铁路风沙防治工程投资初步分析

2012-01-24王多青

铁道标准设计 2012年6期

王多青

(中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安 710043)

1 概述

随着沙漠地区铁路的延伸,我国在防沙理论、防沙技术、防沙材料等方面均取得了突飞猛进的发展,但在防沙工程的建设投资方面的研究还比较少见。结合既有防沙工程实践,列举包兰铁路、青藏铁路、南疆铁路风沙防治工程,对不同风沙条件下的工程防沙体系、植物固沙体系的工程投资情况进行了分析,供方案比较、防沙措施选择、防沙材料确定时参考。

2 铁路风沙防治工程实践

50多年来,我国在沙漠地区相继修建了包兰铁路、南疆铁路、青藏铁路等30余条铁路干、支线,通过沙漠地区的铁路总长度已超过了5 000 km,打通了沙漠对中国区域经济和社会发展影响的屏障,推动了沙漠、荒漠地区经济的快速发展[1]。

包兰铁路某段长度约16 km,是全线风沙活动最为严重的地段,经铁路建设者近30多年的艰苦探索,至上世纪80年代逐步建立起了由固沙防火带、灌溉造林带、草障植物带、前沿阻沙带、封沙育草带等“五带一体”的防护体系[2](图1),保护了铁路畅通,改善了当地生态环境。

南疆铁路某段全长约970 km,1999年12月建成通车。建设期间采取了多种防沙措施,设置了芦苇方格、直立式栅栏、挡沙沟堤等工程防沙设施,个别地段还采用滴灌技术营造防护林带,保障了铁路正常运营[3-4]。

青藏铁路某段全长1 142 km,2006年7月建成通车。建设期间采取了平铺卵石土、石方格和高立式沙障相结合的工程防沙措施(图2),有效防治了沿线风沙对铁路的危害[5-8]。

图1 包兰铁路某段防沙效果

图2 青藏铁路某段防沙工程景观

3 防沙体系

3.1 防沙体系构成

铁路路基两侧应设置严密的防沙体系,包括防护带和植被保护带(图3)。防护带是采用工程防沙或植物固沙的地段,靠近铁路是加强防护区,不允许流沙越过该区而掩埋铁路工程；远离铁路,可允许少量流沙侵入加强设防区的外缘[9]。

图3 铁路防沙体系

3.2 防沙技术

铁路防沙技术措施按其作用可分为工程防沙和植物固沙两大类[10]。

工程防沙包括固沙措施、固阻沙措施和阻沙措施。固沙措施:就地取用卵石土、碎石土、粗砾石土、矿碴和炉碴等,覆盖于流沙表面,避免风力直接作用于疏松的沙面,防止或减少风蚀。固阻沙措施:利用麦草、芦苇、块石、土工网、砂袋等材料在流沙上设置成方格沙障,增加地面的粗糙度,降低地表风速,抑止风沙流的产生。阻沙措施:利用树枝、芦苇、土工网、挡沙沟堤、钢筋混凝土预制件等设置成直立式沙障,通过改变局部范围气流的方向和速度,减弱沙障前后气流速度,使沙粒在沙障附近形成堆积。

植物固沙不仅能削弱地面风速,减轻风沙流的运动,同时还能改变沙地的理化性质,改善当地的生态环境,获得长久的防沙效益,是铁路沙害防治最根本、最有效的技术措施。采用植物固沙应先期采用工程防沙措施为植物提供稳定的生长环境。

4 工程防沙体系投资分析

列举包兰铁路、南疆铁路、青藏铁路等风沙防治工程实例,分析工程防沙体系投资。

4.1 工程实例

实例1 包兰铁路某段

该段属风沙活动极严重地段,长度约16 km。20世纪60年代,铁路建设者在此大面积铺设草方格,利用玉米秸、树枝、竹芯编笆、木条及土工网、废旧枕木等材料设置直立式栅栏固阻沙,维持铁路运营。麦草方格防护宽度为南侧300 m、北侧500 m,两侧共设5道防护栅栏[2]。按当前概算指标估算,其每千米防沙工程投资约为260万元。

实例2 南疆铁路某段

该段风沙路基长度约232 km,其中风沙活动程度一般、中等、严重地段长度分别约为118、80、34 km。

风沙活动程度一般地段芦苇方格总防护宽度为100 m,中等地段为250 m,严重地段为350 m。中等地段迎风测设1道土工网栅栏,严重地段迎风测设1道土工网栅栏、1道挡沙沟堤[3]。

按当前概算指标估算每千米防沙工程投资,风沙活动程度一般地段约为49万元,中等地段约为99万元,严重地段约为145万元,三者间大致成1∶2∶3的比例关系。也就是说,我国南疆铁路某段采用芦苇方格、土工网栅栏、挡沙沟堤等工程防沙技术,防沙工程投资为49～145万元,风沙活动程度一般地段投资小,严重地段投资大。

实例3 青藏铁路某段

该段沿线风沙不良地质现象发育,风沙路基长度约88.2 km,其中一般、中等、严重(红梁河)、极严重地段(措那湖)长度分别约为21.9、28.5、29.5、8.3 km[5-8]。

风沙活动程度一般地段石方格防护宽度约为150 m,中等地段约为250 m,严重地段约为350 m,极严重地段约为800 m。风沙活动程度一般地段设1道混凝土栅栏,中等地段两侧共设3道混凝土栅栏,严重、极严重地段两侧共设5道混凝土栅栏。

按当前概算指标估算每千米防沙工程投资,风沙活动程度一般地段约为195万元,中等地段约为350万元,严重地段约为500万元,极严重地段约为1 036万元,四者间大致成1∶2∶3∶4的比例关系。也就是说,青藏铁路某段采用石方格、混凝土栅栏等工程防沙措施,每千米防沙工程投资195～1 036万元,防沙工程投资与风沙活动程度息息相关。

4.2 工程防沙体系投资

(1)风沙防治工程投资与风沙活动程度、防沙材料息息相关。

风沙活动程度一般地段每千米防沙工程投资为49～195万元,中等地段为99～350万元,严重地段为145～500万元,极严重地段为260～1 036万元。在防沙材料相同时,一般、中等、严重、极严重风沙地段,每千米防沙工程投资的大致比例关系为1∶2∶3∶4。

(2)在工程防沙体系中,方格沙障投资占70%～90%。

南疆铁路某段工程防沙体系中,芦苇方格沙障投资约占70%。青藏铁路某段工程防沙体系中,石方格沙障投资约占90%。

5 植物固沙体系投资

以包兰铁路、南疆铁路植物固沙为例,分析植物固沙体系工程投资。

5.1 工程实例

实例1包兰铁路某段

20世纪70年代,建设者在包兰铁路某段草方格上栽种沙蒿、花棒、籽蒿、柠条等沙生植物,建立起旱生植物带(宽度约700 m)；平沙造田(约100 m宽),修水渠(约30 km),栽植刺槐、沙枣、柠条、紫穗槐等(林带宽约100 m)[2]。

按当前概算指标估算,每千米投资约为415万元,其中100 m宽植物防护林带需平沙造田、修水渠、建泵站、植树(35万元),投资约261万元,占植物固沙体系投资的63%；700 m宽旱生草障带投资约154万元,占植物固沙体系投资的37%。渠灌系统的基础设施工程投资225万元(包括平沙造田、修水渠、建泵站等),占防沙林带投资(261万元)的86%。

植物固沙应以工程防沙为先导,因此,加上每千米工程防沙体系投资260万元,整个植物固沙体系的形成,每千米投资实际约为675万元。

实例2 南疆铁路某段

建设期间,在长度约7.8 km的严重风沙地段,以工程防沙为先导,采用滴灌技术在线路两侧营造了防沙林带,左侧林带宽70 m,右侧林带宽35 m。滴灌系统82万m2[4]。

按当前概算指标估算,植物林带防沙工程投资约为1 567万元,包括滴灌系统1 086万元(约占总投资70%)、植树481万元,每千米工程投资约为200万元。加上工程防沙体系的投资(严重地段为145万元),整个植物固沙体系的形成,每千米防沙工程投资实际约为345万元。