呼準(zhǔn)鄂鐵路風(fēng)沙路基防護(hù)與治沙措施探討

王信喜

一、前言

新建呼準(zhǔn)鄂鐵路位于鄂爾多斯高原，沿線地形高低起伏，多為半固定沙丘，少部為移動(dòng)沙丘。為降低鐵路沙害隱患，保證鐵路建成后順利運(yùn)營(yíng)，根據(jù)以往研究成果及建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，分析了風(fēng)沙地區(qū)鐵路路基沙害的特點(diǎn)，并總結(jié)新建呼準(zhǔn)鄂鐵路DK117+390～DK140+100段的路基防護(hù)設(shè)計(jì)及施工，為今后類似區(qū)域的鐵路施工提供了實(shí)例資料。

二、風(fēng)沙地區(qū)鐵路路基的沙害類型

風(fēng)沙地區(qū)鐵路路基的沙害類型主要為風(fēng)蝕和沙埋。

1.風(fēng)蝕

風(fēng)沙地區(qū)修筑的鐵路路基被風(fēng)蝕是鐵路路基沙害的普遍現(xiàn)象，特別是高填深挖路基段更為突出。坡面被風(fēng)蝕出凹槽，對(duì)路基本體造成危害，直接威脅鐵路運(yùn)行的安全與穩(wěn)定。風(fēng)蝕危害主要是由于路基邊坡直接受到風(fēng)力的影響，引起坡面沙粒的搬移，一般路基迎風(fēng)坡以吹蝕為主，背風(fēng)坡以掏蝕為主。風(fēng)蝕常使坡面被風(fēng)蝕出凹槽，嚴(yán)重者路基寬度不足，對(duì)路基本體造成危害，直接威脅鐵路運(yùn)行的安全與穩(wěn)定。

2.沙埋

沙埋是風(fēng)沙地區(qū)鐵路最普遍的一種危害方式。沙埋主要是由于風(fēng)沙流活動(dòng)和沙丘移動(dòng)造成的，輕則污染道砟，重則積砂掩埋道軌，造成列車脫軌事故。這種危害具有險(xiǎn)情時(shí)間短、難以預(yù)測(cè)的特點(diǎn)，對(duì)行車安全危害巨大。另外，沙埋對(duì)路基還有潛在危害，即預(yù)埋路基附屬排水措施，在多雨季節(jié)，由于排水不暢，流向路基則對(duì)路基造成沖刷，嚴(yán)重者還會(huì)造成路基坍塌。

風(fēng)沙流活動(dòng)對(duì)路堤而言，就是當(dāng)其在行進(jìn)過程中遇到路堤阻擋時(shí)，在迎風(fēng)側(cè)一定范圍內(nèi)貼地層，氣流有明顯的減速，當(dāng)氣流抬升翻過路堤面時(shí)，因氣流擴(kuò)散，背風(fēng)側(cè)風(fēng)速明顯降低，進(jìn)而使沙粒從氣流中脫離出來，造成沙埋危害。對(duì)路塹而言，則是當(dāng)風(fēng)沙流越過路塹時(shí)，產(chǎn)生渦旋作用，部位沙粒跌落下來形成積砂。

沙丘移動(dòng)就是沙丘在風(fēng)力的作用下，移向路基形成沙埋危害。

三、風(fēng)沙路基防護(hù)措施

標(biāo)段路基穿越了半固定和移動(dòng)沙地，風(fēng)沙地區(qū)路基防護(hù)包括工程防護(hù)措施與植物防護(hù)措施。

1.工程防護(hù)措施

（1）碎石土包坡

碎石土包坡就是將土與碎石按3：7的比例混合夯拍于路基坡面，厚度0.2m。一般適用于風(fēng)沙地區(qū)邊坡高度小于等于3.0m地段，碎石土應(yīng)平鋪于路基邊坡及坡腳（或者塹頂）外5.0m范圍內(nèi)。路堤地段設(shè)置M7.5水泥砂漿砌片石護(hù)肩，頂寬0.6m，高0.5m，頂面采用M7.5水泥砂漿勾縫并抹面。

（2）漿砌片石拱形骨架護(hù)坡

漿砌片石結(jié)構(gòu)緊密，耐久性能好，抗風(fēng)蝕和沖刷能力較強(qiáng)，拱形骨架內(nèi)種植沙柳等當(dāng)?shù)毓嗄荆Y(jié)合到一起治沙效果更為顯著。

①4m×3m拱形骨架護(hù)坡（一）：適用于路堤邊坡高度大于等于5m地段路堤坡面防護(hù)。骨架采用M7.5水泥砂漿砌片石砌筑，截水槽部分采用C25素混凝土預(yù)制塊砌筑。風(fēng)沙地區(qū)路基地段骨架內(nèi)鋪設(shè)0.2m厚的碎石土并種植沙柳等當(dāng)?shù)毓嗄尽?/p>

②4m×3m拱形骨架護(hù)坡（二）：適用于一般地區(qū)路塹邊坡及風(fēng)沙地區(qū)路塹邊坡防護(hù)。骨架采用M7.5水泥砂漿砌片石砌筑，截水槽部分采用C25素混凝土預(yù)制塊砌筑。風(fēng)沙地區(qū)路基路塹邊坡為粉細(xì)砂地段于骨架內(nèi)鋪設(shè)0.2m厚的碎石土并種植沙柳等當(dāng)?shù)毓嗄尽q頂邊坡外地層為粉細(xì)砂時(shí)，應(yīng)于塹頂外5.0m范圍內(nèi)鋪設(shè)0.2m厚的碎石土，碎石土應(yīng)于骨架護(hù)坡施工前夯填密實(shí)。

（3）路塹側(cè)溝積沙平臺(tái)

風(fēng)沙地區(qū)沙質(zhì)地層地段路塹側(cè)溝采用預(yù)制板側(cè)溝，側(cè)溝外側(cè)設(shè)置3～4m寬預(yù)制板積沙平臺(tái)。可有效防止邊坡上沙粒淤埋水溝、進(jìn)入道床。

2. 植物防護(hù)措施

（1） 邊坡種植灌木

在低邊坡地段，路堤邊坡防護(hù)至坡腳范圍，路塹邊坡防護(hù)至塹頂范圍，種植沙柳等當(dāng)?shù)毓嗄尽９嗄静贾眯问綖槊坊ㄐ危ň酁?.6m，每穴兩棵。

（2） 沿線綠化植樹

路基沿線采用內(nèi)灌外喬的綠化形式。靠近線路地帶栽種草、灌植物，遠(yuǎn)離線路地帶栽種灌木、喬木，形成立體復(fù)層的綠化帶。栽植喬木時(shí)，其成年樹高不高于旅客列車車窗下緣。

①沿線綠化基本標(biāo)準(zhǔn)

每側(cè)原則上種植四行

當(dāng)種植喬木時(shí)，株行間距2×2m，每行501株/km；

當(dāng)種植灌木時(shí)，穴行間距1×1m，每行1001穴/km（每穴4株）=4004株/km。

②綠化植樹布置形式

為貫徹內(nèi)灌外喬、立體栽植、美化環(huán)境的精神，結(jié)合鐵路用地寬度，沿線綠化植樹布置形式如下：

a 路堤2m護(hù)道上種植兩排灌木，穴行間距1×1m，交錯(cuò)種植。

排水溝外側(cè)至防護(hù)柵欄間以及防護(hù)柵欄至用地界間，種植兩排喬木（種植喬木應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)定），種植間距按上述要求。

b 路塹天溝內(nèi)側(cè)種植兩排灌木，穴行間距1×1m，交錯(cuò)種植。

天溝外側(cè)至防護(hù)柵欄間以及防護(hù)柵欄至用地界間，種植兩排喬木（種植喬木應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)定），種植間距按上述要求。

（3）植物防風(fēng)治沙體系

路基兩側(cè)設(shè)置植物防風(fēng)治沙體系，由防火帶、防護(hù)帶、阻沙帶、植被保護(hù)帶和圍欄構(gòu)成，適用于風(fēng)沙地區(qū)輕微、中等沙害地段。

①防火帶為路堤兩側(cè)坡腳和路塹兩側(cè)塹頂外各25m寬范圍，平鋪0.2m厚的碎石土防護(hù)。

②防護(hù)帶設(shè)置于防火帶外側(cè)，由平行于線路的寬林帶或窄林帶和種草帶組成，帶內(nèi)鋪設(shè)麥草方格沙障。輕微沙害地段主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)帶寬100m，設(shè)置窄林帶2道，種草帶1道；背風(fēng)向側(cè)帶寬50m，設(shè)置寬林帶1道。中等沙害地段主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)帶寬180m，設(shè)置窄林帶2道，種草帶2道，寬林帶1道；背風(fēng)向側(cè)帶寬100m設(shè)置，窄林帶2道，種草帶1道。每道窄林帶寬35m，每道寬林帶寬50m，每道種草帶寬30m。

③窄林帶或?qū)捔謳Ь鶠榧児嗄玖址雷o(hù)帶。灌木行距1.0m；穴距：輕微沙害地段0.8m(中等沙害地段0.65m)；每穴2株。造林?jǐn)?shù)量：輕微沙害地段主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)灌木180000株/km，背風(fēng)向側(cè)灌木127500株/km；中等沙害地段主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)灌木378462株/km，背風(fēng)向側(cè)灌木221540株/km。

④阻沙帶

于防護(hù)帶外側(cè)不小于25m處設(shè)置一行樹枝沙障阻沙。阻沙柵欄由一行樹枝條沙障及其兩側(cè)各1m范圍內(nèi)1×1m草方格沙障組成。

樹枝條沙障埋深d≥0.3m，立柱埋深D≥0.5m。上露高度C=1.0m；空隙段采用30%～50%。

一行阻沙柵欄材料數(shù)量：樹枝條：5.5～6.0kg/m。麥草：1.2kg/m。

⑤植被保護(hù)帶

于防護(hù)帶外側(cè)設(shè)置植被保護(hù)帶，輕微沙害地段主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)帶寬200m，背風(fēng)向側(cè)帶寬50m；中等沙害地段主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)帶寬300m，背風(fēng)向側(cè)帶寬100m；植被保護(hù)帶范圍內(nèi)禁止一切不合理的開墾、放牧、砍伐，保護(hù)沙面植被。

⑥草方格沙障

a 草方格沙障埋深0.15m，上露高度0.15～0.20m，尺寸為1.0×1.6（1.3）m。

b 草方格由主帶和副帶組成。在沙丘脊梁處，主帶與主導(dǎo)風(fēng)向垂直，其延伸到兩側(cè)的主帶宜向前微呈弧形。副帶與沙丘脊梁平行。

四、施工注意事項(xiàng)

1.工程防護(hù)措施施工注意事項(xiàng)

（1）漿砌片石施工前應(yīng)清刷坡面浮土，填補(bǔ)坑凹并拍實(shí)使坡面平整。

（2）石料應(yīng)選用質(zhì)地堅(jiān)硬、不易風(fēng)化、無裂紋，砌筑前將石料表面泥土沖洗干凈。

（3）漿砌片石施工時(shí)要求水泥砂漿飽滿，采用擠漿法、分段砌筑。

2.植物防護(hù)措施注意事項(xiàng)

（1）植物防護(hù)工程施工應(yīng)根據(jù)植物的特性，適時(shí)種植，避免在暴雨季節(jié)、大風(fēng)和高溫條件下施工，保證成活率。

（2）在防護(hù)未形成一定能力時(shí)，宜采取排水和覆蓋等臨時(shí)保護(hù)措施。

（3）草方格沙障宜在風(fēng)季之前施工，如發(fā)現(xiàn)沙障有破口，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，防止破口擴(kuò)大而發(fā)生舌狀沙埋。

五、結(jié)語

風(fēng)沙地區(qū)鐵路路基防護(hù)應(yīng)統(tǒng)籌兼顧，遵循風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律，采用固沙、阻沙等方面的措施，并結(jié)合工程措施治沙與植物防護(hù)措施治理相結(jié)合，對(duì)風(fēng)沙路基段進(jìn)行防護(hù)，最大限度改善風(fēng)沙地區(qū)鐵路沿線的生態(tài)環(huán)境，降低沙害對(duì)鐵路的影響。