精伊霍铁路防风雪走廊病害成因及防治对策

黄杰（中铁第一勘察设计院集团有限公司地质路基处，陕西西安　710043）



精伊霍铁路防风雪走廊病害成因及防治对策

黄杰
（中铁第一勘察设计院集团有限公司地质路基处，陕西西安710043）

摘要详细调查了精伊霍（精河—伊犁—霍尔果斯）铁路沿线防风雪走廊的病害情况，多角度分析了病害产生的原因，并提出了相应的工程处理措施。得出如下主要结论:雪灾、黄土湿陷性是诱发病害的外部因素；防风雪走廊连接平台坡度过小、未作防渗处理、排水措施不当是诱发病害的设计原因；应增大平台排水横坡坡度，平台顶面以下0. 5～1. 0 m处设防渗膜，并用灰土改良土回填；增设棚顶引排水措施，完善排水系统。

关键词精伊霍铁路；防风雪走廊；黄土湿陷性；设计坡度；防渗；排水

精伊霍铁路从精河站与北疆铁路分离，穿越天山西北支的博罗霍洛山进入伊犁河谷，终点在霍尔果斯口岸，是我国新疆乌鲁木齐以西的重要铁路干线，对连接中亚各国，促进边境口岸贸易具有深远意义。该线1958年曾经草测，1994年正式进行了可行性研究，1997—2004年对现场反复勘察论证，形成了较为完善的线路方案后，于2004年年底动工修建，历经6年，到目前已全线贯通。

精伊霍铁路北天山中山区广泛存在风吹雪现象，为应对该段不良气候及地质条件，保障铁路运营安全，设计人员设计了独特的防风雪走廊。该项工程投资省，防雪害效果佳，经过2010年1月底的特大雪灾检验，充分体现出设计的合理性、独特性及针对性。但是在运营过程中，防风雪走廊桩板墙侧面出现了不少病害，且地表多处沉陷，出现陷穴，浆砌片石也部分毁坏，如不及时处理，将会影响铁路运营安全。

1　自然地理状况

1. 1地形地貌

该段位于北天山南麓丘陵区，沿北天山南麓呈近东西向长条状分布，沿河谷两侧由一系列的浑圆状山丘组成，高程800～1 300 m，相对高差＜200 m，多为低矮的山丘，山坡较缓，呈弧形展布，南北波状起伏，东西沟梁相间，沟谷发育，草本植物茂密。

线路以挖方及低填通过，工点内风速很大，加之无森林生长，只生长草本和灌木，冬季积雪大，风吹雪灾害发生频繁，危害严重。

1. 2气候条件

本区属中温带干旱气候区，降水量及气温随高程变化较大，一般每升高100 m，降水量增加39～42 mm，而气温则下降0. 7℃。极端最高气温30℃，最低气温- 32℃，年平均降水量300 mm左右，日照强烈，极端天气较多。季节性冻土深达200 cm。

1. 3地层岩性

二叠系砂岩（PSs）：褐黄色，铁硅质胶结，变晶结构，中厚层构造，层厚0. 2～0. 3 m，岩质坚硬，局部夹薄层泥岩。

1. 4水文地质

1. 4. 1地表水

该区地表冲沟发育，地表水多以片流方式向冲沟汇集，主要受大气降水补给。

1. 4. 2地下水

本段地下水主要为丘陵地带裂隙孔隙水和基岩裂隙水。

丘陵地带裂隙孔隙水：地下水主要为第三系泥岩、砾岩中的裂隙孔隙水，风成黄土中的孔隙潜水及赋存于透水性差的堆积物中的孔隙水，地下水水量贫乏，水质较差。

基岩裂隙水：主要分布在砂岩层中，岩体节理裂隙较发育，但由于裂隙多为密闭，连通性差，泉水稀少。

2　防风雪走廊设计概况

2. 1设计依据

1）根据中科院现场观测，该段积雪期长达6个月（从该年十月至次年四月），极端最低温度- 29. 0℃，最冷月平均温度- 13. 7℃，起雪风速3. 4 m/s，风速最大可达24. 8 m/s，对积雪的沉降及二次分配影响较大。山谷处风速较低，易形成山地沟谷的深厚积雪，工程范围内风向与线路斜交，当铁路开挖成路堑时，路堑对气流有阻挡作用，致使堑内形成涡旋，产生严重风吹雪沉积，从而危害行车，故设置防风雪走廊，以进行雪害防治。

2）由于黄土具湿陷性，为确保路基稳定及行车安全，对地基进行处理。

2. 2工程措施

线路两侧设桩板式路堑挡土墙，桩长16. 0 m，桩截面为1. 5 m×2. 0 m，埋入路堑8. 0 m，露出路堑8. 0 m，桩间距6. 0 m。上部边坡坡率1∶1. 5，连接平台宽10. 0 m，右侧边坡高度大于3. 0 m时设拱形骨架护坡，骨架内密植灌木。桩间设挡土板。桩顶设防雪网架，与桩通过螺栓连接。防风雪走廊设计横断面见图1。

图1　防风雪走廊设计横断面

图2　地面下沉

图3　黄土陷穴

3　防风雪走廊病害情况

防风雪走廊两侧平台宽8～10 m，表面多铺设浆砌片石防护，局部地段以素喷混凝土铺设，个别地段未作任何防护。雪灾过后，防风雪走廊两侧出现两大病害。主要病害有：桩板背后3～4 m范围内开裂，裂缝宽1～15 cm，延伸长度＞20 m；桩板两侧地表下沉现象很普遍，一般下沉量0. 02～0. 30 m，最大下沉量0. 50 m；浆片铺砌普遍开裂，失去防护效果；排水沟毁坏，影响排水。通过对沿线病害进行调查，发现存在3个较为典型的病害段落。

3. 1地面下沉，出现陷穴（DK168 + 548—DK168 + 690）

质谱条件：电离方式EI；电子能量70 eV；接口温度250 ℃；四级杆温度150 ℃；离子源温度230 ℃；扫描范围29～400 u。通过计算机NIST11谱库检索结果和人工谱图相结合方法确定挥发性成分种类，并采用面积归一化法对各挥发性成分进行定量。

该段防风雪走廊连接尼勒克隧道出口，长142 m，雪灾后，桩板墙两侧平台普遍出现下沉现象，下沉深度约0. 1～0. 3 m，见图2。DK168 + 560左侧平台上黄土厚度较大，具Ⅱ～Ⅲ级自重湿陷性，此处发育有2个直径2～3 m、形状不规则、深2 m的陷穴，见图3。

3. 2地面下沉，截水沟破坏（DK181 + 520—DK181 + 580）

该段右侧桩板背后3 m处地面开裂，缝宽1～ 5 cm，并有下沉现象，下沉量0. 3 m。其中DK181 + 520—DK181 + 535段缝宽3～5 cm，右侧防风雪走廊中部背后平台及截水沟均发生开裂或下沉，下沉深度达0. 5 m，拱型骨架防护完好，见图4。

图4　截水沟破坏

3. 3地面开裂，铺砌开裂破坏（DK181 + 580—DK181

+863）

该段两侧边坡高12～15 m，防风雪走廊两侧平台宽约10 m，边坡拱型骨架防护。桩板背后的平台多为浆片铺砌，开裂、下沉严重。

DK181 + 840左侧3 m处地面开裂，裂缝走向平行于线路，缝宽5～10 cm，并伴随有下沉现象，最大下沉量达0. 3 m。见图5。DK181 + 847—DK181 + 860段左侧平台未铺砌，桩板背后4 m处地面开裂，缝宽2～10 cm，深0. 5～1. 0 m，并有下沉，下沉量0. 3 m。DK181 + 784—DK181 + 847段左侧桩板背后4 m处地面浆片铺砌开裂，缝宽1～2 cm，深0. 5 m，并有下沉，下沉量0. 4 m。

图5　地面开裂

4防风雪走廊病害原因分析

2010年新疆发生60年一遇的特大雪灾，积雪最大厚度达1 m，雪水融化、下渗缓慢，难以及时排出，使土体含水量增大；且因土体反复冻融，致使土体工程性质变差。

4. 2黄土湿陷性

沿线的防风雪走廊通过区，地表均分布厚层黄土，具Ⅱ～Ⅲ级自重湿陷性。

4. 3施工过程分析

防风吹雪走廊两侧为桩板式挡土墙。其施工步骤为：开挖到路堑标高→1∶0. 5的坡率放坡→挖孔→浇灌混凝土→螺栓固定挡土板→回填→夯实。

由于本地区属中温带干旱气候区，降水量及气温随高程变化较大。夏季干旱少雨、冬季寒冷干燥，而施工期间多为春季和秋季，回填时土体多为硬塑～坚硬状态，虽经过夯实，仍很难达到原状土状态，孔隙率较大，地表水下渗后很容易产生湿陷、下沉。所以多数防风雪走廊两侧平台开裂、下沉多发生在桩板两侧4 m范围内。

4. 4设计及施工缺陷

4. 4. 1平台横坡过小

平台4‰的横坡使得在8～10 m范围内仅有3. 2 ～4. 0 cm高差，再加上施工时对平台横坡控制不严，以致平台过于平缓，排水功能较差。

4. 4. 2平台施工质量较差

平台表面大部分铺设浆砌片石，施工时未引起重视，施工质量较差，以致表面坑洼不平，容易积水、下渗。

4. 4. 3缺少接水槽

走廊半幅宽度6 m内的雨水和融雪从棚顶流出后，集中流到挡土板和回填接触处，由于缺少接水槽，水根本不可能流排，均渗入地下，这是平台开裂下沉的主要原因。

4. 4. 4未作防渗处理

挡板两侧平台多为原状、回填黄土，孔隙比较大，防水差，其表层均未作防渗处理，地表水容易下渗。

5　治理措施

根据以上病害原因分析，提出以下治理措施。

1）增大排水横坡坡度，不宜小于5‰。

2）平台顶面以下0. 5～1. 0 m处设防渗膜，并用灰土改良土回填。

3）雪棚与平台衔接部位增设棚顶流水的引排水措施。

4）完善天沟靠山侧的排水功能，防止地表水渗入沟底。

5）完善雪棚出入口排水系统。

6　结语

我国西北地区冬季降雪大，风力强，普遍存在风吹雪不良气候现象。防风雪棚经过验证，是一项设计独特、行之有效的防风雪措施，适合在工程建设中推广使用。而此次新疆特大雪灾暴露出的精伊霍线防风雪走廊的病害问题及设计缺陷，为完善防风雪走廊的设计，预防此类病害的发生，积累了宝贵的经验。

参考文献

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（责任审编周彦彦）

Disease Causes and its Prevention Treatment Measures for Anti-wind-and-snow Corridor in Jinghe -Yining -Khorgos Railway

HUANG Jie
（China Railway First Survey & Design Institute Group Co.，Ltd.，Xi'an Shaanxi 710043，China）

AbstractT he disease situation of anti-wind-and-snow corridor along JingYiHuo（Jinghe-Yining-Khorgos）railway line was investigated in detail，the disease causes were analyzed frommany perspectives，and the corresponding engineering treatment measures were put forward. T he conclusions are as following. T he snowstorm and loess collapsibility are the external factors inducing the diseases，the small connection platform slope of anti-windand-snow corridor，no seepage prevention，improper drainage measures are the design causes of diseases，which means platform horizontal drainage slope should be increased，the impervious membrane should be set at 0. 5～1. 0 m below the top of the platform，lime improved soil should be used for backfilling，the shed roof drainage measures should be considered and the drainage system should be improved.

Key wordsJinghe-Yining-Khorgos railway；Anti-wind-and-snow corridor；Loess collapsibility；Design slope；Seepage prevention；Drainage

中图分类号U216. 41+2

文献标识码A

DOI:10. 3969 /j. issn. 1003-1995. 2016. 06. 24

文章编号：1003-1995（2016）06-0088-04

收稿日期：2016-01-18；修回日期：2016-03-27

作者简介：黄杰（1982—），男，工程师。