浅谈敦煌至格尔木铁路风沙地区选线

摘 要：通过识别铁路所处地区地形地貌，分析沿线风沙分布特征及其对铁路的危害，提出了风沙地区选线原则与工程设置方案，以保证铁路运营安全。

关键词：风沙 危害 选线 工程设置方案

中图分类号：U212 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（c）-0031-02

新建敦煌至格尔木铁路（以下简称敦格铁路）位于甘肃省西北部酒泉市和青海省西部海西蒙古族藏族自治洲境内，北起柳敦铁路的敦煌站，沿G215国道溯党河而上，经阿克塞、肃北，翻越祁连山脉的当金山进入苏干湖盆地，沿G215国道南行跨省界入青海省，翻越赛什腾山，经鱼卡、大柴旦，引入青藏铁路西格段饮马峡站，新建线路全长508.645 km；利用既有线152.2 km至格尔木。该铁路是一条开发国土资源、促进地方经济发展和旅游开发、兼有填补区域路网空白、沟通兰新和青藏两大通道联络线作用，形成新疆、青海、西藏间便捷通道的客货共线的区域铁路干线。

线路由北向南通过祁连山北麓冲、洪积倾斜平原及祁连山山地两大地貌单元。祁连山北麓山前冲、洪积倾斜平原可划分为党河冲积平原、鸣沙山北麓冲、洪积倾斜平原及鸣沙山、当金山山间冲、洪积倾斜平原，库姆塔格沙漠及当金山山前冲洪积倾斜平原五个次级地貌单元；其中库姆塔格沙漠地形波状起伏，地表广泛分布风积沙，如图1。

1 沿线风沙分布及特征

敦格铁路沿线部分地段地处内陆干旱荒漠区，降雨稀少，植被稀疏，地表主要为细圆（角）砾土，部分段落地表分布粉、细砂层；主要表现为戈壁和沙漠化土地，局部段落还分布流动沙丘。

沿线风沙地段包括流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘，其中沙害严重地段主要发育有格状沙丘、沙丘链、新月形沙丘等，地表几乎无植被。库姆塔格沙漠东段，地表分布有流动沙地、流动沙丘及沙丘链；戈壁风沙流频繁发生，多在沟、坎处有积沙现象。

2 风沙对铁路工程的危害

由于沙的松散性和风的吹蚀及搬运作用，在大风季节，戈壁及沙漠化土地易形成风沙流，遇障碍物易堆积，对铁路工程产生危害。风沙对铁路的危害主要表现为沙埋、风蚀及磨蚀。

2.1 沙埋

线路两侧活动沙粒被大风气流扬起并带走，遇到路堤、道砟、轨枕等铁路结构物阻挡后大量沉落并堆积下来后掩埋铁路，造成列车缓行或脱轨等重大行车事故。

2.2 风蚀

路基遭受风蚀将会出现削低、掏空和坍塌等现象。

2.3 磨蚀

气流中沙粒具有较大能量，对机车、车辆及通讯设备进行撞击和磨蚀，甚至堵塞油眼，造成机件严重磨耗。

3 风沙地区选线原则及工程设置方案

3.1 选线原则

（1）尽量选择沙丘的边缘地带，这些地带风力较小，沙埋较轻，且常有潜水溢出，利于植物生长，沙丘易固定。

（2）宜选择在沙丘中的河流两岸和古河道及沙丘间的湖盆草滩通过，这些地带地下水位较高，有利于固沙造林，防治沙害。

（3）当通过延绵不断沙丘的地区，应尽量通过低矮沙丘，减少大量流沙对铁路的危害。

（4）尽量不通过半固定沙丘的下风侧，避免沙体移动掩埋铁路；施工过程中应避免破坏植被，以免沙丘复活。

（5）线路走向应尽量与当地主导风向平行，可大幅度减少沙埋、吹蚀等对铁路工程的危害。

3.2 线路方案比选

在项目可行性研究阶段，为尽量绕避不良地质，确保工程可靠性，进行了穿越沙山沟最小圆曲线半径方案的研究，比选了1600 m、1200 m和800 m三个最小圆曲线半径方案。经比选，最小圆曲线半径1600 m方案需设置1920 m隧道穿越沙梁，工程实施难度很大，予以舍弃；800 m方案与1200 m方案地质条件、工程设置及投资相当，但采用小半径更有利于绕避其间砂害严重地段，本次对800 m方案与1200 m方案进行了加深研究。

（1）最小圆曲线半径1200 m方案。

沙山沟内国道走行于沟东侧，为避免铁路建设引起公路改移工程，线路基本位于公路西侧。因采用1200 m较大半径无法于沟谷曲折、狭窄处与地形相适应，故部分桥墩布设于沙丘上。比较范围内线路全长12.59 km，桥梁长10.724 km。

（2）最小圆曲线半径800 m方案。

采用800 m半径后，线位的选择更为灵活，对地形适应性更强。为尽量远离砂害严重地段，线路于沙山沟入口处跨越公路于其东侧前行；后为避免公路改移及光缆迁改，再于DIK80+928处上跨公路于其西侧前行，DIK84+000附近采用800 m小半径后，线路可于沙丘前方通过；进入宽谷区后，线位与DK方案基本相同。比较范围内线路全长13.02 km，桥梁长10.724 km。（图2）

（3）方案比选。

①从线路平面条件方面分析。

1200 m方案设计行车速度可达140 km/h，优于800 m方案的120 km/h；且采用大半径后线路更为顺直，轮轨作用力减小，比较范围内1200 m方案较800m方案线路短425 m。

由上可知，1200 m方案线路平面条件更优。

②从工程地质条件方面分析。

两方案均走行于库姆塔格沙漠东段的沙山沟沟谷内，受沙漠影响，沙山沟内风积沙较发育，为该段主要工程地质问题。两方案通过地段的地层岩性、地质构造、水文地质条件等地质条件均相同，不控制线路方案的选择，仅风沙的分布段落及危害程度为影响线路方案选择的工程地质问题，现对各方案通过的风沙类型的分布段落及危害程度列表如表1。

通过统计表分析可知，虽1200 m方案通过砂害段落总长度比800 m方案短338 m。但1200 m方案通过严重砂害段落比800 m方案长510 m。因此总体比较，1200 m方案较800 m方案工程地质条件略差。

③从工程实施社会影响方面分析。

800 m方案为优化工程地质条件，尽量远离砂害严重地段，而多次跨越公路、管线。经统计，与公路交叉3次，与天然气管道交叉6次，改迁35 kV电力线7处，110 kV电力线6处。

1200 m方案经统计，与公路交叉1次，与天然气管道交叉4次，改迁35 kV电力线2处，110 kV电力线4处。

通过统计可知，1200 m方案与公路、管线交叉干扰及电力线迁改少，工程实施社会影响小。

④从桥梁布置难易度方面分析。

本次设计，与公路、天然气管道交叉时按照避免改移、原位立交的桥梁布置原则，当交叉角度过小时采用特殊结构。

1200 m方案与公路、管线交叉干扰小，因此桥梁布置难度较800 m方案小。

⑤从工程经济方面分析（表2）。

1200 m方案线路长度短、电力迁改工程小，桥梁特殊结构少，故工程投资较800 m方案少1294.4万元。

⑥综合比选及推荐意见。

1200 m方案虽工程地质条件略差，但是其线路平面条件优、工程实施社会影响小、桥梁布置难度小、工程投资省，综合优势明显。

3.3 风沙防护工程

线路经过小段落风沙地段以路基通过；在穿行库姆塔格沙漠段，线路以沙山沟特大桥通过，降低了风沙对铁路的危害。

本线石料来源困难，路基风沙防护应谨慎采用石方格平面固沙措施，有条件时可采取粗粒料压沙或固化剂固沙措施。风沙流危害较严重地段，补充设置高立式、中立式沙障阻沙措施，最大限度的防止风沙危害。

沙山沟特大桥地处风集沙地区，设置的涵洞宜适当放大孔径，以免风沙堵塞涵洞。

4 结论

铁路风沙地区选线及防护工程的设计要紧密结合诸多因素，结合当地工程地质情况、自然环境及风沙类型选定合适的防护措施，不能单一孤立地采用一种防护措施。

参考文献

[1]王磊.浅谈大何铁路风沙特征危害及勘测选线要点[J].科技信息，2011（6）：359-361.

[2]净文常.浅议沙漠地区铁路选线[J].铁路工程学报，1999，2（62）：17-22.

[3]净文常，李小红.沙漠地区铁路路基沙害及选线设计[J].路基工程，1999，3（84）：52-55.

①作者简介：罗劲文，女，助理工程师，现从事选线设计。