临策铁路沙害的成因及防治探讨

罗新文

(新疆铁道勘察设计院地路分处，新疆乌鲁木齐 830011)

临河至策克铁路是我国第二大合资铁路，同时也是我国与蒙古国之间互通有无的重要通道。临策铁路全长683.8 km，与中蒙边境线平行，自东向西穿越了内蒙古自治区临河区，内蒙古西部沙漠戈壁，直至额济纳旗境内的策克口岸。临策铁路的开通不但进一步促进了中蒙两国经济贸易的发展，并与京包、包兰、集通铁路等共同形成贯通东北至西北的重要通道。

1 临策铁路沙害的现状

临策铁路于2006年10月开工建设，2008年12月19日完成线下工程进入铺轨阶段，直至2009年12月26日正式开通运营，整个工程共投资42.7亿元。临策铁路自开通以来，由于穿越地区多为沙漠区及戈壁区，铁路常年受沙害的影响，仅开通运营36 d就有27 d轨道被风沙掩埋。经济损失重大，有部分严重的区段因沙害一直处于限速运输状态，至今都未恢复正常速度。据统计，临策线上受沙害影响严重地段长281.86 km，影响一般路段也有32.2 km。曾经最深的一次掩埋竟深达1.5 m。

2 临策铁路沙害的成因

临策铁路沙害如此严重，与此路段的自然气候、土质状况、地下水的分布以及当时的施工设计密不可分。

1)自然气候。临策铁路自包兰线临河车站西端开始，沿着乌兰布和沙漠北部至狼山脚下进入内蒙古高原地区，再经过巴丹吉林沙漠北部边缘与中蒙边境线之间的戈壁沙漠进入了额济纳旗地区，最后向北行，直至终点策克口岸，这条线路所经地区的自然气候为典型的温带大陆型气候，属干旱半干旱地区，气候恶劣，干旱少雨。其典型特征就是最高气温多集中在6月至8月，而最低气温则一般都在11和12月，年平均降雨量仅为35.2 mm，且多为暴雨并集中在6月至8月，但是年平均蒸发量是年平均降水量的96.6倍，如此大的悬殊导致这一地区气候极为干旱，植被无法生长，常年处于缺水状态［1-2］。土地干旱，再加上缺少植被这一天然屏障的庇佑，最终沙化，常年风沙满天飞扬。

2)沙漠环境。铁路沿线主要以风化剥蚀环境为主，沙物质来源丰富，为沙害提供了充足的物质基础。临策铁路自东向西经过的地区有河套平原、山前洪积平原、阴山山脉及巴彦淖尔平原区，除少部分地区有低山丘陵和山间洼地之外，大部分地区都属沙漠地带。几个主要的大沙漠分别是乌兰布和沙漠、亚玛雷克沙漠以及巴丹吉林沙漠。这几个沙漠地区受风力影响持续不断地搬运和堆积沙土，以固定和半固定沙丘以及平沙地及新月形沙丘链为主要形态。一般沙丘高为2～15 m，受常年风向的影响呈东北—西南走向，东南面的背风坡坡度较陡，而西北面的迎风坡则相对较缓。如此大的沙漠面积加上风力影响，自然是多沙天气，并且沙漠地带往往是恶性循环，土壤不断地沙化，沙漠面积不断地扩大，最终只会导致沙害日益严重。

3)地下水的影响。由于该地区属干旱半干旱地区，常年少雨，地下水并不丰富，加上土质沙化，就更不利于地下水的储藏，因而大部分地区的地下水位通常较低，并且稀少，无法满足植被的生长所需，从而导致该地区植被稀少，甚至部分地区植被覆盖面积几乎为零。铁路沿线没有防护林的保护，自然是裸露在地表任风沙侵蚀、掩埋［3］。

4)临策铁路在设计及施工上有几点考虑不周。

①工程设计不合理。个别大桥的设计在事后的变更中，防沙措施没有考虑到大桥的长度，导致大桥的两端被风沙掩埋;部分隧道口设计时没有考虑隧道口两端的长度问题，导致其成为天然的截沙沟将隧道口堵塞;设计时部分段落未考虑戈壁风沙流的防治工作，导致铁路成为一个天然的挡沙屏障;砾质戈壁地段没有设置挡沙工程，使积沙很容易侵入轨道内;部分地段的防沙宽度不足，防护工程单薄，使现有的防护工程压力很大。

②施工不规范以及后期维护不到位。施工时路肩的堆高无疑成为日后沙害的隐患，同时施工时没有很好地保护沿线植被，导致土壤沙化;施工时使用的石方格和草方格在后期没有得到很好的维护，导致其使用周期缩短，后期的防护苗因受各种因素的影响成活率不高，没有达到当初设计的预想效果;路肩上和道床内积沙清理不彻底，堆放在路基两侧未及时清理或未采取覆盖、固沙措施，致使积沙反复掩埋轨道;部分线路与风向近平行地段高立式沙障起始端未封闭，仍留有风沙侵入通道。

3 临策铁路沙害的防治技术

这样的沙害现象不仅威胁着铁路运输的安全，影响人们生活的质量，而且对中蒙经济贸易合作有着极大的打击，不利于我国的经济发展。针对沙害的特点及各个路段沙害的严重程度，分别采用了不同的防治技术。

1)明洞防护技术

采用明洞防护技术的地段通常为沙漠内部的风沙地区。这一地区沙丘高大，风沙活动强烈、频繁，平面上治理难度大，易反复。明洞防护技术虽然投入较大，但效果显著，可根除段落内沙害影响，可谓一劳永逸。

在临策铁路设计之初，明洞防风沙的理念就已扩展开来，并积极投入建设。明洞防护技术也是我国为保护临策铁路而进行的首创之举，并投入了大量资金。当初在设计时主要是考虑铁路所经过的两路段正处于沙尘风口，风沙危害严重，因而在这两处风口设计了两段长度分别为6 660 m和1 420 m的明洞。明洞主要是由钢筋混凝土建筑而成，通过每200 m设置一处通风竖井的方法解决洞内通风问题。竖井的内轮廓主要是曲墙式，外轮廓则是直墙式，这样方便竖井立模［4］。这一技术的要点是对明洞基底的处理，需要清除全部风积沙，换填承载力≥200 kPa的生石灰改良土。仰拱底部则采用粉质黏土并将它压实，使其厚度＜0.3 m，且压实度一定要＞0.94。

2)工程防沙治沙

由于临策线远离海洋，恶劣的气候环境，使植物生长受到极大制约，用植物固沙只能是个别地段，无条件进行植物防护的段落较多，因此采用工程治沙成为本线防沙治沙的主要手段。

工程治沙以“因地制宜、因害设防、适度超前、经济有效、长期可靠”为原则，体现“拦、阻、固、隔”的功能。一般采取外阻拦内沉固的措施。

首先对外围沙流进行拦阻。拦阻措施根据输沙量设置导沙式阻沙堤、高立式沙障方格网;其次在主防护带范围内固沙或设置落沙带。落沙带目前使用的方法有很多种，如芦苇方格沙障、树枝方格沙障、改性PE沙障等。

落沙带之间的沙地在有条件或降雨量较大时，线路附近设植生袋种草进行固沙;降雨量稀少无条件时，设低网格固沙，经一至两年后沙地固定，地表结皮或植被慢慢恢复，沙害不再对线路造成危害。

3)植被防护技术

植被防护技术是固定和控制流沙最根本和有效的措施，是铁路治沙的重要措施，然而却严格受到自然条件的限制，如降水量、沙层天然含水量、地表稳定程度等。已有的研究成果表明:在年降水量＜100 mm的荒漠地区，如果没有灌溉条件或较高的地下水位，就无法建立人工植被;在年降水量为100～250 mm的半荒漠地区，在有人工沙障的条件下，只能建立稀疏的人工植被;只有在年降水量为250～500 mm的草原地区，固沙造林才比较容易，除可生长旱生植物外，还能生长一些中生植物。因此在干旱半荒漠和极干旱荒漠区，风沙活动还可以靠人工沙障来解决，而在植物固沙活动中，干旱缺水则是历来比较难以克服的问题。近几年来，我国在铁路沙害防治工程中，使用的自动控制大型微灌系统灌水方法，却很好地解决了这一难题［5］。

临策铁路，狼山以南河套平原地区及狼山以北的额济纳平原，年降雨量99～160 mm，地下水埋深约1～5 m，具备灌溉条件，适宜采用植物防护措施。狼山以北的大部分地区，年均降雨量30～100 mm，该区地下水基本为基岩裂隙水，且不发育，植物固沙的条件较差。需与地方协调，采用管道输送解决水源问题。

植被防护技术要选择不同的路段种植不同的植被，方可达到效果。梭梭、柠条、沙棘和红柳是最常用也是效果最好的四种植物。

①梭梭，有着“沙漠植被之王”的美称，又名扎格，是温带荒漠中最为常见的植被之一。它既耐寒耐旱抗盐碱，又防风固沙，可以遏制土质沙化改良土壤。它通常也是分布在松散的土壤基质地区，喜沙，生命力极其顽强。

②柠条，属豆科，又叫毛条。一般适应生长在900～1300 m海拔地区，喜阳，耐旱耐寒耐高温，通常在固定及半固定沙丘地区较为常见。根系发达入土深，在地面下可结成网状，防治土壤崩塌流失，可有效地防风固沙保持水土。

③沙棘，对土壤要求不高，生命力极强。即便是根系暴露在地面表层，也可以照样生长，可以有效地保持水土，抗风蚀，改善生态环境。

④红柳，与其他三种植被一样，具有抗寒耐旱、耐高温、耐盐碱的特性，也是防风固沙、改良土壤、保持水土的理想植物。

而在施工技术上则要严格选苗，根据苗的干系及根系将其分别种在不同区域。这项技术要求人工进行栽培，按照梅花形的样子每两株栽一个穴的方法种植。布局采用株距:行距=1:1的形式进行。在种植的过程中，需要理好植被根系使其均匀散布开来，不窝根不上翘，保持全部根系埋进一定的深度。种植之后需将植物周围的土壤踩实，以保证根系跟土壤之间的密实。

4)其它相关措施

为了保证铁路运输的安全，我们需要做到定时定点清沙，做好一切防治沙害的有关措施，对尚未积沙的路段采用高立式沙障，防止风沙迅速流动，对铁路造成危害。对已经建好高立式沙障的地区进行固沙处理，在其背风面进行巩固。对之前所采取的措施失效的地方进行整改，积极与政府配合，积极投入合理整治，使沙害现象得到有效的控制［6］。

4 结语

临策铁路对我国西部地区经济发展和民族团结有着非常重要的意义，同时可促进中蒙贸易合作，利用外境资源满足我国内需，因而我们必须高度重视沙害的防治和临策铁路的运输安全。通过对几项防治技术的分析得知，若一味采用工程措施必将耗资巨大，所以只有生物措施才是长远之道，也是根本之道，因而我们需要做的是在工程治沙的基础上，分步实施植物固沙，改善土壤，保持水土，维护植被的生长环境。只有这样，才能根本解决铁路沙害问题，保证临策铁路的顺利、安全运输。

［1］ 王涛，陈广庭．中国的沙漠:戈壁［M］．上海科学技术文献出版社，2008．

［2］ 张祖路．地质与地貌学［M］．北京:科学出版社，2012．

［3］ 张慧，沈渭寿，王延松．临策铁路沿线土地沙漠化敏感性评价［J］．生态与农村环境学报，2007(2):33-35，70．

［4］ 王云光．临策铁路路基沙害防治技术［J］．路基工程，2008(1):163-164．

［5］ 李成，周学军．临河至策克铁路防风治沙措施设计方案初步研究［J］．中国沙漠，2006(6):920-925．

［6］ 李肖伦．我国铁路沙害的防治［J］．中国铁路，2004(11):28-30，10．