临策铁路绕避胡杨林自然保护区地质选线

邓明万，张道金

(中铁工程设计咨询集团有限责任公司，北京 100055)

1 工程概况

新建临河至策克铁路天鹅湖至额济纳段长55 km，占全线长度(629 km)的8.7%。天鹅湖至额济纳段北侧为胡杨林保护区南侧为巴丹吉林沙漠边缘流动沙丘区，该段线路绕避胡杨林自然保护区后，先后经过戈壁沙地及风蚀残丘区、活动沙丘、平沙地、额济纳冲洪积平原区。线路经过区年平均降水量35.2 mm，年最大降水量77.3 mm，年平均蒸发量3399.6 mm，最大风速25 m/s，属于极度干旱区，春、冬季常常狂风怒吼，沙尘弥天，风沙运移速度快，对铁路危害极大。

2 工程地质条件

2.1 地形地貌

巴丹吉林沙漠边缘流动沙丘区，沙丘高3～20 m，呈波状、链状、新月形状，垂直风向发育，东北低西南高。沙丘区内沿东西向古河床发育总长约5 km的红柳林地。红柳林地沙丘呈半固定低缓沙垄，斑点状分布，高3～5 m。流动沙丘地段受红柳植被影响，沙丘平缓，移动缓慢。

2.2 地层岩性

地表主要为第四系地层主要为风积细砂，浅黄色，成分主要为长石、石英、云母和岩屑，磨圆度好，分选性好。在地貌上呈波状、链状、新月形状的流动性沙丘和半固定沙丘、沙滩地组成的大面积沙漠地形，沙丘高达20余m，一般向风面砂粒较粗，背风面较细。厚度大于10 m，沿线零星覆盖砂层厚度较薄。

风积砂下部地层主要为为浅灰、土黄色含粉砂质黏土、黄色含泥质粉砂或粉土与黏土互层、黄褐色粉质黏土，下伏地层为肉红色粗粒花岗岩。由于长期裸露地表，遭受风蚀作用，形成了台状、桌状、塔状、蘑菇状、风蚀烛及风蚀柱等独特的风蚀地貌景观。

2.3 地质构造特征

测区位于天山—阴山巨型纬向构造体系中段、祁吕贺兰山字形构造体系顶端西侧、阿拉善弧形构造带的内侧，属内蒙—大兴安岭褶皱系内蒙褶皱带。

天山—阴山巨型纬向构造体系东起朝鲜北部，经燕山，过阴山，沿雅布赖山北麓，越巴丹吉林沙漠，与北山、天山断续相连，西入前苏联境内，绵延4 000 km，主体位于北纬40°～43°，该构造体系从吕梁期以来，经历了长期、复杂、多次的构造运动后才发展完善，体系内褶皱、断裂多而复杂。

根据《中国地震动峰值加速度区划图》(GB18306—2001)，本线地震动峰值加速度小于0.05g，地震基本烈度小于Ⅵ度，各类工程可不考虑地震设防。

2.4 水文地质特征

地下水类型主要为第四系孔隙潜水、承压水，含水层为多层透镜体状中、细砂层，地下水补给来源主要为黑水河季节性补给，地下水径流缓慢，排泄不畅。一般潜水含水层厚5～30 m，水位埋深小于5 m，涌水量大于100 m3/d，矿化度 1 ～3 g/L，为 SO4·HCO3-Na·Mg型水;承压水含水层厚度大于20 m，顶板埋深小于50 m，涌水量大于1 000 m3/d，矿化度小于2 g/L，为Cl·SO4·HCO3-Na型水。pH值7.5～8.0。

3 主要工程地质问题

新建铁路临策线天鹅湖至额济纳段位于我国著名的胡杨林国家自然保护区与巴丹吉林流动沙漠边缘。额济纳胡杨林自然保护区，占地320万hm2，呈南北走向，胡杨生长在最恶劣、最残酷的气候环境之中，它是一种极为神奇的群体，它耐寒、耐旱、耐盐碱、抗风沙，有很强的生命力。它们用不屈不挠的身躯阻挡了沙暴对绿洲的侵袭，组成一条雄伟壮阔的绿色长廊，保护着人类的家园。

巴丹吉林沙漠位于内蒙古自治区西部，是中国第三、世界第四大沙漠，面积约为4.43万km2，海拔1 400～1 600 m，最高峰2 040 m。巴丹吉林沙漠地质构造上属阿拉善地块，地貌形态缓和，主要由剥蚀的低山残丘与山间凹地相间组成。第四纪沉积物普遍覆盖于地表，形成广泛分布的戈壁和沙漠。在沙漠范围内，除东、南、北部有小面积的准平原基岩和残丘外，广大地区全为沙丘覆盖，其中流动沙丘占83%。

图1 绕避胡杨林线路方案示意

沿线主要工程问题为风沙，沙丘高3～20 m，呈波状、链状、新月形状的流动性沙丘和半固定沙丘。

4 额济纳段风沙和胡杨林保护区线路方案研究

结合胡杨林保护区范围、额济纳旗城镇规划、工程地质条件及远期临哈线线路走向，共研究了额济纳旗南侧绕避保护区方案、额济纳旗北侧绕避保护区—乌兰木图接轨方案、额济纳旗北侧绕避保护区—木盖图接轨方案及穿越保护区—定测方案，绕避胡杨林线路方案示意见图1。

4.1 穿越保护区—定测方案

线路自天鹅湖西沿公路西行至八道桥后，穿越保护区的实验区和巴颜桃来农场，并折向额济纳北侧设站，然后线路折向西北接入在建的嘉策线额济纳(西)站，线路全长约61.463 km。该方案线路经过戈壁平原至八道桥，以桥梁跨过风积沙丘链，进入额济纳冲积平原外边缘，局部经过冲积平原的边缘堆积的风积粉细砂，防护工程相对较小。

4.2 南侧保护区绕避方案

线路自天鹅湖后折向西南沿沙丘边缘行，经进素图诺尔、敖木尕夏拉，沿保护区实验区南侧边缘继续向西南行，至苏亥尔杂格折向西北从东河分水闸上游跨过，经二号山西南侧，跨纳林河后设额济纳车站，出站后跨越S312公路接入在建的嘉策线额济纳(西)站，线路全长约67.908 km。该方案线路经过戈壁平原、部分沙丘链，活动沙丘8.08 km，风砂程度较重，防护工程相对较大。

4.3 北侧绕避保护区—乌兰木图接轨方案

线路自天鹅湖后折向西北方向，跨越S312公路，沿沙丘边缘行，经八道桥、敖包图博日格，跨越哈勒苏亥河、西敖包郭勒和既有S315公路，引入在建的嘉策线乌兰木图站，远期临哈线引入额济纳西站，线路全长约63.168 km。该方案线路行进在戈壁、红柳林和部分沙丘链地带，风沙路基长度约5.0 km，且风沙程度严重，防护工程相对大，地质条件差，工程可靠度低。

4.4 北侧绕避保护区—木盖图接轨方案

线路自天鹅湖后折向西北方向，跨越S312公路，沿戈壁滩向西北行进，经敖伦保勒格红克尔绕过八道桥南北向沙带后，线路折向西南进入红柳林，跨越哈勒苏亥河、在陶来博日格东侧跨既有S315公路和两大灌溉渠，引入在建的嘉策线木盖图站，远期临哈线引入乌兰图站，线路全长约61.514 km。该方案线路完全绕避沙漠，线路主要行进在戈壁和红杨柳地带，无活动沙丘，防护工程少，地质条件较好，工程可靠度较高。

4.5 比选意见

综合以上分析，穿越保护区—定测方案:穿越胡杨林保护区，对环境影响较大，完全能适应达镇城市规划，线路短直，工程较小;南侧绕避保护区方案:完全绕避胡杨林保护区，对环境影响较小，可适应达镇城市规划，但地质条件最差，工程最大，工程投资估算最大，工程可靠度不高;北侧绕避保护区—乌兰木图接轨方案:完全绕避胡杨林保护区，对环境影响较小，基本能适应达镇城市规划，但地质条件较差，工程较大，工程投资估算较大，工程可靠度不高;北侧绕避保护区—木盖图接轨方案:完全绕避胡杨林保护区，对环境影响较小，近期较难适应达镇城市规划，远期可利用额济纳西站，基本能适应达镇城市规划，地质条件最好，工程较大，工程投资估算较大，工程可靠度高。

综合线路工程、对胡杨林保护区影响、与城镇规划适应程度的整体比选，推荐南侧绕避胡杨林保护区方案。

5 南侧绕避胡杨林保护区—贯通方案风沙地质选线

南侧绕避胡杨林方案，大面积通过巴丹吉林沙漠边缘流动沙丘区，查明风沙区风沙流动特征及其发育、发展规律，尤其是找到沙丘相对活动较弱，工程地质条件较好的区域，是决定选线质量的关键;选择合理的工程防护措施，既可以最大程度降低风沙对铁路危害，又可以节省大量工程投资。

在确定南侧绕避胡杨林方案的基础上，利用1971版的1∶5万地形图，结合航空影片的地形地貌判释，以及补充定测时外业大面积现场调查工作，分别研究了沿胡杨林保护区边缘方案、中间沙地穿越方案和南侧流动沙丘穿越方案，南侧绕避胡杨林线路方案示意详见图2。

5.1 沿胡杨林保护区边缘方案

经过多年的侵蚀和堆积，既有保护区的南侧边界已有相当部分被较高的风沙链所覆盖，局部地段沙丘已侵入到保护区范围以内，线路难以在保护区边界和沙丘之间寻找到一条可行的通道。研究结果显示，即使采用较小的曲线半径，线路也不能完全避开保护区范围，而且还需要穿越较高的沙丘。

5.2 中间沙地穿越方案

经过外业实地大面积调查，小里程端原有的风沙链之间的平沙地已被沙丘所覆盖，局部沙丘高达20 m以上;中间部分沙丘南侵严重，大片红柳林谷地被沙埋而死亡，形成活动沙丘;大里程端的红柳林谷地被进一步压缩，与外侧平原的通道已被沙丘链阻隔。综合结果显示，该通道风沙的作用较强，风沙堆积的速度较大，线路通过的危险性很大。

5.3 南侧流动沙丘穿越方案

线路方案位置处于八道桥南侧新月形沙丘链的最薄弱部位，沙丘高度较矮，穿越流动沙丘的长度也最短。线路位置南侧边沿为一河流，是额济纳河每年3月和10月份上游放水时向天鹅湖注水的通道，河流南侧的沙丘比较高大。对比分析表明，在小里程端(进素图端)风沙有一定程度的南移和东侵，其他地段的风沙变动趋势较小。2006年的外业实地调查也证实，小里程端的红柳林谷地的北侧边沿的一些红柳等沙生灌木已被沙埋而死亡。综合分析结论:由于北侧的沙垄和南侧河流的阻挡，该通道风沙活动相对较弱，变化较小;特别是河流的作用，使得地下水埋藏较浅，局部地段红柳等灌木仍然存活和生长，这也抑制了沙丘的发展速度。但风沙活动的作用还是在缓慢的增强，沙丘链间的红柳林谷地正在被压缩，沙丘南移和东移较明显。

5.4 比选结论

沿胡杨林保护区边缘方案，线路基本走行于流动沙丘区，流动沙丘长度约15 km，由于胡杨林阻风结果，形成较高沙丘链，局部地段沙丘已侵入到保护区范围内，线路难以通过;南线中间沙地穿越方案，流动沙丘长度约13 km，小里程端原有的风沙链之间的平沙地已被沙丘所覆盖，局部沙丘高达20 m以上，中间部分沙丘南侵严重，大片红柳林谷地被沙埋而死亡，形成活动沙丘，线路通过风险较大;南侧绕避保护区方案穿越两段共长8.08 km流动沙丘，位于风沙薄弱地带，沙丘低矮，工程设置风险性较小，故推荐南侧流动沙丘穿越方案为贯通方案。

6 结语

大面积调绘胡杨林南北两侧风沙区，掌握沙丘发育、分布特征，寻找风沙相对薄弱地带，选择工程条件最好的线路方案。根据风沙分布、发育特征，在线路运营长度、经济、技术对比的基础上，选取了一条风沙活动最弱、沙漠长度最短的线路，并根据风沙危害程度提出设防沙明洞工程处理措施建议。

新建临策铁路天鹅湖至额济纳段位于我国著名的胡杨林国家自然保护区与巴丹吉林流动沙漠边缘。额济纳胡杨林自然保护区，胡杨具有耐寒、耐旱、耐盐碱、抗风沙，是自然环境的保护珍稀物种。今后地质选线工作中既要重视地质条件选线，又要重视自然环境选线;既要选取工程地质条件较好的区域，又要选择合理的工程防护措施，最大程度降低不良地质对工程的危害，节省工程投资。

［1］ 中铁工程设计咨询集团有限公司.临策铁路乌兰敖包至策克段初步设计地质第四篇［R］.北京:中铁工程设计咨询集团有限责任公司，2005.

［2］ 白孝勇.刍议铁路选线设计树立安全选线的设计理念［J］.铁道标准设计，2012(7):33-37.