高寒沙漠地区铁路路基风沙防护措施研究

张磊

摘  要：近年来，我国铁路交通运输业的发展不断向中西部地区覆盖，相关施工技术与防护措施也结合了地区特征与自然因素不断改进创新。沙漠地区铁路工程建设由于土体、风沙侵蚀、气候恶劣等问题，在铁路路基的设计和防护工作中格外慎重。而相对来说，高寒沙漠地区所具有的自然独特性，导致其铁路风沙防護措施也存在一定差异，文章基于此内容展开论述，探讨相关影响因素及具体防护措施，提出几点意见和建议，以供参考。

关键词：高寒地区;沙漠风沙;铁路路基;防护措施

沙漠地区风沙频繁、自然条件恶劣，生态环境脆弱，铁路工程项目建设必须要克服沙害问题，加强防治与防护。然而高寒沙漠地区的独特气候致使铁路沿线植被较为稀疏，植物低矮、生长周期长，再加上冻融与风沙侵蚀相互作用，对地表土体的损害十分严重，加重了土壤沙漠化和风沙灾害。文章从影响铁路路基坡面稳定性的影响因素探讨如何应对高寒沙漠风沙问题。

一、影响风沙地区铁路路基稳定性的主要因素

一般沙漠地区铁路路基风沙病害主要类型包括沙埋和风蚀，高寒沙漠地区则由于独特的高纬度、极端寒冷天气的环境，风沙所带来的影响会改变周围环境的生态系统，从物质状态到能量平衡，严重影响土地结构。因此，铁路路基的风沙防护要考虑到多方因素。

西北沙漠的特征是高寒，差异巨大的昼夜温差以及较大的蒸发量使得西北风沙地区地表多覆盖风积沙，具体分为固定沙地、半固定沙地、流动沙地（沙丘）三种类型。高寒沙漠地区的铁路路基设计与防护在某种程度上要基于当地植被类型、特征与植被覆盖率综合考量。一般来说，风沙活动的范围与其沙地类型相关，固定沙地地表基本为植被所覆盖，在植被覆盖率超过30%以上时，风沙活动对铁路、公路等路基的影响不大，地表基本稳定。而流动沙地由于植被覆盖率较低，沙粒以蠕移，跃移，悬移等诸多方式运动，根据主导风向与路基的交角不同，风蚀程度与损害位置也有差异。如主导风向与路基处于垂直正交，迎风向的侧路肩及边坡上部较为严重，背风侧较轻。这时路基坡面的坡度就起到防护作用。流线型、缓边坡有利于风沙流顺利通过路基，有利于输沙、送沙。但当风向与路线交角较小处于平行状态时，需要通过提升边坡的陡度来限制风速，降低风蚀侵害。相关因素都是基于对沙地类型的调查和分析，收集一定期间内的风沙活动规律，来根据铁路沿线设置相应的防护措施。

另外，地形地貌、工程地质条件及路堤填料的选择也是风沙防护措施的重要内容，如果铁路沿线处于开阔地带，路堤的填料选择往往要结合强有力的防护技术来保持路基稳定性，比如可以在路基周围环境的沙层表面覆盖砾石，或是在轨道周边铺设一米高左右的防沙墙，防止轨道掩埋。。如果依靠地势能够阻隔风力，则要考虑风积沙的清理与输送，或是根据风沙活动规律建立固定沙地，提高制备覆盖率。兼顾工程的经济性和防沙有效性，是风沙防护决策合理性的重要指标。

二、高寒沙漠地区铁路路基风沙防护措施研究

高寒沙漠地区的铁路路基风沙防护不同于公路的风沙防护措施，从车流量、沙埋、风蚀的含沙量、以及路基宽度等方面来分析，用芦苇秸秆等编织格状草席，铺设于沙地，效抑制沙子流动、垫高路基、提高线速，利用车辆行驶的气流清洁路面沙尘等基础防护措施对铁路路基风沙防护不具有稳定性和有效性。一方面，由于列车行驶周期较长，很容易出现铁路未行驶区域出现道床积沙现象，侵蚀铁道外部结构，情况严重甚至会掩埋轨道。

（一）加强路基本体防护

从铁路沿线分布所经过的风沙活动区域来考虑路基坡度、填料以及施工细节问题。如对于铁道轨道路基本体防护，使用粉细砂路填充路基， 其干密度与含水量负相关，有效应对高寒沙漠地区昼夜温差与含水量的变化差异，增强路基稳定性，铁路路基迎风侧设置钢筋混凝土挡风墙。路基填筑时，要按预定的松铺厚度以及运输车辆的大小，用白灰划出方格，运送的填料按划定的方格进行堆放，然后推土机将运至施工现场填料，按填筑的宽度以及预定的松铺厚度进行全幅均匀摊铺，摊铺过程中人工配合，对铺设中出现粗集料窝集的现象进行及时处理;为防止路基填筑完成后该地区常年风沙对路基的侵蚀和保证路基边缘的压实质量，每边超填至少50cm。

（二）加强平面防护

平面防护是工程固沙与植物固沙相互结合，相辅相成的一种方案，通过设置重重防沙带来减缓风力，减少含沙量，从而降低风沙活动对铁路的侵蚀。一般包括在防护区最外侧设置直插式挡沙墙，严格遵照铁路工程设计要求，埋设的尺寸符合铁路路基受风蚀，沙埋的覆盖范围。一般立柱长3-4m，埋深1.5-2.5m，间距和外露部分视具体风沙活动的程度来定，中间还要安装宽板起到防沙送风的作用。其次，可以设置高立式阻沙栅栏或是高塑性防沙方格网，来增强阻沙效果。其他还包括在路基坡脚外20m设置植物平面防护。从灌溉条件和低下税务高度，来选取适宜的植物种类，加强人工制备覆盖率，在沙源密集和风力较大的铁路沿线，可以采用稀疏结构林带。因紧密结构林带的上下都很稠密，能够有效限制中等风速及以下的风沙，提高防沙效果。稀疏结构相比较通风结构林增强了防沙效果，也能够避免林缘和林带中高频率的沙埋、风蚀现象。铁路固沙林带的带宽是一个受现实因素影响较大的问题，甚至要根据自然现象和生态环境变化来适时、定期调整，最主要的影响因素就是当地流动沙地的变化规律和移动速度，风沙活动的强度。

三、结语

铁路工程风沙活动地区的路基防护工作是近年来铁路工程事业的新突破，也是确保铁路运营安全，加强铁路路基稳定性的重要环节。文章基于高寒沙漠风沙地区铁路路基稳定性的影响因素展开论述，探讨应采取何种有效的防护措施，有效防治风沙路段的铁路路基，为促进中东部地区连通西北地区的铁路交通运输事业献计献策。

参考文献

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