高寒沙漠地區(qū)鐵路路基風(fēng)沙防護(hù)措施研究

張磊

摘 ?要：近年來(lái)，我國(guó)鐵路交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展不斷向中西部地區(qū)覆蓋，相關(guān)施工技術(shù)與防護(hù)措施也結(jié)合了地區(qū)特征與自然因素不斷改進(jìn)創(chuàng)新。沙漠地區(qū)鐵路工程建設(shè)由于土體、風(fēng)沙侵蝕、氣候惡劣等問(wèn)題，在鐵路路基的設(shè)計(jì)和防護(hù)工作中格外慎重。而相對(duì)來(lái)說(shuō)，高寒沙漠地區(qū)所具有的自然獨(dú)特性，導(dǎo)致其鐵路風(fēng)沙防護(hù)措施也存在一定差異，文章基于此內(nèi)容展開論述，探討相關(guān)影響因素及具體防護(hù)措施，提出幾點(diǎn)意見和建議，以供參考。

關(guān)鍵詞：高寒地區(qū);沙漠風(fēng)沙;鐵路路基;防護(hù)措施

沙漠地區(qū)風(fēng)沙頻繁、自然條件惡劣，生態(tài)環(huán)境脆弱，鐵路工程項(xiàng)目建設(shè)必須要克服沙害問(wèn)題，加強(qiáng)防治與防護(hù)。然而高寒沙漠地區(qū)的獨(dú)特氣候致使鐵路沿線植被較為稀疏，植物低矮、生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，再加上凍融與風(fēng)沙侵蝕相互作用，對(duì)地表土體的損害十分嚴(yán)重，加重了土壤沙漠化和風(fēng)沙災(zāi)害。文章從影響鐵路路基坡面穩(wěn)定性的影響因素探討如何應(yīng)對(duì)高寒沙漠風(fēng)沙問(wèn)題。

一、影響風(fēng)沙地區(qū)鐵路路基穩(wěn)定性的主要因素

一般沙漠地區(qū)鐵路路基風(fēng)沙病害主要類型包括沙埋和風(fēng)蝕，高寒沙漠地區(qū)則由于獨(dú)特的高緯度、極端寒冷天氣的環(huán)境，風(fēng)沙所帶來(lái)的影響會(huì)改變周圍環(huán)境的生態(tài)系統(tǒng)，從物質(zhì)狀態(tài)到能量平衡，嚴(yán)重影響土地結(jié)構(gòu)。因此，鐵路路基的風(fēng)沙防護(hù)要考慮到多方因素。

西北沙漠的特征是高寒，差異巨大的晝夜溫差以及較大的蒸發(fā)量使得西北風(fēng)沙地區(qū)地表多覆蓋風(fēng)積沙，具體分為固定沙地、半固定沙地、流動(dòng)沙地（沙丘）三種類型。高寒沙漠地區(qū)的鐵路路基設(shè)計(jì)與防護(hù)在某種程度上要基于當(dāng)?shù)刂脖活愋?、特征與植被覆蓋率綜合考量。一般來(lái)說(shuō)，風(fēng)沙活動(dòng)的范圍與其沙地類型相關(guān)，固定沙地地表基本為植被所覆蓋，在植被覆蓋率超過(guò)30%以上時(shí)，風(fēng)沙活動(dòng)對(duì)鐵路、公路等路基的影響不大，地表基本穩(wěn)定。而流動(dòng)沙地由于植被覆蓋率較低，沙粒以蠕移，躍移，懸移等諸多方式運(yùn)動(dòng)，根據(jù)主導(dǎo)風(fēng)向與路基的交角不同，風(fēng)蝕程度與損害位置也有差異。如主導(dǎo)風(fēng)向與路基處于垂直正交，迎風(fēng)向的側(cè)路肩及邊坡上部較為嚴(yán)重，背風(fēng)側(cè)較輕。這時(shí)路基坡面的坡度就起到防護(hù)作用。流線型、緩邊坡有利于風(fēng)沙流順利通過(guò)路基，有利于輸沙、送沙。但當(dāng)風(fēng)向與路線交角較小處于平行狀態(tài)時(shí)，需要通過(guò)提升邊坡的陡度來(lái)限制風(fēng)速，降低風(fēng)蝕侵害。相關(guān)因素都是基于對(duì)沙地類型的調(diào)查和分析，收集一定期間內(nèi)的風(fēng)沙活動(dòng)規(guī)律，來(lái)根據(jù)鐵路沿線設(shè)置相應(yīng)的防護(hù)措施。

另外，地形地貌、工程地質(zhì)條件及路堤填料的選擇也是風(fēng)沙防護(hù)措施的重要內(nèi)容，如果鐵路沿線處于開闊地帶，路堤的填料選擇往往要結(jié)合強(qiáng)有力的防護(hù)技術(shù)來(lái)保持路基穩(wěn)定性，比如可以在路基周圍環(huán)境的沙層表面覆蓋礫石，或是在軌道周邊鋪設(shè)一米高左右的防沙墻，防止軌道掩埋。。如果依靠地勢(shì)能夠阻隔風(fēng)力，則要考慮風(fēng)積沙的清理與輸送，或是根據(jù)風(fēng)沙活動(dòng)規(guī)律建立固定沙地，提高制備覆蓋率。兼顧工程的經(jīng)濟(jì)性和防沙有效性，是風(fēng)沙防護(hù)決策合理性的重要指標(biāo)。

二、高寒沙漠地區(qū)鐵路路基風(fēng)沙防護(hù)措施研究

高寒沙漠地區(qū)的鐵路路基風(fēng)沙防護(hù)不同于公路的風(fēng)沙防護(hù)措施，從車流量、沙埋、風(fēng)蝕的含沙量、以及路基寬度等方面來(lái)分析，用蘆葦秸稈等編織格狀草席，鋪設(shè)于沙地，效抑制沙子流動(dòng)、墊高路基、提高線速，利用車輛行駛的氣流清潔路面沙塵等基礎(chǔ)防護(hù)措施對(duì)鐵路路基風(fēng)沙防護(hù)不具有穩(wěn)定性和有效性。一方面，由于列車行駛周期較長(zhǎng)，很容易出現(xiàn)鐵路未行駛區(qū)域出現(xiàn)道床積沙現(xiàn)象，侵蝕鐵道外部結(jié)構(gòu)，情況嚴(yán)重甚至?xí)诼褴壍馈?/p>

（一）加強(qiáng)路基本體防護(hù)

從鐵路沿線分布所經(jīng)過(guò)的風(fēng)沙活動(dòng)區(qū)域來(lái)考慮路基坡度、填料以及施工細(xì)節(jié)問(wèn)題。如對(duì)于鐵道軌道路基本體防護(hù)，使用粉細(xì)砂路填充路基， 其干密度與含水量負(fù)相關(guān)，有效應(yīng)對(duì)高寒沙漠地區(qū)晝夜溫差與含水量的變化差異，增強(qiáng)路基穩(wěn)定性，鐵路路基迎風(fēng)側(cè)設(shè)置鋼筋混凝土擋風(fēng)墻。路基填筑時(shí)，要按預(yù)定的松鋪厚度以及運(yùn)輸車輛的大小，用白灰劃出方格，運(yùn)送的填料按劃定的方格進(jìn)行堆放，然后推土機(jī)將運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)填料，按填筑的寬度以及預(yù)定的松鋪厚度進(jìn)行全幅均勻攤鋪，攤鋪過(guò)程中人工配合，對(duì)鋪設(shè)中出現(xiàn)粗集料窩集的現(xiàn)象進(jìn)行及時(shí)處理;為防止路基填筑完成后該地區(qū)常年風(fēng)沙對(duì)路基的侵蝕和保證路基邊緣的壓實(shí)質(zhì)量，每邊超填至少50cm。

（二）加強(qiáng)平面防護(hù)

平面防護(hù)是工程固沙與植物固沙相互結(jié)合，相輔相成的一種方案，通過(guò)設(shè)置重重防沙帶來(lái)減緩風(fēng)力，減少含沙量，從而降低風(fēng)沙活動(dòng)對(duì)鐵路的侵蝕。一般包括在防護(hù)區(qū)最外側(cè)設(shè)置直插式擋沙墻，嚴(yán)格遵照鐵路工程設(shè)計(jì)要求，埋設(shè)的尺寸符合鐵路路基受風(fēng)蝕，沙埋的覆蓋范圍。一般立柱長(zhǎng)3-4m，埋深1.5-2.5m，間距和外露部分視具體風(fēng)沙活動(dòng)的程度來(lái)定，中間還要安裝寬板起到防沙送風(fēng)的作用。其次，可以設(shè)置高立式阻沙柵欄或是高塑性防沙方格網(wǎng)，來(lái)增強(qiáng)阻沙效果。其他還包括在路基坡腳外20m設(shè)置植物平面防護(hù)。從灌溉條件和低下稅務(wù)高度，來(lái)選取適宜的植物種類，加強(qiáng)人工制備覆蓋率，在沙源密集和風(fēng)力較大的鐵路沿線，可以采用稀疏結(jié)構(gòu)林帶。因緊密結(jié)構(gòu)林帶的上下都很稠密，能夠有效限制中等風(fēng)速及以下的風(fēng)沙，提高防沙效果。稀疏結(jié)構(gòu)相比較通風(fēng)結(jié)構(gòu)林增強(qiáng)了防沙效果，也能夠避免林緣和林帶中高頻率的沙埋、風(fēng)蝕現(xiàn)象。鐵路固沙林帶的帶寬是一個(gè)受現(xiàn)實(shí)因素影響較大的問(wèn)題，甚至要根據(jù)自然現(xiàn)象和生態(tài)環(huán)境變化來(lái)適時(shí)、定期調(diào)整，最主要的影響因素就是當(dāng)?shù)亓鲃?dòng)沙地的變化規(guī)律和移動(dòng)速度，風(fēng)沙活動(dòng)的強(qiáng)度。

三、結(jié)語(yǔ)

鐵路工程風(fēng)沙活動(dòng)地區(qū)的路基防護(hù)工作是近年來(lái)鐵路工程事業(yè)的新突破，也是確保鐵路運(yùn)營(yíng)安全，加強(qiáng)鐵路路基穩(wěn)定性的重要環(huán)節(jié)。文章基于高寒沙漠風(fēng)沙地區(qū)鐵路路基穩(wěn)定性的影響因素展開論述，探討應(yīng)采取何種有效的防護(hù)措施，有效防治風(fēng)沙路段的鐵路路基，為促進(jìn)中東部地區(qū)連通西北地區(qū)的鐵路交通運(yùn)輸事業(yè)獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。

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