夏超峰

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司鄭州院，河南鄭州 450001)

新建陶利廟至鄂托克前旗鐵路為I級(jí)電氣化鐵路，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西南部鄂爾多斯市烏審旗、鄂托克前旗境內(nèi)。線路東起在建新恩陶線陶利廟站，途徑陶利廟、昂素，西至鄂托克前旗。線路大致呈東西走向，新建正線全長97.705 km。

本項(xiàng)目為鄂爾多斯南部的橫向通道組成部分，加強(qiáng)了西南地區(qū)路網(wǎng)密度，增強(qiáng)了地區(qū)鐵路網(wǎng)的完整性、通達(dá)性和運(yùn)輸靈活性。

1 氣候特征及沿線風(fēng)沙路基的分布

1.1 氣候特征

沿線經(jīng)過地區(qū)大的地貌單元主要有毛烏素沙漠邊緣區(qū)(DK0+000～DK64+500)和鄂爾多斯高原區(qū)(DK64+500～DK99+100)。陶利廟出站至昂素屬于毛烏素沙漠邊緣區(qū)，地形平坦、開闊，地勢起伏不大，自東向西一路上坡至昂素，地面高程一般在1 273～1 390 m之間。地表多被固定、半固定沙丘覆蓋，局部為流動(dòng)沙丘，沙丘高2～20 m不等，沙丘之間有多處地勢相對(duì)低洼區(qū)，為近現(xiàn)代湖泊沉積地層。地下水位在洼地中埋深0.2～3 m左右，在高地、沙丘中則大于15 m。

本線屬干旱、半干旱大陸性中溫帶氣候區(qū)，四季分明，春季干旱多風(fēng)，夏季短促炎熱，秋季氣溫巨降，冬季嚴(yán)寒漫長而少雪，日照豐富，降水少而集中且不均勻，蒸發(fā)強(qiáng)烈，氣候干旱多風(fēng)沙。沿線主要?dú)庀笠匾姳?。

表1 氣象要素匯總

1.2 風(fēng)沙路基的分布

該線陶利廟至昂素段主要位于毛烏素沙漠邊緣地帶，沙的來源主要為毛烏素沙漠，以固定沙丘(地)和半固定沙丘(地)為主，少量流動(dòng)沙丘，多呈新月形，局部呈沙丘鏈和沙壟狀分布。該段主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)楸蔽飨?，迎風(fēng)坡積沙范圍較大，厚度相對(duì)較薄，背風(fēng)坡積沙范圍小，局部厚度較大，以粉、細(xì)砂為主。沿線流動(dòng)沙丘長6.7 km，半固定沙丘長16.3 km。

2 風(fēng)沙路基防護(hù)原則的研究

2.1 風(fēng)沙治理措施的分析

風(fēng)沙路基兩側(cè)的風(fēng)沙治理一般可分為兩種:工程治沙與植物治沙。

(1)工程治沙

是指采用各種工程手段防治風(fēng)沙危害的一種工程技術(shù)體系。工程治沙在鐵路風(fēng)沙治理中最常用的是機(jī)械沙障固沙措施。機(jī)械沙障固沙是指利用柴草、黏土、板條、卵石等，在沙面上設(shè)置各種形式的障礙物或擋沙墻，從而控制風(fēng)沙流的運(yùn)動(dòng)方向、速度、結(jié)構(gòu)，起到阻擋風(fēng)沙作用的一種工程技術(shù)措施。

優(yōu)點(diǎn):施工簡單，周期短。

缺點(diǎn):費(fèi)用高，效果較差。

結(jié)合該線風(fēng)沙路基的情況，可采用碎石土、黏性土包坡進(jìn)行防護(hù)。碎石土、黏性土包坡，厚度若采用0.3 m，則需要總量為158 700 m3。由于沿線多為粉細(xì)沙，碎石土、黏性土需從靖邊縣外運(yùn)，運(yùn)距超過100 km，包坡工程概算額為1 777.6萬元。運(yùn)距遠(yuǎn)，需用量大，運(yùn)輸過程中勢必對(duì)周圍環(huán)境造成非常大的影響。短期固沙作用較好，長期后會(huì)被風(fēng)蝕，固沙效果差。

(2)植物治沙

是指通過采取種草種樹等措施增加人工植被，保護(hù)和恢復(fù)天然植被等各種手段，有效阻止流沙移動(dòng)，防止風(fēng)沙危害，改善風(fēng)沙區(qū)生態(tài)環(huán)境和提高土地生產(chǎn)力的一種植物防護(hù)技術(shù)措施。植物治沙是我國最重要和最根本的防沙治沙有效手段。

優(yōu)點(diǎn):費(fèi)用低廉，效果好，保護(hù)和美化環(huán)境。

缺點(diǎn):施工周期長。

鑒于沿線大部分地段地下水位較高，且年降水量大于250 mm，地下水位在洼地中埋深0.2～3 m左右，具備植物生長條件。本次采用樹枝沙障(沙障內(nèi)種沙柳、檸條等植物)進(jìn)行防護(hù)。樹枝沙障設(shè)置較簡單，采用樹枝長30～40 cm，埋深15～20 cm，正方形布置。采用樹枝沙障防護(hù)，費(fèi)用為792.0萬元。樹枝沙障防護(hù)如圖1所示。

圖1 樹枝沙障(單位:m)

通過對(duì)兩種治沙方法優(yōu)缺點(diǎn)綜合比較，結(jié)合當(dāng)?shù)刂紊辰?jīng)驗(yàn)和臨近地區(qū)類似工程經(jīng)驗(yàn)，在建恩格阿婁至陶利廟鐵路，上海廟至三北羊場鐵路的治沙方法，采用植物治沙。

2.2 風(fēng)沙路基防護(hù)原則

風(fēng)沙路基防護(hù)工程主要包括兩部分:路基本體的防風(fēng)蝕加固措施以及沙丘或風(fēng)流侵向路基采取的防沙埋措施。

(1)路基坡面防護(hù)

路堤、路塹邊坡高度H＜5.0 m時(shí)，坡面采用樹枝沙障，沙障內(nèi)栽種沙柳防護(hù)，路肩采用C20混凝土預(yù)制塊防護(hù);邊坡高度5 m≤H≤8 m時(shí)，邊坡坡面采用C15混凝土六棱空心磚護(hù)坡，空心磚內(nèi)植草皮防護(hù);邊坡高度H＞8 m時(shí)，采用C20混凝土截水骨架護(hù)坡防護(hù)，骨架內(nèi)種沙柳防護(hù)。

(2)風(fēng)沙路基兩側(cè)防護(hù)

路塹地段設(shè)置側(cè)溝及寬度不小于2.0 m的積沙平臺(tái)，平臺(tái)采用混凝土塊板鋪砌加固，如圖2所示。

圖2 路塹側(cè)溝及積沙平臺(tái)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)橫斷面(單位:m)

線路通過流動(dòng)沙丘且沙害嚴(yán)重地段，于迎風(fēng)側(cè)200 m、背風(fēng)側(cè)100 m范圍內(nèi)采用樹枝沙障固沙，沙障內(nèi)栽種沙柳、檸條等固沙植物，并于迎風(fēng)側(cè)最外側(cè)設(shè)一道高立式沙障。迎風(fēng)側(cè)植被保護(hù)帶寬度為400 m，背風(fēng)側(cè)植被保護(hù)帶寬度為150 m;線路通過流動(dòng)沙丘、半固定沙丘且沙害中等地段，于迎風(fēng)側(cè)150 m、背風(fēng)側(cè)50 m范圍內(nèi)采用樹枝沙障固沙，沙障內(nèi)栽種沙柳、檸條等固沙植物，并于迎風(fēng)側(cè)最外側(cè)設(shè)一道高立式沙障。迎風(fēng)側(cè)植被保護(hù)帶寬度為300 m、背風(fēng)側(cè)植被保護(hù)帶寬度為100 m，如圖3所示。

圖3 風(fēng)沙路基平面防護(hù)(單位:m)

3 風(fēng)沙路基防護(hù)的作用

通過上述研究，對(duì)該工程路基邊坡防護(hù)采取了以下措施:①樹枝沙障，沙障內(nèi)栽種沙柳，路肩采用C20混凝土預(yù)制塊防護(hù);②C15混凝土六棱空心磚護(hù)坡，空心磚內(nèi)植草皮防護(hù);③C20混凝土截水骨架護(hù)坡防護(hù)，骨架內(nèi)種沙柳防護(hù)。

在路基兩側(cè)防護(hù)采用樹枝沙障(沙障內(nèi)種沙柳)，于迎風(fēng)側(cè)最外側(cè)采用高立式沙障等固沙、阻沙，以及封沙育草、保護(hù)天然植被的多種防護(hù)措施，構(gòu)成嚴(yán)密、整體性的防沙結(jié)構(gòu)體系，可以有效防止路基沙埋危害。

4 結(jié)束語

新建陶利廟至鄂托克前旗鐵路穿行于毛烏素沙漠邊緣，風(fēng)沙對(duì)路基危害較大，風(fēng)沙路基防護(hù)的措施可以保證路基不被風(fēng)蝕和沙埋危害，保證路基安全，從而保障列車安全、正常運(yùn)行。

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