晋陕蒙接壤地区铁路建设中的水土保持防护措施

2015-01-27张永江张荟瑶

中国水土保持 2015年2期

关键词：沙柳水土保持边坡

张永江，张荟瑶，白雷

(黄河水利委员会晋陕蒙接壤地区水土保持监督局，陕西榆林 719000)

晋陕蒙接壤地区铁路建设中的水土保持防护措施

张永江，张荟瑶，白雷

(黄河水利委员会晋陕蒙接壤地区水土保持监督局，陕西榆林 719000)

铁路建设项目；水土保持；防护措施；晋陕蒙接壤地区

晋陕蒙接壤地区气候多变，地貌复杂，在该地区实施的铁路建设项目一般要横跨多种地形地貌区，加之铁路建设工期长，造成的人为水土流失比较复杂，若防护不当不仅影响工程建设，而且危及铁路的安全运营。分析了晋陕蒙接壤地区铁路建设造成水土流失的特点及危害，阐述了水土保持在铁路建设中的地位和作用，并针对水土流失特点及危害进行了相应的防护措施设计。

晋陕蒙接壤地区地形地貌复杂，气候多变，铁路建设规划路线需横跨多种地形地貌区；由于铁路工程建设所需时间较长，历经多个春夏秋冬，所以其造成的人为水土流失比较复杂。在该区的铁路项目建设过程中，如何落实好“三同时”制度以防止水土流失，水土保持的重点部位在哪里，如何才能因地制宜、因害设防，创造性地配置好各项水土保持措施，发挥水土保持措施应有的作用，保护铁路建设成果？下面笔者依据工作实践做简要介绍和分析。

1 晋陕蒙接壤地区铁路建设特点

(1)地域特点。晋陕蒙接壤地区地形地貌复杂，在该区实施铁路工程建设往往要跨越河川、黄土丘陵沟壑、砒砂岩裸露区、沙漠、干旱半干旱荒漠草原和毛乌素沙地等多种地形地貌区。区域内的土壤、地质、水文条件变化比较大，处在复合型水土流失类型区，水蚀、风蚀都较严重，尤其风蚀更为突出，风沙危害大，降水时空分布极为不均。这些因素给铁路建设项目水土保持措施配置带来了困难。

(2)工程特点。铁路工程总体上属线型工程，战线长，穿越河谷、丘陵、沙漠、草原是常事，且工程本身有桥、涵、路堑等产生大量弃土弃渣的工程，有路基边坡、路堑边坡等易遭降雨洪水冲刷的工程，有取(弃)土场、施工营地、施工便道等扰动地表的工程，有位于不同地区的站场工程，实际上点、线、面工程均有。同时，线路两侧还可能有沙漠、山洪沟，有时还要面临水源地、自然保护区等重点保护区的高标准保护和恢复，水土保持涉及范围广、类型复杂，综合治理水平要求高、难度大。

(3)设计特点。晋陕蒙接壤地区的铁路建设项目大部分是地方铁路。地方铁路在设计标准、质量、防护要求、投资管理等方面，均与国家铁路有较大差异。国家铁路基本能够按照国家标准设计和施工，而地方铁路的资金来源困难，为了节省资金，建设方、施工方都会将更多的资金用在主体工程建设上，而用于水土保持和生态建设的资金就不能如同国家铁路那样充足。另外，为了能够在短期内得到高回报率，建设方也要求建设的速度足够快，相对而言，在设计、施工及水土流失防治措施布设等方面，就会有不足。

(4)管理特点。在铁路建设中，施工单位承担了建设单位的大量工作，水土保持就包含在其中。但是施工单位只负责建设而不负责运营，为了提高利润，难免会出现一些只管眼前不顾以后的行为，如水土保持工作中只重视主体工程防护，不顾弃土弃渣、取土场和施工便道等外围环境的防护和生态建设，导致外围水土流失危害主体工程。

2 水土流失对铁路建设的危害及水土保持措施在铁路建设中的保护作用

因铁路工程施工战线长，穿越的地貌类型多，工程建设周期长、种类多，参与施工的单位也多，对生态环境的破坏相对也就比较大。若水土保持措施不能与主体工程有机协调同步实施，不仅会加剧水土流失，还会影响铁路的正常施工，更有甚者，即使建成了也不能正常运营，甚至完全无法运营。而等到水土流失已经造成了无法运营的后果，再反过来实施各项水土保持防护措施，不仅为时已晚，而且效果也不一定好。

(1)风沙吹埋路基，影响施工。如呼准铁路，其中的准旗段要穿越库布齐沙漠东段，在施工中路基刚有雏型，一场大风过后，现场又变成茫茫沙海，路基被沙完全淹没。还有三新铁路，施工时攻克许多困难堆出了路基，一场大风过后，路基被沙完全淹没，接着再修再被吹被埋，到最后施工队都不愿干了，施工单位采纳水土保持部门的意见，将治理、固定外围流动沙丘与路基建设“同时设计、同时施工、同时投入使用”后，才保证了工程的正常施工和运营。

(2)风沙掩埋铁轨，影响运营。如1998年修建的准东铁路，仅有几十公里，当时虽然有了水土保持法，但是人们对它的认识还不到位，政府要求也不严格，执法力度不够。该铁路经过不足5 km的小片沙地，而风沙频频掩埋铁轨，严重阻碍了铁路的正常运行。每到春、秋季节遇大风天气，铁路管理方就得组织人员坚守铁轨两旁进行清沙，且往往今天清理好通行了，第二天又埋住了，耗费了大量的人力、物力、财力。管理方最终还是采取补救措施，做了防护工程，才基本保障了该段铁路正常营运。

(3)泥石流冲击桥墩，影响铁路安全。晋陕蒙接壤地区的铁路工程横穿山沟的较多，隧道桥梁往往相连，而挖掘隧道形成的弃渣经常被堆弃在沟道上游，没有按照水土保持要求采取防护措施。一旦汛期发生强降雨，弃渣极易形成泥石流冲击下游隧道、桥墩、路基。铁路部门在上游修建混凝土挡墙防护，但是一场洪水过后挡墙就被淤满掩埋，泥石流继续冲向隧道、桥墩、路基。后来咨询水土保持监督部门，对上游弃渣采取了截排水措施和植被防护措施，这才彻底解决了上游来洪，保证了铁路安全。

(4)山洪冲毁路基，破坏铁路。晋陕蒙接壤地区铁路路基经常修建在山坡下，但铁路施工往往只防护建设范围内的水土流失，不能彻底解决山坡上的洪水。进入汛期后，山洪就会冲毁路基、掩埋铁轨、破坏铁路，影响安全运行。

总之，铁路建设中的水土保持，不是可有可无、可轻可重的，而是非常重要的；在某些特殊的地貌环境下，不但必要，还非常紧迫。呼准线穿越库布齐沙漠东段，东乌铁路穿越毛乌素沙地，三新铁路在毛乌素沙地腹地修建，因重视了水土保持和生态建设，先于主体工程在路基两侧做防护，按照风向在源头修建了防风固沙工程，所以铁路能够按时建成并顺利运营。准东铁路利用弃土弃渣修建淤地坝，既解决了弃土弃渣，又保护了铁路的安全运营，同时也帮助地方实施了水土保持生态建设，一举多得。

3 因地制宜配置水土保持措施

在开展水土保持生态建设中，一定要遵循“因地制宜、因害设防”的原则，抓主要灾害防治的同时，还要针对不同的部位、不同的灾害来优化措施配置。

(1)覆压固沙。通过盖秸草、压柳笆、打柳桩，来固定高路堑的大面积流动沙坡。如准东铁路穿越5 km的流动沙丘段，按照设计，采用浆砌块石或水泥块护坡，不仅造价高、工期长、施工难度大，而且防护效果差，建成后，春、秋季节铁路经常被流沙掩埋，运行受阻。经水土保持部门现场认真勘测，推荐采用覆压法治理，即先将路堑边坡清沙削坡至45°以下，表面撒草籽，压上一层秸草，秸草上盖柳笆，然后每隔2～4 m打上柳桩，并用8号铁丝攀拉以防柳笆移动；沙坡上沿及顶部覆压距离视流沙移动程度而定，一般5～10 m即可。经过一个雨季，草籽即可萌发，2年以后，即使柳笆腐烂，草也能长得相当旺盛，从而达到固定沙坡的目的。

(2)沙柳网格生物护坡。中型路基边坡采用沙柳网格生物防护。铁路路基的修筑，土料要求较严，密实度较高，水分含量低，采用一般沙地上栽沙柳网格的办法成活率不高，防护效果不佳。经过多年实践，认为铁路路基边坡可以采用长宽各1 m的沙柳网格，沙柳条长由原来的30 cm改为45 cm，用量由每延米1.5～2.0 kg改为3.5～ 5 kg，选2～3年生的鲜湿条，随采随栽。种植时间应选在造林季节，在深秋、初冬或早春进行。施工时要深埋，埋深35 cm，地上露10 cm，栽植时两人一组，流水作业，这样既可保证质量、提高效率，又不破坏路堤。网格完成后，雨季到来前，再撒播草籽。一个雨季后，就可形成绿色长廊。

(3)覆网种草。此法适用于低路堤沙坡治理。如呼准铁路准旗段穿越库布齐沙漠东段，路基一般2～4 m高，路堤边坡防护的原设计是泥浆喷撒植草。但是该地区年降水量不到300 mm，铁路穿越的是流动沙丘，风蚀严重。风蚀泥浆喷厚了，草籽芽顶不破土，无法发芽生长；喷薄了，沙坡不能固定照样被风吹蚀，草籽也无法固定、发芽生根。后来按照水土保持设计，改为覆网种草，即路基修成后，在路堤边坡上先撒播草籽，再轻轻拍压沙坡，用网眼很小的生态网覆盖。这样不但可防吹蚀，又可微量积沙覆盖草籽。雨季之后，草很快就长起来了，当年路堤边坡就变成了绿色长堤。

(4)工程措施和生物措施相结合防护边坡。铁路建设路堤和路堑的防护治理，是主体工程的重要组成部分，一般多设计采用用浆砌片石或混凝土板进行硬防护。这种设计不符合生态和谐要求，造成“灰色污染”，况且很多线路区域附近又缺石料，造价较高。经水土保持专家认真优化后，对高路堤(≥5 m)边坡采用弓形或矩形骨架护坡，弓形宽、高均为3.5 m，矩形边长2～3 m，在骨架内栽沙柳、种草或栽沙柳网格后再种草，效果很理想。头年草的覆盖度为50%～60%，第二年达到80%以上，两年后就形成骨架工程和生物工程相结合的稳定防护体系，远远望去像是一条绿色巨龙，既保持了水土，又改善了生态环境。

(5)沙障综合治理大面积流沙。穿沙铁路两侧的防护是铁路建设的关键工程，关系到铁路建设的成败。实施工程前，要逐段勘查，根据明沙的流动状况、风力的汇集情况(风口和非风口)、风向的变化，逐一细化分段确定防护距离和范围。根据实践，一般迎风面防护范围在300 m以上，背风面为100～300 m。防护措施依流沙的流动情况、面积大小、坡度、坡长分别采用沙柳网格、草方格和覆压防护，技术要点与上述相同。沙障布设之后，紧接着撒播草籽。

(6)乔灌草结合，封、治并行。取弃土场的治理和植被恢复是铁路建设水土保持工作的重点，要因地制宜，根据地貌环境不同采用不同的措施。如准东铁路和呼准铁路，除了全面进行平整削坡之外，对取弃土场采用疏乔、密灌外加种草进行治理，取土场以灌草为主，适量栽一些乔木，遇到砒砂岩地层则以栽沙棘为主，辅以种草，遇到沙土以种植羊柴为主，辅以种草。弃土场采用灌木锁边，以沙柳、柠条、沙棘为主，中间乔草结合，乔木杨树居多，松树少量。经过治理后，取弃土场林草覆盖率都在90%以上，比原地貌的植被覆盖率提高了一大截。

(7)截排结合，防治山洪。上游采取渠、坝等工程措施拦截，植树种草拦蓄，下游采取渠、涵引排等措施，合理拦蓄、引排山洪，防治水土流失，保护铁路安全运营。按照水土保持方案综合治理弃土弃渣、施工便道、取土场等，防止外围水土流失危害铁路。