通常被用于沙性土質(zhì)、土夾石與被風(fēng)化巖石、同時坡率應(yīng)緩于1：0.75的邊坡防護；三維植被網(wǎng)之中的回填土需要利用客土或土、肥料及換膚是土質(zhì)的混合物。

2.2.5 植生袋法。在嚴(yán)寒區(qū)（Ⅰ區(qū)）和溫潤季凍區(qū)（Ⅱ區(qū)）可采用植生帶法的防護土質(zhì)邊坡。對于坡率大于1：1的較陡邊坡，宜用網(wǎng)孔15cm×15cm的16號鐵絲掛網(wǎng)固定植生袋。

2.2.6 土工格室網(wǎng)法。利用15～20cm高的土工格室網(wǎng)鋪設(shè)在坡面上，每隔25cm用錨釘固定，錨固深度不小于15cm，錨固鋼釘規(guī)格Φ8mm，網(wǎng)格內(nèi)采用塑性指數(shù)大于12的粘性土或利于植物生長的土壤，并在坡面上種植適合當(dāng)?shù)厣L的草灌木。

2.2.7 干旱地區(qū)適用的植物護坡方法。目前干旱地區(qū)常用的植物護坡方法有棕網(wǎng)固沙植草法、植物沙障防護法和化學(xué)生物固沙防護法（CBFS）等。

2.3 綜合防護。綜合防護法是指將工程防護與生物防護結(jié)合使用的邊坡防護技術(shù)。目前常用形式有：

2.3.1 錨桿（錨索或土釘）鋼筋混凝土框架梁護坡。框架內(nèi)直接噴播草灌或置放三維網(wǎng)、植生袋、土工格室后播灑草灌。邊坡最下級坡腳處設(shè)置不超過2m高的矮擋土墻支擋，其上坡面上布設(shè)3～4m間距的圬工框架。在沙漠地區(qū)，路塹邊坡最下級坡腳處設(shè)置擋土墻支擋，在其上裸坡上采用植物沙障防護。

2.3.2 漿砌片石或水泥混凝土骨架植草護坡。通常用于緩于1：0.75的土質(zhì)與全風(fēng)化的巖石邊坡。當(dāng)坡面遭遇雨水沖刷威脅時，坡度要緩于1：1；根據(jù)邊坡坡率、土質(zhì)及實地狀況確定結(jié)構(gòu)形式，并融入周遭景觀?？蚣芙Y(jié)構(gòu)內(nèi)要充分利用植被或其他措施進行防護。

2.3.3 多邊形水泥混凝土空心塊植物護坡。一般用于坡度緩于1：0.75的土質(zhì)邊坡和全風(fēng)化、強風(fēng)化的巖石路塹邊坡。并根據(jù)實際情況的需要設(shè)置漿砌片石或混凝土骨架。

2.3.4 錨桿混凝土框架植物防護。錨桿多選擇非預(yù)制應(yīng)力全長粘結(jié)型錨桿，其間距及長度需參照邊坡的實際土質(zhì)形態(tài)組成確定。錨桿保護層厚度不應(yīng)小于20mm；框架結(jié)構(gòu)多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土的墻布能小余C25，框架的尺寸需要參照邊坡高度及地層情況來確定，框架內(nèi)宜植草。

3 結(jié)束語

鐵路通過風(fēng)沙地區(qū)，路塹邊坡防護技術(shù)的種類和方法是多種多樣的，但應(yīng)符合“因地制宜、就地取材、經(jīng)濟適用、照顧景觀“的原則。要將工程防護與生物防護相結(jié)合，最大限度地改善風(fēng)沙地區(qū)鐵路沿線的生態(tài)環(huán)境，使風(fēng)沙對鐵路的危害降到最低。

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