巴新鐵路風(fēng)沙路基防治對(duì)策

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300142)

1 項(xiàng)目概況

新建巴彥烏拉—新邱地方鐵路位于內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟、赤峰市、通遼市和遼寧省阜新市境內(nèi)。線路起于錫林郭勒盟西烏珠穆沁旗春成集團(tuán)吉林郭勒煤田礦區(qū)附近，向南經(jīng)林西縣、巴林右旗、翁牛特旗、敖漢旗、奈曼旗、庫(kù)倫旗、阜新市的阜新蒙古族自治縣，接入既有新義線新邱站，線路全長(zhǎng)487 km。其中風(fēng)沙路基128.863 km，占整條線路總長(zhǎng)的26.5%，因此風(fēng)沙地段路基的防護(hù)治理是全線路基設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

2 風(fēng)沙地段地質(zhì)特征

2.1 自然特征

1)地形地貌。線路于奈曼(DK130+000)至西拉木倫河(DK270+000)間線路穿越科爾沁沙地，科爾沁沙地位于赤峰市境內(nèi)，總面積達(dá)5.1萬(wàn)km2，是我國(guó)四大沙地中面積最大的沙地。2)水系及河流。奈曼(DK130+000)至西拉木倫河(DK270+000)段主要河流有西拉木倫河和查干木倫河。3)氣象特征。線路所經(jīng)地區(qū)為中溫帶亞干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，冬長(zhǎng)夏短，氣候干燥，春季干旱多大風(fēng)，夏季溫?zé)岫嘤辏锛緵鏊┰纾韭L(zhǎng)寒冷冰雪茫茫。區(qū)內(nèi)降水量小且集中，蒸發(fā)量大，蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量。

2.2 沿線風(fēng)沙特征

沙區(qū)內(nèi)全年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槎杭镜腤NW及W風(fēng)，沙丘移動(dòng)的方向?yàn)镋SE，移動(dòng)速度年移動(dòng)量約為5 m，最大移動(dòng)量可達(dá)30 m～40 m。受主導(dǎo)風(fēng)向控制，沙丘大致呈西北—東南向排列，沙丘一般高約2 m～6 m，局部達(dá)10余米～30余米。半固定沙丘呈斑點(diǎn)狀散布在固定沙丘之間，大部分是固定沙丘上的植被遭受破壞后形成，半固定沙丘由于受風(fēng)力作用較強(qiáng)，出現(xiàn)了裸露的沙面，宏觀覆蓋率約10%～70%不等。沙丘含水量經(jīng)取樣試驗(yàn)，表層0.05 m～0.3 m范圍內(nèi)為干燥帶，干燥帶以下5.0范圍內(nèi)，一般含水量在2.0%～5.0%之間，由上至下遞增，僅在個(gè)別地段含水量低于2.0%。由于沙丘有一定的含水量，丘間低地地下水位埋藏較淺，年降水量較大，有利于植物生長(zhǎng)，防護(hù)治理可取得較好的效果。

3 風(fēng)沙防治路基主要設(shè)計(jì)原則

3.1 主要設(shè)計(jì)原則確定依據(jù)

1)鐵道部TB 10035-2006鐵路特殊路基設(shè)計(jì)規(guī)范。2)鐵道部TB 10001-2005鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范制定設(shè)計(jì)原則。

3.2 主要設(shè)計(jì)原則

1)路基兩側(cè)防風(fēng)治沙體系。

路基兩側(cè)防風(fēng)治沙體系應(yīng)自路堤坡腳(或塹頂)外依序設(shè)置防火帶、防護(hù)林帶、阻沙帶、圍欄。主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)與線路大里程方向夾角小于45°時(shí)，線路兩側(cè)均按照迎主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)考慮。若“斑塊”超出防護(hù)范圍，則將“斑塊”按照要求全部進(jìn)行治理。

a.流動(dòng)沙丘密集分布段落。

流動(dòng)沙丘高、危害大的地段，迎主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)體系寬度共計(jì)312 m，背主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)體系寬度共計(jì)100 m。

根據(jù)專家提出“對(duì)流動(dòng)沙丘高、危害大的地段可適當(dāng)加寬設(shè)防范圍”的意見(jiàn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，按照《鐵路特殊路基設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的植物防沙措施林帶寬度、林帶間空地寬度、高立式沙障寬度，計(jì)算出防護(hù)寬度為312 m。具體說(shuō)明如下:

迎主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)自防火帶外依次設(shè)置4道寬40 m的防護(hù)林帶，防護(hù)林帶由草方格及灌木構(gòu)成，林帶間距20 m內(nèi)撒草籽防護(hù);最外側(cè)防護(hù)林帶50 m外設(shè)置5排高立式沙障，沙障與最外側(cè)林帶間50 m范圍內(nèi)撒草籽防護(hù)。背主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)自坡腳(或塹頂)10 m外依次設(shè)置1道寬40 m、1道寬30 m的防護(hù)林帶，防護(hù)林帶由草方格及灌木構(gòu)成，坡腳(或塹頂)外10 m范圍內(nèi)及林帶間距20 m內(nèi)撒草籽防護(hù)。

此項(xiàng)措施主要針對(duì)流動(dòng)沙丘高、危害大的段落:響水河和西拉木倫河之間(DK262+500～DK267+100)。

一般地段，迎主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)體系寬度共計(jì)118 m，背主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)體系寬度共計(jì)50 m。

根據(jù)專家提出“重點(diǎn)地段迎風(fēng)側(cè)按100 m、背風(fēng)側(cè)按50 m的寬度考慮設(shè)防”的意見(jiàn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，按照《鐵路特殊路基設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的植物防沙措施林帶寬度、林帶間空地寬度、高立式沙障寬度，計(jì)算出防護(hù)寬度為118 m。具體說(shuō)明如下:

迎主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)自防火帶外依次設(shè)置2道寬30 m的防護(hù)林帶，防護(hù)林帶由草方格及灌木構(gòu)成，林帶間距20 m內(nèi)撒草籽防護(hù);最外側(cè)防護(hù)林帶20 m外設(shè)置2排高立式沙障，沙障與最外側(cè)林帶間20 m范圍內(nèi)撒草籽防護(hù)。背主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)自坡腳(或塹頂)10 m外設(shè)置1道寬40 m的防護(hù)林帶，防護(hù)林帶由草方格及灌木構(gòu)成，坡腳(或塹頂)10 m內(nèi)撒草籽防護(hù)。

b.流動(dòng)沙丘零星分布地段(即流動(dòng)沙丘呈現(xiàn)斑塊狀)。

風(fēng)沙危害嚴(yán)重地段迎主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)100 m范圍內(nèi)的“斑塊”采取草方格沙障結(jié)合灌木防護(hù)，背主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)50 m范圍內(nèi)的“斑塊”采用草方格沙障結(jié)合灌木防護(hù)。

風(fēng)沙危害中等及輕微地段迎主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)50 m范圍內(nèi)的“斑塊”采取草方格沙障結(jié)合灌木防護(hù)，背主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)30 m范圍內(nèi)的“斑塊”采用草方格沙障結(jié)合灌木防護(hù)。

c.半固定沙丘。

路堤填高小于2.5 m及路塹，迎主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)體系寬度共計(jì)60 m，背主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)體系寬度共計(jì)30 m。

自防火帶外設(shè)置1道寬40 m的防護(hù)林帶，防護(hù)林帶由草方格及灌木構(gòu)成，防護(hù)林帶10 m外設(shè)置積沙溝及擋沙堤。背主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)自坡腳(或塹頂)設(shè)置1道寬30 m的防護(hù)林帶，防護(hù)林帶由草方格及灌木構(gòu)成。

路堤填高大于2.5 m，迎主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)體系寬度共計(jì)50 m，背主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)體系寬度共計(jì)30 m。

自防火帶外設(shè)置1道寬40 m的防護(hù)林帶，防護(hù)林帶由草方格及灌木構(gòu)成。背主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)自坡腳(或塹頂)設(shè)置1道寬30 m的防護(hù)林帶，防護(hù)林帶由草方格及灌木構(gòu)成。

d.固定沙丘及固定平沙地。

路堤填高小于2.5 m及路塹地段，迎主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)體系寬度共計(jì)50 m，背主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)防護(hù)體系寬度共計(jì)30 m。

自防火帶外設(shè)置2道寬20 m的防護(hù)林帶，距離線位近的第一道防護(hù)林帶內(nèi)種植灌木，第二道防護(hù)林種植喬木及灌木。背主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)自坡腳(或塹頂)設(shè)置1道寬30 m的防護(hù)林帶，防護(hù)林帶由灌木構(gòu)成。

路堤填高大于2.5 m的地段不再單獨(dú)設(shè)置防沙體系。

e.施工破壞段落。

采用草方格內(nèi)撒草籽防護(hù)。

2)圍欄。

防護(hù)體系外側(cè)設(shè)一道鋼絲網(wǎng)片式圍欄。

3)植物選擇。

本次設(shè)計(jì)共選擇灌木8種，喬木2種。灌木為:花棒，黃柳，小葉錦雞，檸條，羊柴，沙打旺，沙蒿，沙米。喬木為:樟子松，榆樹(shù)。

喬木:每坑種植1株;灌木:每坑種植2株;撒草籽:20 kg/畝。

4 對(duì)巴新線風(fēng)沙防治的建議和措施

1)由于風(fēng)沙地區(qū)植被和地表生態(tài)系統(tǒng)非常脆弱，不宜多次施工，防風(fēng)治沙防護(hù)體系(不含路基本體)建議在巴新線一期工程中結(jié)合二期工程統(tǒng)籌考慮。否則在增二線時(shí)再次施工將會(huì)破壞一期工程的治沙體系，造成工程浪費(fèi)，運(yùn)營(yíng)安全存在隱患。2)阻固并舉、防治結(jié)合。巴新線的防風(fēng)治沙設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，尤其是當(dāng)?shù)氐慕涤炅看笥?50 mm的實(shí)際條件，采用以植物防沙為主、工程治沙為輔的原則，植物應(yīng)以灌木為主。原施工圖設(shè)計(jì)中設(shè)置的防火帶、植物防護(hù)帶、植被保護(hù)帶、圍欄等措施基本合理，但可結(jié)合工程實(shí)際按以下原則優(yōu)化和調(diào)整:防風(fēng)治沙體系可按禁牧育草帶(阻、固)→防風(fēng)阻沙帶(阻)→草障植物帶(固)→固沙防火帶實(shí)施(固)設(shè)置。禁牧育草帶外側(cè)設(shè)鐵刺?hào)艡冢瑬艡谝詢?nèi)設(shè)高立式沙障，沙障內(nèi)側(cè)設(shè)置土工防沙方格固沙育草(當(dāng)外側(cè)風(fēng)沙掩埋時(shí)可上提土工方格循環(huán)利用);防風(fēng)阻沙帶應(yīng)根據(jù)路段地形地貌及風(fēng)量大小，優(yōu)化造林寬度及種類，除了采用灌、草混種外，并盡量結(jié)合氣候特點(diǎn)試種喬木，形成立體防沙屏障，在風(fēng)沙大的路段可考慮設(shè)置雙道阻沙帶;由于本地麥草較便宜，建議固沙措施以麥草方格為主。鐵路兩側(cè)固沙防火帶可與養(yǎng)護(hù)便道結(jié)合并適當(dāng)減小寬度，與草障植物隔斷帶相連，應(yīng)就近選擇河卵石、碎石等防火材料鋪設(shè)。3)優(yōu)化設(shè)計(jì)、靈活創(chuàng)新。a.樹(shù)種選擇可考慮一些具有經(jīng)濟(jì)性的治沙植物，嚴(yán)重風(fēng)沙地區(qū)阻沙前沿種植花棒、檸條，固沙帶可種植經(jīng)濟(jì)性的沙柳、沙棗、文冠果等。各種植物的選擇應(yīng)與當(dāng)?shù)貧夂蚣吧L(zhǎng)條件相適應(yīng)，必要時(shí)進(jìn)行一些種植試驗(yàn)。b.有針對(duì)性的優(yōu)化防火帶設(shè)計(jì)，尤其在沒(méi)有與公路交叉或并行地段可結(jié)合日后的養(yǎng)護(hù)維修便道統(tǒng)一設(shè)計(jì)，減小防火帶寬度或取消防火帶，可只在與公路交叉或并行地段設(shè)置防火帶。c.草障植物帶每間隔100 m，應(yīng)設(shè)計(jì)一道10 m寬隔離防火帶，以防止火災(zāi)時(shí)蔓延，同時(shí)本隔離防火帶可用作二線取土行車通道。d.草障植物帶中移栽的灌木，盡量采用多種本地植物混種，避免發(fā)生病蟲(chóng)害。e.阻沙帶原設(shè)計(jì)設(shè)置在固沙帶和植物保護(hù)帶之間，建議同鐵刺圍欄同時(shí)設(shè)在最前沿。f.草方格可改為1 m×1 m，灌木只能在草方格中間栽種。g.后續(xù)增二線工程施工時(shí)應(yīng)使包邊土與風(fēng)沙段路基同時(shí)填筑、分層壓實(shí)。h.風(fēng)沙治理施工圖審查時(shí)，建議邀請(qǐng)有關(guān)業(yè)內(nèi)單位及相關(guān)維護(hù)管理實(shí)施單位專家到場(chǎng)指導(dǎo)、審定。4)路塹挖方地段盡量留出積沙平臺(tái)，有條件時(shí)留出足夠?qū)挾鹊那迳惩ǖ溃绕湓趪?yán)重風(fēng)沙地段，必須將至少一側(cè)積沙平臺(tái)設(shè)計(jì)成不小于4.0 m寬，以便在積沙嚴(yán)重時(shí)順利清沙。5)盡早實(shí)施路基本體以外的防風(fēng)治沙措施，給植物生長(zhǎng)留出時(shí)間，以便在運(yùn)營(yíng)時(shí)植物起到很好的阻沙、固沙效果。6)進(jìn)行植物固沙，特別是栽植灌木時(shí)，要結(jié)合天氣選擇在雨季進(jìn)行栽植，必要時(shí)在地下水位較高地段每500 m打簡(jiǎn)易井一眼，提水澆灌灌木，以保證灌木的成活率。7)固沙措施采用草方格和土工防沙網(wǎng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較確定，對(duì)風(fēng)沙嚴(yán)重地段還要采取前沿阻沙措施，采用高立式土工網(wǎng)阻沙障或樹(shù)枝沙障進(jìn)行阻沙。8)對(duì)于路堤邊坡沒(méi)有設(shè)計(jì)拱形骨架防護(hù)段落，建議采取硬化路肩措施，以防風(fēng)蝕、雨水沖刷路肩。9)對(duì)段落較短的零星風(fēng)沙路基，可采用草方格或土工網(wǎng)沙障進(jìn)行工程防沙的措施，風(fēng)沙固定后，天然植被就會(huì)自然長(zhǎng)成。10)巴新線一期工程明年即將通車運(yùn)營(yíng)，考慮到風(fēng)沙地區(qū)植被和地表非常脆弱，建議目前應(yīng)盡早封閉防護(hù)林帶和植被保護(hù)帶，防止人、畜破壞已經(jīng)相當(dāng)脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，為明年運(yùn)營(yíng)奠定良好的環(huán)境基礎(chǔ)。

5 結(jié)語(yǔ)

風(fēng)沙環(huán)境治理應(yīng)按近期和遠(yuǎn)期相結(jié)合的原則，近期目標(biāo)以工程防沙措施為主，遠(yuǎn)期目標(biāo)以植物防沙措施為主。

永臨結(jié)合防沙體系中，工程防沙是先導(dǎo)，先利用工程措施將流沙固定，再進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。

近期圍封防沙與遠(yuǎn)期治沙防護(hù)相結(jié)合、建路與防治同步施工，植物防沙與工程防沙相結(jié)合、防護(hù)帶與運(yùn)營(yíng)維修便道永久性和臨時(shí)性相結(jié)合的綜合治理措施。

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