新兗線K22-K35沿線沙害治理措施研究

呂曉星

（中國鐵路鄭州局集團(tuán)有限公司新鄉(xiāng)橋工段，河南 新鄉(xiāng) 453000）

1 引言

新兗線西起河南新鄉(xiāng)，東至山東兗州，是我國晉煤外運(yùn)的重要通道。新兗線走向自西向東，約自K22+500處進(jìn)入河南省延津縣境內(nèi)。

延津縣地處河南省北部 ，屬黃河沖積平原。由于黃河在歷史上多次決口、改道，在延津縣境內(nèi)產(chǎn)生了豐富的沙質(zhì)沉積物。這些沉積物在地質(zhì)作用下，在延津縣境內(nèi)形成了一條東北—西南走向的沙帶[1]，奠定了延津縣總的地貌格局，經(jīng)后期自然和人為因素的影響，形成了現(xiàn)代起伏和緩、崗?fù)菹嚅g的地貌結(jié)構(gòu)。

延津縣境內(nèi)的沙源主要為點(diǎn)片狀流動(dòng)沙地、半固定和固定沙壟、緩起伏波狀沙地、平沙地[2]。沙源在風(fēng)力作用下向鐵路方向輸送沙物質(zhì)，其中以新兗線K22-K35沿線的沙害較為嚴(yán)重。

2 新兗線K22-K35沿線沙害形式及危害

2.1 新兗線K22-K35沿線沙害形式

2.1.1 風(fēng)積沙埋

地表細(xì)沙被風(fēng)搬運(yùn)至別處沉積的現(xiàn)象稱為風(fēng)積沙埋，其常見的形式為片狀、堆狀、蛇狀沙埋。新兗線K22-K35沙害的主要表現(xiàn)形式為片狀沙埋。流動(dòng)沙物質(zhì)在大風(fēng)作用下向線路方向移動(dòng)，遇鐵路路基邊坡、封閉網(wǎng)、線路等阻擋而停滯，造成大量散沙堆狀壓埋。堆狀沙埋移動(dòng)速度較慢，對(duì)線路運(yùn)營安全干擾較小。蛇狀沙埋在風(fēng)速較大時(shí)對(duì)行車安全危害較大。

2.1.2 風(fēng)蝕沙埋

風(fēng)蝕沙埋是風(fēng)沙地區(qū)鐵路面臨的最嚴(yán)重的沙害之一，會(huì)給鐵路的運(yùn)營帶來較大困難。當(dāng)風(fēng)向與線路平行時(shí)，路基兩側(cè)邊坡同時(shí)產(chǎn)生風(fēng)蝕和堆積；當(dāng)風(fēng)向與線路垂直時(shí)，迎風(fēng)側(cè)路基風(fēng)蝕較嚴(yán)重，多產(chǎn)生掏蝕現(xiàn)象，沙物質(zhì)在迎風(fēng)側(cè)道床邊坡范圍內(nèi)沉積，產(chǎn)生風(fēng)蝕沙埋現(xiàn)象。

2.1.3 磨蝕

風(fēng)沙流在越過鐵路范圍時(shí)，氣流中的沙物質(zhì)對(duì)鐵路接觸網(wǎng)、信號(hào)燈等設(shè)備造成磨蝕；降落在鋼軌上的沙粒在列車荷載作用下對(duì)鋼軌形成磨蝕，降低鋼軌的使用壽命。

2.2 新兗線K22-K35沿線沙害危害

2.2.1 風(fēng)蝕路基

路基填土在風(fēng)力作用下易被吹出，在路基邊坡及路肩等部位形成風(fēng)蝕坑，導(dǎo)致路基寬度不夠，強(qiáng)度降低，在列車振動(dòng)作用下，軌道形位難以保持，影響行車安全。

2.2.2 線路附近積沙

風(fēng)沙流在越過鐵路的過程中被鐵路設(shè)備阻滯，裹挾在風(fēng)沙流中的沙物質(zhì)在鐵路線路附件沉積。沙粒在列車荷載的振動(dòng)作用下被震動(dòng)至道床底部，使道床因臟污、板結(jié)等原因失去彈性。

2.2.3 淤塞排水溝

風(fēng)沙流中的沙物質(zhì)及線路附近的流動(dòng)沙丘在大風(fēng)作用下向線路方向移動(dòng)的過程中，因遇排水溝的阻擋而停滯，沙物質(zhì)在排水溝內(nèi)大量積聚，造成線路兩側(cè)排水不暢。

3 國內(nèi)鐵路沿線沙害主要治理措施

3.1 工程固沙

國內(nèi)鐵路沙害治理措施主要分為工程固沙、植物固沙和綜合防治措施[3][4]。工程固沙常用的材料有卵石、柴草、尼龍網(wǎng)等。鐵路工程沙害防治中常用的工程固沙措施有高立式沙障、半隱蔽沙障、隱蔽沙障等。

3.2 植物固沙

植物的根系能固定流沙，有利于沙層中有機(jī)質(zhì)的積累，促進(jìn)松散沙面結(jié)皮及地帶性土壤的形成。植物固沙措施既能防風(fēng)固沙，又能為資源匱乏的沙害地區(qū)提供燃料、飼料、藥材等，是沙害防治的最根本措施，植物固沙措施中常用的措施有種植草本植物、栽植低矮灌木、喬木等。

3.3 綜合治理

綜合治理措施是指通過工程、植物等不同措施的相互結(jié)合及合理搭配，實(shí)現(xiàn)減輕直至消除沙害的目的。鐵路風(fēng)沙災(zāi)害防治工程中常用的綜合治理措施主要有：工程固沙中固沙、阻沙、輸沙、導(dǎo)沙等措施在同一防護(hù)體系中的搭配；植物固沙中草本植物、低矮灌木與高大喬木的搭配；工程固沙、植物固沙措施在防護(hù)體系的不同階段、不同區(qū)域的組合等。

4 新兗線K22-K35沿線沙害治理措施

新兗線K22-K35沿線沙害對(duì)線路危害程度不一，沙害形式各異，沙害區(qū)域的植被條件差別較大，因此無法實(shí)施統(tǒng)一的沙害治理措施，而是應(yīng)在調(diào)查研究沿線各沙害區(qū)域表現(xiàn)形式、危害程度及植被生長情況的基礎(chǔ)上實(shí)施有效的沙害治理措施[5]。

4.1 植物治理

新兗線K22-K35地勢平緩，線路近處生長有一年或多年生植物，植被覆蓋度較高，僅在植物植株或群落之間有小片裸露沙地的區(qū)域。由于沙地干沙層表面均已形成結(jié)皮，在植物的防護(hù)作用下，沙害對(duì)線路的危害程度較弱[5]。

針對(duì)這種類型的沙害，線路近處植被生長良好且蓋度較高，具有一定的防風(fēng)固沙能力，沙害程度較弱但存在加重的可能，需采取一定的治理措施。該類型的沙害區(qū)段的植被具備自行更新復(fù)壯的能力，只需在線路遠(yuǎn)處及近處采取撒播草籽、栽植幼苗的方式，即可在短時(shí)間內(nèi)形成有效的植物防護(hù)體系。

4.2 工程治理

新兗線K22-K35沿線部分區(qū)段附近分布有固定沙丘、沙地，且線路遠(yuǎn)處不存在外部沙源。固定沙地、沙丘上生長的植被多為草本植物，在枝葉枯萎后其防風(fēng)固沙能力大幅降低，植物種籽不易在沙面上固定及萌發(fā)，沙害程度有嚴(yán)重的趨勢。固定沙丘、沙地的裸露部分容易在大風(fēng)天氣條件下就地起沙形成風(fēng)沙流，沙物質(zhì)被裹挾至線路范圍內(nèi)造成鐵路沙害[5]。

針對(duì)這種類型的沙害，需實(shí)施工程措施，為原本植被條件較好的固定沙丘、沙地提供更加穩(wěn)定的環(huán)境，幫助植被自我復(fù)壯。由于固定沙丘、沙地上生長有草本植物，草方格沙障施工較困難，因此可以采用鋪設(shè)尼龍格狀防沙網(wǎng)的治理措施，為植物的更新復(fù)壯創(chuàng)造條件，達(dá)到長期治理沙害的目的。

4.3 綜合治理

新兗線K22-K35沿線部分區(qū)段分布有半流動(dòng)沙丘、沙地，植被覆蓋率不高且呈繼續(xù)衰弱的趨勢。由于這些區(qū)段風(fēng)沙流活動(dòng)較強(qiáng)，危害程度較大，單純的依靠植物或工程治理措施難以達(dá)到快速控制沙害的目的，因此決定在治理難度較大、單一治理措施難以快速見效的區(qū)段實(shí)施綜合治理措施。

4.3.1 草方格沙障與植物措施相結(jié)合

新兗線K22-K35沿線部分區(qū)域原本植被覆蓋度較高，沿線線路附近生長有一年生草本植物及半灌木，沙害程度較低。因線路附近居民破壞固定沙丘，導(dǎo)致固定沙丘演變成裸露沙地，在大風(fēng)作用下，沙物質(zhì)被輸送至線路范圍內(nèi)。因線路遠(yuǎn)處沒有外在沙源，具備植被快速恢復(fù)的條件，遂決定在該類型的沙害區(qū)域?qū)嵤┎莘礁裆痴吓c植物治理措施相結(jié)合的綜合治理措施。

4.3.2 格狀防沙網(wǎng)與植物措施相結(jié)合

新兗線K22-K35沿線部分沙害區(qū)域沙地較密實(shí)，植被覆蓋度相對(duì)裸露沙地較高，但由于植物群落物種單一，自我更新復(fù)壯能力較差，附近居民不合理的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)使植被逐漸退化，裸露的沙物質(zhì)即會(huì)對(duì)線路的運(yùn)營安全形成危害。針對(duì)該類型的沙害區(qū)域，由于沙地較密實(shí)，且沙地上仍有稀疏植被，麥草、稻草秸稈在鋪設(shè)時(shí)容易折斷，因此決定在該類型的沙害區(qū)域?qū)嵤┠猃埜駹罘郎尘W(wǎng)與植物措施結(jié)合的綜合治理措施。

5 結(jié)語

1）新兗線K22-K35沿線沙害類型主要為片狀、堆狀、風(fēng)蝕沙埋，沿線片狀沙埋較普遍，風(fēng)蝕沙埋主要發(fā)生在路基邊坡及路肩范圍內(nèi)。

2）新兗線K22-K35沿線沙害對(duì)線路的危害主要表現(xiàn)為風(fēng)蝕路基、線路附近積沙、淤塞排水溝，線路附近積沙及淤塞排水溝容易導(dǎo)致車間、班組養(yǎng)護(hù)維修工作量增加。

3）新兗線K22-K35沿線沙害治理措施按表現(xiàn)形式、危害程度、植被條件分為植物治理、工程治理、綜合治理措施。