淺談敦煌至格爾木鐵路風(fēng)沙地區(qū)選線

摘 要：通過識別鐵路所處地區(qū)地形地貌，分析沿線風(fēng)沙分布特征及其對鐵路的危害，提出了風(fēng)沙地區(qū)選線原則與工程設(shè)置方案，以保證鐵路運(yùn)營安全。

關(guān)鍵詞：風(fēng)沙 危害 選線 工程設(shè)置方案

中圖分類號：U212 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（c）-0031-02

新建敦煌至格爾木鐵路（以下簡稱敦格鐵路）位于甘肅省西北部酒泉市和青海省西部海西蒙古族藏族自治洲境內(nèi)，北起柳敦鐵路的敦煌站，沿G215國道溯黨河而上，經(jīng)阿克塞、肅北，翻越祁連山脈的當(dāng)金山進(jìn)入蘇干湖盆地，沿G215國道南行跨省界入青海省，翻越賽什騰山，經(jīng)魚卡、大柴旦，引入青藏鐵路西格段飲馬峽站，新建線路全長508.645 km；利用既有線152.2 km至格爾木。該鐵路是一條開發(fā)國土資源、促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和旅游開發(fā)、兼有填補(bǔ)區(qū)域路網(wǎng)空白、溝通蘭新和青藏兩大通道聯(lián)絡(luò)線作用，形成新疆、青海、西藏間便捷通道的客貨共線的區(qū)域鐵路干線。

線路由北向南通過祁連山北麓沖、洪積傾斜平原及祁連山山地兩大地貌單元。祁連山北麓山前沖、洪積傾斜平原可劃分為黨河沖積平原、鳴沙山北麓沖、洪積傾斜平原及鳴沙山、當(dāng)金山山間沖、洪積傾斜平原，庫姆塔格沙漠及當(dāng)金山山前沖洪積傾斜平原五個(gè)次級地貌單元；其中庫姆塔格沙漠地形波狀起伏，地表廣泛分布風(fēng)積沙，如圖1。

1 沿線風(fēng)沙分布及特征

敦格鐵路沿線部分地段地處內(nèi)陸干旱荒漠區(qū)，降雨稀少，植被稀疏，地表主要為細(xì)圓（角）礫土，部分段落地表分布粉、細(xì)砂層；主要表現(xiàn)為戈壁和沙漠化土地，局部段落還分布流動沙丘。

沿線風(fēng)沙地段包括流動沙丘、半固定沙丘、固定沙丘，其中沙害嚴(yán)重地段主要發(fā)育有格狀沙丘、沙丘鏈、新月形沙丘等，地表幾乎無植被。庫姆塔格沙漠東段，地表分布有流動沙地、流動沙丘及沙丘鏈；戈壁風(fēng)沙流頻繁發(fā)生，多在溝、坎處有積沙現(xiàn)象。

2 風(fēng)沙對鐵路工程的危害

由于沙的松散性和風(fēng)的吹蝕及搬運(yùn)作用，在大風(fēng)季節(jié)，戈壁及沙漠化土地易形成風(fēng)沙流，遇障礙物易堆積，對鐵路工程產(chǎn)生危害。風(fēng)沙對鐵路的危害主要表現(xiàn)為沙埋、風(fēng)蝕及磨蝕。

2.1 沙埋

線路兩側(cè)活動沙粒被大風(fēng)氣流揚(yáng)起并帶走，遇到路堤、道砟、軌枕等鐵路結(jié)構(gòu)物阻擋后大量沉落并堆積下來后掩埋鐵路，造成列車緩行或脫軌等重大行車事故。

2.2 風(fēng)蝕

路基遭受風(fēng)蝕將會出現(xiàn)削低、掏空和坍塌等現(xiàn)象。

2.3 磨蝕

氣流中沙粒具有較大能量，對機(jī)車、車輛及通訊設(shè)備進(jìn)行撞擊和磨蝕，甚至堵塞油眼，造成機(jī)件嚴(yán)重磨耗。

3 風(fēng)沙地區(qū)選線原則及工程設(shè)置方案

3.1 選線原則

（1）盡量選擇沙丘的邊緣地帶，這些地帶風(fēng)力較小，沙埋較輕，且常有潛水溢出，利于植物生長，沙丘易固定。

（2）宜選擇在沙丘中的河流兩岸和古河道及沙丘間的湖盆草灘通過，這些地帶地下水位較高，有利于固沙造林，防治沙害。

（3）當(dāng)通過延綿不斷沙丘的地區(qū)，應(yīng)盡量通過低矮沙丘，減少大量流沙對鐵路的危害。

（4）盡量不通過半固定沙丘的下風(fēng)側(cè)，避免沙體移動掩埋鐵路；施工過程中應(yīng)避免破壞植被，以免沙丘復(fù)活。

（5）線路走向應(yīng)盡量與當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向平行，可大幅度減少沙埋、吹蝕等對鐵路工程的危害。

3.2 線路方案比選

在項(xiàng)目可行性研究階段，為盡量繞避不良地質(zhì)，確保工程可靠性，進(jìn)行了穿越沙山溝最小圓曲線半徑方案的研究，比選了1600 m、1200 m和800 m三個(gè)最小圓曲線半徑方案。經(jīng)比選，最小圓曲線半徑1600 m方案需設(shè)置1920 m隧道穿越沙梁，工程實(shí)施難度很大，予以舍棄；800 m方案與1200 m方案地質(zhì)條件、工程設(shè)置及投資相當(dāng)，但采用小半徑更有利于繞避其間砂害嚴(yán)重地段，本次對800 m方案與1200 m方案進(jìn)行了加深研究。

（1）最小圓曲線半徑1200 m方案。

沙山溝內(nèi)國道走行于溝東側(cè)，為避免鐵路建設(shè)引起公路改移工程，線路基本位于公路西側(cè)。因采用1200 m較大半徑無法于溝谷曲折、狹窄處與地形相適應(yīng)，故部分橋墩布設(shè)于沙丘上。比較范圍內(nèi)線路全長12.59 km，橋梁長10.724 km。

（2）最小圓曲線半徑800 m方案。

采用800 m半徑后，線位的選擇更為靈活，對地形適應(yīng)性更強(qiáng)。為盡量遠(yuǎn)離砂害嚴(yán)重地段，線路于沙山溝入口處跨越公路于其東側(cè)前行；后為避免公路改移及光纜遷改，再于DIK80+928處上跨公路于其西側(cè)前行，DIK84+000附近采用800 m小半徑后，線路可于沙丘前方通過；進(jìn)入寬谷區(qū)后，線位與DK方案基本相同。比較范圍內(nèi)線路全長13.02 km，橋梁長10.724 km。（圖2）

（3）方案比選。

①從線路平面條件方面分析。

1200 m方案設(shè)計(jì)行車速度可達(dá)140 km/h，優(yōu)于800 m方案的120 km/h；且采用大半徑后線路更為順直，輪軌作用力減小，比較范圍內(nèi)1200 m方案較800m方案線路短425 m。

由上可知，1200 m方案線路平面條件更優(yōu)。

②從工程地質(zhì)條件方面分析。

兩方案均走行于庫姆塔格沙漠東段的沙山溝溝谷內(nèi)，受沙漠影響，沙山溝內(nèi)風(fēng)積沙較發(fā)育，為該段主要工程地質(zhì)問題。兩方案通過地段的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件等地質(zhì)條件均相同，不控制線路方案的選擇，僅風(fēng)沙的分布段落及危害程度為影響線路方案選擇的工程地質(zhì)問題，現(xiàn)對各方案通過的風(fēng)沙類型的分布段落及危害程度列表如表1。

通過統(tǒng)計(jì)表分析可知，雖1200 m方案通過砂害段落總長度比800 m方案短338 m。但1200 m方案通過嚴(yán)重砂害段落比800 m方案長510 m。因此總體比較，1200 m方案較800 m方案工程地質(zhì)條件略差。

③從工程實(shí)施社會影響方面分析。

800 m方案為優(yōu)化工程地質(zhì)條件，盡量遠(yuǎn)離砂害嚴(yán)重地段，而多次跨越公路、管線。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，與公路交叉3次，與天然氣管道交叉6次，改遷35 kV電力線7處，110 kV電力線6處。

1200 m方案經(jīng)統(tǒng)計(jì)，與公路交叉1次，與天然氣管道交叉4次，改遷35 kV電力線2處，110 kV電力線4處。

通過統(tǒng)計(jì)可知，1200 m方案與公路、管線交叉干擾及電力線遷改少，工程實(shí)施社會影響小。

④從橋梁布置難易度方面分析。

本次設(shè)計(jì)，與公路、天然氣管道交叉時(shí)按照避免改移、原位立交的橋梁布置原則，當(dāng)交叉角度過小時(shí)采用特殊結(jié)構(gòu)。

1200 m方案與公路、管線交叉干擾小，因此橋梁布置難度較800 m方案小。

⑤從工程經(jīng)濟(jì)方面分析（表2）。

1200 m方案線路長度短、電力遷改工程小，橋梁特殊結(jié)構(gòu)少，故工程投資較800 m方案少1294.4萬元。

⑥綜合比選及推薦意見。

1200 m方案雖工程地質(zhì)條件略差，但是其線路平面條件優(yōu)、工程實(shí)施社會影響小、橋梁布置難度小、工程投資省，綜合優(yōu)勢明顯。

3.3 風(fēng)沙防護(hù)工程

線路經(jīng)過小段落風(fēng)沙地段以路基通過；在穿行庫姆塔格沙漠段，線路以沙山溝特大橋通過，降低了風(fēng)沙對鐵路的危害。

本線石料來源困難，路基風(fēng)沙防護(hù)應(yīng)謹(jǐn)慎采用石方格平面固沙措施，有條件時(shí)可采取粗粒料壓沙或固化劑固沙措施。風(fēng)沙流危害較嚴(yán)重地段，補(bǔ)充設(shè)置高立式、中立式沙障阻沙措施，最大限度的防止風(fēng)沙危害。

沙山溝特大橋地處風(fēng)集沙地區(qū)，設(shè)置的涵洞宜適當(dāng)放大孔徑，以免風(fēng)沙堵塞涵洞。

4 結(jié)論

鐵路風(fēng)沙地區(qū)選線及防護(hù)工程的設(shè)計(jì)要緊密結(jié)合諸多因素，結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ痰刭|(zhì)情況、自然環(huán)境及風(fēng)沙類型選定合適的防護(hù)措施，不能單一孤立地采用一種防護(hù)措施。

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①作者簡介：羅勁文，女，助理工程師，現(xiàn)從事選線設(shè)計(jì)。