高寒沙漠地區鐵路路基風沙防護措施研究

張磊

摘 ?要：近年來，我國鐵路交通運輸業的發展不斷向中西部地區覆蓋，相關施工技術與防護措施也結合了地區特征與自然因素不斷改進創新。沙漠地區鐵路工程建設由于土體、風沙侵蝕、氣候惡劣等問題，在鐵路路基的設計和防護工作中格外慎重。而相對來說，高寒沙漠地區所具有的自然獨特性，導致其鐵路風沙防護措施也存在一定差異，文章基于此內容展開論述，探討相關影響因素及具體防護措施，提出幾點意見和建議，以供參考。

關鍵詞：高寒地區;沙漠風沙;鐵路路基;防護措施

沙漠地區風沙頻繁、自然條件惡劣，生態環境脆弱，鐵路工程項目建設必須要克服沙害問題，加強防治與防護。然而高寒沙漠地區的獨特氣候致使鐵路沿線植被較為稀疏，植物低矮、生長周期長，再加上凍融與風沙侵蝕相互作用，對地表土體的損害十分嚴重，加重了土壤沙漠化和風沙災害。文章從影響鐵路路基坡面穩定性的影響因素探討如何應對高寒沙漠風沙問題。

一、影響風沙地區鐵路路基穩定性的主要因素

一般沙漠地區鐵路路基風沙病害主要類型包括沙埋和風蝕，高寒沙漠地區則由于獨特的高緯度、極端寒冷天氣的環境，風沙所帶來的影響會改變周圍環境的生態系統，從物質狀態到能量平衡，嚴重影響土地結構。因此，鐵路路基的風沙防護要考慮到多方因素。

西北沙漠的特征是高寒，差異巨大的晝夜溫差以及較大的蒸發量使得西北風沙地區地表多覆蓋風積沙，具體分為固定沙地、半固定沙地、流動沙地（沙丘）三種類型。高寒沙漠地區的鐵路路基設計與防護在某種程度上要基于當地植被類型、特征與植被覆蓋率綜合考量。一般來說，風沙活動的范圍與其沙地類型相關，固定沙地地表基本為植被所覆蓋，在植被覆蓋率超過30%以上時，風沙活動對鐵路、公路等路基的影響不大，地表基本穩定。而流動沙地由于植被覆蓋率較低，沙粒以蠕移，躍移，懸移等諸多方式運動，根據主導風向與路基的交角不同，風蝕程度與損害位置也有差異。如主導風向與路基處于垂直正交，迎風向的側路肩及邊坡上部較為嚴重，背風側較輕。這時路基坡面的坡度就起到防護作用。流線型、緩邊坡有利于風沙流順利通過路基，有利于輸沙、送沙。但當風向與路線交角較小處于平行狀態時，需要通過提升邊坡的陡度來限制風速，降低風蝕侵害。相關因素都是基于對沙地類型的調查和分析，收集一定期間內的風沙活動規律，來根據鐵路沿線設置相應的防護措施。

另外，地形地貌、工程地質條件及路堤填料的選擇也是風沙防護措施的重要內容，如果鐵路沿線處于開闊地帶，路堤的填料選擇往往要結合強有力的防護技術來保持路基穩定性，比如可以在路基周圍環境的沙層表面覆蓋礫石，或是在軌道周邊鋪設一米高左右的防沙墻，防止軌道掩埋。。如果依靠地勢能夠阻隔風力，則要考慮風積沙的清理與輸送，或是根據風沙活動規律建立固定沙地，提高制備覆蓋率。兼顧工程的經濟性和防沙有效性，是風沙防護決策合理性的重要指標。

二、高寒沙漠地區鐵路路基風沙防護措施研究

高寒沙漠地區的鐵路路基風沙防護不同于公路的風沙防護措施，從車流量、沙埋、風蝕的含沙量、以及路基寬度等方面來分析，用蘆葦秸稈等編織格狀草席，鋪設于沙地，效抑制沙子流動、墊高路基、提高線速，利用車輛行駛的氣流清潔路面沙塵等基礎防護措施對鐵路路基風沙防護不具有穩定性和有效性。一方面，由于列車行駛周期較長，很容易出現鐵路未行駛區域出現道床積沙現象，侵蝕鐵道外部結構，情況嚴重甚至會掩埋軌道。

（一）加強路基本體防護

從鐵路沿線分布所經過的風沙活動區域來考慮路基坡度、填料以及施工細節問題。如對于鐵道軌道路基本體防護，使用粉細砂路填充路基， 其干密度與含水量負相關，有效應對高寒沙漠地區晝夜溫差與含水量的變化差異，增強路基穩定性，鐵路路基迎風側設置鋼筋混凝土擋風墻。路基填筑時，要按預定的松鋪厚度以及運輸車輛的大小，用白灰劃出方格，運送的填料按劃定的方格進行堆放，然后推土機將運至施工現場填料，按填筑的寬度以及預定的松鋪厚度進行全幅均勻攤鋪，攤鋪過程中人工配合，對鋪設中出現粗集料窩集的現象進行及時處理;為防止路基填筑完成后該地區常年風沙對路基的侵蝕和保證路基邊緣的壓實質量，每邊超填至少50cm。

（二）加強平面防護

平面防護是工程固沙與植物固沙相互結合，相輔相成的一種方案，通過設置重重防沙帶來減緩風力，減少含沙量，從而降低風沙活動對鐵路的侵蝕。一般包括在防護區最外側設置直插式擋沙墻，嚴格遵照鐵路工程設計要求，埋設的尺寸符合鐵路路基受風蝕，沙埋的覆蓋范圍。一般立柱長3-4m，埋深1.5-2.5m，間距和外露部分視具體風沙活動的程度來定，中間還要安裝寬板起到防沙送風的作用。其次，可以設置高立式阻沙柵欄或是高塑性防沙方格網，來增強阻沙效果。其他還包括在路基坡腳外20m設置植物平面防護。從灌溉條件和低下稅務高度，來選取適宜的植物種類，加強人工制備覆蓋率，在沙源密集和風力較大的鐵路沿線，可以采用稀疏結構林帶。因緊密結構林帶的上下都很稠密，能夠有效限制中等風速及以下的風沙，提高防沙效果。稀疏結構相比較通風結構林增強了防沙效果，也能夠避免林緣和林帶中高頻率的沙埋、風蝕現象。鐵路固沙林帶的帶寬是一個受現實因素影響較大的問題，甚至要根據自然現象和生態環境變化來適時、定期調整，最主要的影響因素就是當地流動沙地的變化規律和移動速度，風沙活動的強度。

三、結語

鐵路工程風沙活動地區的路基防護工作是近年來鐵路工程事業的新突破，也是確保鐵路運營安全，加強鐵路路基穩定性的重要環節。文章基于高寒沙漠風沙地區鐵路路基穩定性的影響因素展開論述，探討應采取何種有效的防護措施，有效防治風沙路段的鐵路路基，為促進中東部地區連通西北地區的鐵路交通運輸事業獻計獻策。

參考文獻

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