青藏铁路沱沱河路段插板式挡沙墙研究

张亚宾

摘要：通过调查研究青藏铁路沱沱河路段的沙害特点，对其插板式挡沙墙进行研究后认为，其阻沙原理是在挡沙墙前后形成减速区，实现阻沙效益；混凝土插板式挡沙墙最大的特点是混凝土插板上设置的透风孔，能增大对风速流场的扰动作用，从而增强挡沙墙的防沙效果，但其存在位置设置不合理、施工难度大、清沙难度大等问题。

关键词：沱沱河；沙害；插板式挡沙墙

随着近年来气候变暖，青藏高原多年冻土退化，湖塘沼泽湿地面积减少，地表风蚀加重，最终导致沙漠化现象不断加剧[1]。青藏铁路连接青海省西宁市与西藏自治区拉萨市，全线运行于青藏高原，沿线生态环境较为脆弱[2]，自青藏铁路开通运营后，风沙灾害严重危害青藏铁路运营安全，沱沱河路段是青藏铁路风沙灾害较为严重的路段之一。本文主要结合青藏铁路沱沱河路段的风沙灾害，研究沱沱河路段的沙害防治措施，对该处沙害防治措施做出评价，为青藏铁路的风沙灾害防治提供支持。

一、沱沱河路段自然条件

沱沱河沙害路段位于青藏高原宽谷盆地地区，河床较宽阔且常年流水。沱沱河地区的大风季节集中在冬春季节，大风携沙量的垂直分布主要在1m以下，说明沱沱河路段的风沙流主要靠近地表发生。地层主要是粉质黏土、细砂、砾砂、砂页岩和泥灰岩等软弱地层。地表层主要为亚砂土和亚黏土层，地表层下部地层主要是泥灰岩和砂页岩。沱沱河地区的水分蒸发量较大，在风力作用下，地表松散地层的风蚀剥蚀搬运作用强烈。

二、沱沱河风沙危害

青藏铁路风沙灾害的类型主要有沙埋、风蚀和磨蚀。沙埋现象是由于地面松散颗粒物在风力作用下搬运一定距离，当风速降低或风沙流遇到障碍物便会沉积下来，形成不同程度的积沙现象，沙颗粒在搬运过程中，风力大小及沙颗粒粒径大小决定搬运距离；风蚀现象是风力对铁路路基的侵蚀现象，因为青藏铁路路基填料的含沙量较高，所以青藏铁路的风蚀现象较为严重，从现场风蚀结果来看，铁路路基的路肩及路堑边坡上部风蚀较为严重，风蚀严重的路肩甚至被风蚀成浑圆状，导致路肩宽度不足；磨蚀现象是风沙流中的颗粒物对机车车辆及通信设备产生的撞击及磨蚀现象。

三、混凝土插板式挡沙墙

（一）混凝土插板式挡沙墙设置措施

混凝土插板式擋沙墙的高度为1.7m，它由设有卡槽的混凝土柱上安装五块混凝土插板所组成，混凝土插板安置在卡槽中，与混凝土柱形成整体。混凝土插板式挡沙墙的阻沙原理是通过挡沙墙的设置对风沙流运动产生阻碍作用，在挡沙墙前后形成减速区，风沙流经过该处时速度降低，风沙流中的沙颗粒动能下降，部分沙粒沉积下来，降低越过挡沙墙的输沙率发挥出阻沙效益，此外，混凝土插板式挡沙墙的插板上设置8个透风孔，透风孔能够增加挡沙墙对风沙流的扰动影响，进而增强挡沙墙的阻沙效益。

混凝土插板式挡沙墙防护的有效范围是挡沙墙前后15～20倍墙高范围，它的有效防护范围较大，适合于沙源丰富广泛地区。为了让混凝土插板式挡沙墙取得较好的阻沙效益，挡沙墙要结合当地地形地貌来设置，在地形起伏较大的地区，挡沙墙设置于地势较高的位置效果更好，从现场实际阻沙情况来看，混凝土插板式挡沙墙防沙效益良好。

（二）混凝土插板式挡沙墙存在问题

在青藏铁路沱沱河路段的风沙灾害防治过程中，混凝土插板式挡沙墙虽然发挥了良好的阻沙效益，但从现场的实际使用效果来看，混凝土插板式挡沙墙还存在一些不足，下面就其存在的问题进行探讨。

首先，混凝土插板式挡沙墙破损率较高。为了增加挡沙墙对风沙流的扰动作用，在混凝土插板式挡沙墙的插板上设置8个透风孔，从现场实际情况来看，这种结构的破损率较高，混凝土插板破损后无法发挥出挡沙墙应有的阻沙效益，破损严重时透风孔甚至会成为输沙通道，导致挡沙墙失去防沙作用。

其次，混凝土插板式挡沙墙设置位置不合理问题。由于在青藏铁路设计建设初期对沱沱河路段的地形地貌及风沙灾害情况研究不够充分，部分混凝土插板式挡沙墙的位置设置不合理，导致其无法发挥出足够阻沙效果，甚至少量挡沙墙设置在流水通道，在水流冲刷下容易损坏。

再次，混凝土插板式挡沙墙现场施工难度较大，沱沱河路段海拔高，高寒缺氧环境恶劣，挡沙墙施工工期长，施工难度大，同时，当地缺乏挡沙墙施工所需原材料，这些原材料只能从远处运输，增加了施工难度。此外，混凝土插板式挡沙墙的积沙量积累到一定程度后，需要对其进行清沙作业，使用机械清沙容易破坏插板式挡沙墙墙体，所以只能采用人工清沙，但人工清沙费时费力且成本较高，因此，混凝土插板式挡沙墙的清沙难度较大。

四、展望

从青藏铁路沱沱河路段的实际阻沙效益来看，虽然混凝土插板式挡沙墙能够发挥足够的阻沙效果，但其却无法根治沙害。植草固沙则是一种能够根治沙害的措施，它是利用植物来阻止风沙灾害的产生及危害，植物能固着土壤、增加地表土层含水率，使大风无法带走地表松散颗粒物，从而在源头上防止了风沙的形成，阻止高原沙漠化的发展乃至对沙漠进行治理。此外，植物腐烂后能够形成腐殖质，改善土地肥力，有利于其他植物的生长，使青藏高原的生态进入一个良性发展的趋势。总体来说，通过植草措施治理风沙灾害是一种能够根治沙害的理想措施。

参考文献：

[1]王绍令，赵林，李述训.青藏高原沙漠化与冻土相互作用的研究[J].中国沙漠， 2002，22（1）：33-39.

[2]刘峰贵，张海峰，陈琼等.青藏铁路沿线自然灾害地理组合特征分析[J].地理科学，2010，30（3）：384-390.