川藏鐵路風沙路基的防護措施分析論文

　　川藏線途經(jīng)雅魯藏布江沿岸兩側(cè)，沿線地形受風的影響顯著，風向多與河谷走向一致，10月下旬至次年5月為干風季節(jié)，風速一般為8～9級，最大可達11～12級，形成移動或半移動沙丘。鐵路路基部分經(jīng)過移動或半移動沙丘，這些沙丘被鐵路路基阻斷后，在大風季節(jié)會在路基迎風和背風側(cè)重新堆積形成沙埋及風蝕現(xiàn)象，增加工程設(shè)計防護難度，產(chǎn)生路基病害。

　　除沙埋病害及風蝕病害外，受氣候因素及植被環(huán)境的控制，川藏線局部地區(qū)沙漠化十分嚴重，全線分布約20處風沙地段，約有15處以路基形式通過。拉薩河寬谷區(qū)路基病害較為嚴重，風積沙主要分布于拉薩至協(xié)榮段落，尤其是在協(xié)榮車站一帶尤為嚴重，此段全部為半固定沙丘、沙壟地形，風沙路基處理困難，增大了路基防護設(shè)計難度，增加了工程投資。因此，項目組經(jīng)現(xiàn)場踏勘，多方論證，確定嚴重的風沙段落采用橋梁或隧道通過，無法避讓或不適合橋梁、隧道的情況下采用路基通過。路基通過地段設(shè)計難點在于防沙、固沙措施的確定，以及活動沙丘的長期監(jiān)測工作的布置。

　　1 路堤填料選擇及防護

　　風沙地區(qū)路基應避免采用長度大于30m和深度大于6m的路塹，故設(shè)計中路基以填方為主，填方路基應優(yōu)先選用級配較好的礫類土、砂類土等粗粒土作為填料。路塹開挖多為淺表層開挖，主要成分為粉土、粉細砂、細砂等，無法滿足鐵路對填料的要求，故本線填方選擇本著就地取材、因地制宜、綜合治理的原則，就近選取開山石作為路基填料，可以滿足填料最小強度及壓實度要求。風沙路基為避免風沙的侵蝕，增大迎風面，降低風速，故邊坡率應較緩，路堤邊坡率設(shè)計可取1∶1.5～1∶2，路堤邊坡兩側(cè)根據(jù)堤高不同選用空心磚撒草籽間植灌木護坡或人字型截水骨架內(nèi)空心磚撒草籽間植灌木護坡，路肩采用C25混凝土護肩，以確保路堤邊坡不發(fā)生風蝕破壞。

　　2 路塹邊坡形式及防護

　　根據(jù)《鐵路路基設(shè)計規(guī)范》要求，風沙地區(qū)路塹宜采用敞開式、緩邊坡路基橫斷面，挖方邊坡坡率應根據(jù)挖方深度、風力、風向、路側(cè)地形及防護措施確定;深路塹邊坡坡腳應設(shè)置積沙平臺，以便于養(yǎng)護。結(jié)合川藏線實際情況，經(jīng)現(xiàn)場踏勘，確定路塹采用展開式，且設(shè)置路堤式路塹，路塹側(cè)溝外側(cè)留4m積沙平臺，邊坡為1∶4，路塹邊坡兩側(cè)根據(jù)邊坡高度不同選用空心磚撒草籽間植灌木護坡或人字型截水骨架內(nèi)空心磚撒草籽間植灌木護坡，路肩采用C25混凝土護肩，防止風蝕破壞及沙埋病害

　　3 風沙路基坡腳及塹頂外側(cè)防護措施

　　風沙路基除對路堤、路塹邊坡進行防護以防止風蝕和掏蝕外，根據(jù)《鐵路特殊路基設(shè)計規(guī)范》8.5.4的規(guī)定，路堤坡腳及塹頂外側(cè)應按不同情況設(shè)置防護帶和植被保護帶。川藏線防護帶寬度按下面幾種形式設(shè)置：嚴重風沙地段：迎主導風向側(cè)防護帶寬度為L1=300m，背主導風向側(cè)防護帶寬度為L2=200m;中等風沙地段：迎主導風向側(cè)防護帶寬度為L1=200m，背主導風向側(cè)防護帶寬度為L2=100m;輕微風沙地段：迎主導風向側(cè)防護帶寬度為L1=100m，背主導風向側(cè)防護帶寬度為L2=50m。

　　決定路基坡腳、塹頂外側(cè)采用何種防護措施的主要因素為：地方政府成功的防沙、治沙經(jīng)驗;工程所在地的水文地質(zhì)情況;大氣降雨量及不同行業(yè)相關(guān)規(guī)范要求等。應同時采取固沙、阻沙、輸沙和封沙育草、保護天然植被等多種防護措施，構(gòu)成嚴密的、整體性的防沙結(jié)構(gòu)體系，確保鐵路安全、美觀，并改善鐵路周圍自然 環(huán)境。

　　川藏線風沙路基的特殊性體現(xiàn)在：沙源來自于河床經(jīng)風力搬運至河岸上，地表沙源豐富不具備沙源治理條件;西藏地區(qū)干冷多風，大風是風沙形成、發(fā)展的主因;獨特的高原氣候特點導致部分區(qū)域土地貧瘠，周圍植被稀疏低矮等。通過對沿線降雨量的調(diào)查和統(tǒng)計，根據(jù)《鐵路工程綠色通道建設(shè)指南》及《鐵路特殊路基設(shè)計規(guī)范》要求，一般地區(qū)鐵路應建設(shè)綠色通道;其他地區(qū)鐵路根據(jù)項目條件和特點，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟后，可分區(qū)段建設(shè)通道。對于風沙地段路基，年平均降雨量大于250mm的地區(qū)，應采用植物固沙。

　　通過對川藏線沿線風沙治理措施進行的調(diào)查研究，經(jīng)方案綜合比選，提出低立式沙障防護與高立式沙障相結(jié)合的措施。

　　3.1 低立式沙障固沙

　　風沙流中90%以上的輸沙量都集中在離地面0～20cm范圍內(nèi)搬運，故于路基兩側(cè)設(shè)置插活柳條方格形式進行固沙，柳條沙面以上高為20～30cm，沙面以下埋深約20cm。根據(jù)中國鐵路科學研究院郝小杰《青藏鐵路格拉段沙害防治措施研究》碩士學位論文中對低立式沙障進行了數(shù)值模擬計算，在低立式沙障寬度相同的情況下，沙障的固沙能力與沙障高度有密切的關(guān)系。要達到較好的固沙效果，沙障高度和方格寬度的比值應該大于1∶5。川藏鐵路最終確定活柳條方格尺寸為1m×1m～1.5m×1.5m。

　　3.2 高立式沙障阻沙

　　高立式沙障分固定式和移動式兩種，根據(jù)川藏鐵路特點，沙路基沿線零星分布且集中的特點，采用固定式HDPE高立式阻沙柵欄。

　　根據(jù)觀測資料，透風結(jié)構(gòu)的高立式沙障削減網(wǎng)速的有效距離約為基高度的25倍，迎風側(cè)不積沙或很少積沙，背風側(cè)積沙范圍約為其高度的7～10倍，經(jīng)過對比并考慮施工方便快捷，采用方格狀透風高立式沙障-HDPE阻沙柵欄。

　　4 結(jié)語

　　本文以川藏鐵路為出發(fā)點，根據(jù)沿線地形、地貌特點，結(jié)合沿線氣候特征等，分析了鐵路周邊風沙成因、風沙對鐵路路基的各種危害，對鐵路風沙路基防護方案進行了深入研究，著重從原始的路基設(shè)計，逐漸延展至路基周邊的風沙防護設(shè)計，為處于風沙地段的鐵路路基工程防護設(shè)計提供參考，甚至為更廣泛的交通土建類工程風沙治理提供借鑒。以上論述的風沙防護措施，只能在有限的區(qū)域內(nèi)保護鐵路的運營安全，并不能達到廣泛的風沙防治效果。更廣泛的風沙防治應將近期封沙、固沙與遠期綜合治理相結(jié)合，以鐵路防沙與周圍其他區(qū)域防沙相關(guān)聯(lián)，共同協(xié)作積累經(jīng)驗，總結(jié)教訓，以求取得更好的防沙、治沙的效果

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