呼準鄂鐵路風沙路基防護與治沙措施探討

王信喜

一、前言

新建呼準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，少部為移動沙丘。為降低鐵路沙害隱患，保證鐵路建成后順利運營，根據以往研究成果及建設經驗，分析了風沙地區鐵路路基沙害的特點，并總結新建呼準鄂鐵路DK117+390～DK140+100段的路基防護設計及施工，為今后類似區域的鐵路施工提供了實例資料。

二、風沙地區鐵路路基的沙害類型

風沙地區鐵路路基的沙害類型主要為風蝕和沙埋。

1.風蝕

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

2.沙埋

沙埋是風沙地區鐵路最普遍的一種危害方式。沙埋主要是由于風沙流活動和沙丘移動造成的，輕則污染道砟，重則積砂掩埋道軌，造成列車脫軌事故。這種危害具有險情時間短、難以預測的特點，對行車安全危害巨大。另外，沙埋對路基還有潛在危害，即預埋路基附屬排水措施，在多雨季節，由于排水不暢，流向路基則對路基造成沖刷，嚴重者還會造成路基坍塌。

風沙流活動對路堤而言，就是當其在行進過程中遇到路堤阻擋時，在迎風側一定范圍內貼地層，氣流有明顯的減速，當氣流抬升翻過路堤面時，因氣流擴散，背風側風速明顯降低，進而使沙粒從氣流中脫離出來，造成沙埋危害。對路塹而言，則是當風沙流越過路塹時，產生渦旋作用，部位沙粒跌落下來形成積砂。

沙丘移動就是沙丘在風力的作用下，移向路基形成沙埋危害。

三、風沙路基防護措施

標段路基穿越了半固定和移動沙地，風沙地區路基防護包括工程防護措施與植物防護措施。

1.工程防護措施

（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。一般適用于風沙地區邊坡高度小于等于3.0m地段，碎石土應平鋪于路基邊坡及坡腳（或者塹頂）外5.0m范圍內。路堤地段設置M7.5水泥砂漿砌片石護肩，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坡

漿砌片石結構緊密，耐久性能好，抗風蝕和沖刷能力較強，拱形骨架內種植沙柳等當地灌木，結合到一起治沙效果更為顯著。

①4m×3m拱形骨架護坡（一）：適用于路堤邊坡高度大于等于5m地段路堤坡面防護。骨架采用M7.5水泥砂漿砌片石砌筑，截水槽部分采用C25素混凝土預制塊砌筑。風沙地區路基地段骨架內鋪設0.2m厚的碎石土并種植沙柳等當地灌木。

②4m×3m拱形骨架護坡（二）：適用于一般地區路塹邊坡及風沙地區路塹邊坡防護。骨架采用M7.5水泥砂漿砌片石砌筑，截水槽部分采用C25素混凝土預制塊砌筑。風沙地區路基路塹邊坡為粉細砂地段于骨架內鋪設0.2m厚的碎石土并種植沙柳等當地灌木。塹頂邊坡外地層為粉細砂時，應于塹頂外5.0m范圍內鋪設0.2m厚的碎石土，碎石土應于骨架護坡施工前夯填密實。

（3）路塹側溝積沙平臺

風沙地區沙質地層地段路塹側溝采用預制板側溝，側溝外側設置3～4m寬預制板積沙平臺。可有效防止邊坡上沙粒淤埋水溝、進入道床。

2. 植物防護措施

（1） 邊坡種植灌木

在低邊坡地段，路堤邊坡防護至坡腳范圍，路塹邊坡防護至塹頂范圍，種植沙柳等當地灌木。灌木布置形式為梅花形，穴距為0.6m，每穴兩棵。

（2） 沿線綠化植樹

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

①沿線綠化基本標準

每側原則上種植四行

當種植喬木時，株行間距2×2m，每行501株/km；

當種植灌木時，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

為貫徹內灌外喬、立體栽植、美化環境的精神，結合鐵路用地寬度，沿線綠化植樹布置形式如下：

a 路堤2m護道上種植兩排灌木，穴行間距1×1m，交錯種植。

排水溝外側至防護柵欄間以及防護柵欄至用地界間，種植兩排喬木（種植喬木應滿足有關規定），種植間距按上述要求。

b 路塹天溝內側種植兩排灌木，穴行間距1×1m，交錯種植。

天溝外側至防護柵欄間以及防護柵欄至用地界間，種植兩排喬木（種植喬木應滿足有關規定），種植間距按上述要求。

（3）植物防風治沙體系

路基兩側設置植物防風治沙體系，由防火帶、防護帶、阻沙帶、植被保護帶和圍欄構成，適用于風沙地區輕微、中等沙害地段。

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

②防護帶設置于防火帶外側，由平行于線路的寬林帶或窄林帶和種草帶組成，帶內鋪設麥草方格沙障。輕微沙害地段主導風向側帶寬100m，設置窄林帶2道，種草帶1道；背風向側帶寬50m，設置寬林帶1道。中等沙害地段主導風向側帶寬180m，設置窄林帶2道，種草帶2道，寬林帶1道；背風向側帶寬100m設置，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窄林帶或寬林帶均為純灌木林防護帶。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。造林數量：輕微沙害地段主導風向側灌木180000株/km，背風向側灌木127500株/km；中等沙害地段主導風向側灌木378462株/km，背風向側灌木221540株/km。

④阻沙帶

于防護帶外側不小于25m處設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各1m范圍內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量：樹枝條：5.5～6.0kg/m。麥草：1.2kg/m。

⑤植被保護帶

于防護帶外側設置植被保護帶，輕微沙害地段主導風向側帶寬200m，背風向側帶寬50m；中等沙害地段主導風向側帶寬300m，背風向側帶寬100m；植被保護帶范圍內禁止一切不合理的開墾、放牧、砍伐，保護沙面植被。

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，主帶與主導風向垂直，其延伸到兩側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

1.工程防護措施施工注意事項

（1）漿砌片石施工前應清刷坡面浮土，填補坑凹并拍實使坡面平整。

（2）石料應選用質地堅硬、不易風化、無裂紋，砌筑前將石料表面泥土沖洗干凈。

（3）漿砌片石施工時要求水泥砂漿飽滿，采用擠漿法、分段砌筑。

2.植物防護措施注意事項

（1）植物防護工程施工應根據植物的特性，適時種植，避免在暴雨季節、大風和高溫條件下施工，保證成活率。

（2）在防護未形成一定能力時，宜采取排水和覆蓋等臨時保護措施。

（3）草方格沙障宜在風季之前施工，如發現沙障有破口，應及時進行修補，防止破口擴大而發生舌狀沙埋。

五、結語

風沙地區鐵路路基防護應統籌兼顧，遵循風沙運動規律，采用固沙、阻沙等方面的措施，并結合工程措施治沙與植物防護措施治理相結合，對風沙路基段進行防護，最大限度改善風沙地區鐵路沿線的生態環境，降低沙害對鐵路的影響。