王信喜
新建呼準(zhǔn)鄂鐵路位于鄂爾多斯高原,沿線地形高低起伏,多為半固定沙丘,少部為移動沙丘。為降低鐵路沙害隱患,保證鐵路建成后順利運營,根據(jù)以往研究成果及建設(shè)經(jīng)驗,分析了風(fēng)沙地區(qū)鐵路路基沙害的特點,并總結(jié)新建呼準(zhǔn)鄂鐵路DK117+390~DK140+100段的路基防護設(shè)計及施工,為今后類似區(qū)域的鐵路施工提供了實例資料。
風(fēng)沙地區(qū)鐵路路基的沙害類型主要為風(fēng)蝕和沙埋。
風(fēng)沙地區(qū)修筑的鐵路路基被風(fēng)蝕是鐵路路基沙害的普遍現(xiàn)象,特別是高填深挖路基段更為突出。坡面被風(fēng)蝕出凹槽,對路基本體造成危害,直接威脅鐵路運行的安全與穩(wěn)定。風(fēng)蝕危害主要是由于路基邊坡直接受到風(fēng)力的影響,引起坡面沙粒的搬移,一般路基迎風(fēng)坡以吹蝕為主,背風(fēng)坡以掏蝕為主。風(fēng)蝕常使坡面被風(fēng)蝕出凹槽,嚴重者路基寬度不足,對路基本體造成危害,直接威脅鐵路運行的安全與穩(wěn)定。
沙埋是風(fēng)沙地區(qū)鐵路最普遍的一種危害方式。沙埋主要是由于風(fēng)沙流活動和沙丘移動造成的,輕則污染道砟,重則積砂掩埋道軌,造成列車脫軌事故。這種危害具有險情時間短、難以預(yù)測的特點,對行車安全危害巨大。另外,沙埋對路基還有潛在危害,即預(yù)埋路基附屬排水措施,在多雨季節(jié),由于排水不暢,流向路基則對路基造成沖刷,嚴重者還會造成路基坍塌。
風(fēng)沙流活動對路堤而言,就是當(dāng)其在行進過程中遇到路堤阻擋時,在迎風(fēng)側(cè)一定范圍內(nèi)貼地層,氣流有明顯的減速,當(dāng)氣流抬升翻過路堤面時,因氣流擴散,背風(fēng)側(cè)風(fēng)速明顯降低,進而使沙粒從氣流中脫離出來,造成沙埋危害。對路塹而言,則是當(dāng)風(fēng)沙流越過路塹時,產(chǎn)生渦旋作用,部位沙粒跌落下來形成積砂。
沙丘移動就是沙丘在風(fēng)力的作用下,移向路基形成沙埋危害。
標(biāo)段路基穿越了半固定和移動沙地,風(fēng)沙地區(qū)路基防護包括工程防護措施與植物防護措施。
(1)碎石土包坡
碎石土包坡就是將土與碎石按3:7的比例混合夯拍于路基坡面,厚度0.2m。一般適用于風(fēng)沙地區(qū)邊坡高度小于等于3.0m地段,碎石土應(yīng)平鋪于路基邊坡及坡腳(或者塹頂)外5.0m范圍內(nèi)。路堤地段設(shè)置M7.5水泥砂漿砌片石護肩,頂寬0.6m,高0.5m,頂面采用M7.5水泥砂漿勾縫并抹面。
(2)漿砌片石拱形骨架護坡
漿砌片石結(jié)構(gòu)緊密,耐久性能好,抗風(fēng)蝕和沖刷能力較強,拱形骨架內(nèi)種植沙柳等當(dāng)?shù)毓嗄荆Y(jié)合到一起治沙效果更為顯著。
①4m×3m拱形骨架護坡(一):適用于路堤邊坡高度大于等于5m地段路堤坡面防護。骨架采用M7.5水泥砂漿砌片石砌筑,截水槽部分采用C25素混凝土預(yù)制塊砌筑。風(fēng)沙地區(qū)路基地段骨架內(nèi)鋪設(shè)0.2m厚的碎石土并種植沙柳等當(dāng)?shù)毓嗄尽?/p>
②4m×3m拱形骨架護坡(二):適用于一般地區(qū)路塹邊坡及風(fēng)沙地區(qū)路塹邊坡防護。骨架采用M7.5水泥砂漿砌片石砌筑,截水槽部分采用C25素混凝土預(yù)制塊砌筑。風(fēng)沙地區(qū)路基路塹邊坡為粉細砂地段于骨架內(nèi)鋪設(shè)0.2m厚的碎石土并種植沙柳等當(dāng)?shù)毓嗄?。塹頂邊坡外地層為粉細砂時,應(yīng)于塹頂外5.0m范圍內(nèi)鋪設(shè)0.2m厚的碎石土,碎石土應(yīng)于骨架護坡施工前夯填密實。
(3)路塹側(cè)溝積沙平臺
風(fēng)沙地區(qū)沙質(zhì)地層地段路塹側(cè)溝采用預(yù)制板側(cè)溝,側(cè)溝外側(cè)設(shè)置3~4m寬預(yù)制板積沙平臺??捎行Х乐惯吰律仙沉S俾袼疁?、進入道床。
(1) 邊坡種植灌木
在低邊坡地段,路堤邊坡防護至坡腳范圍,路塹邊坡防護至塹頂范圍,種植沙柳等當(dāng)?shù)毓嗄?。灌木布置形式為梅花形,穴距?.6m,每穴兩棵。
(2) 沿線綠化植樹
路基沿線采用內(nèi)灌外喬的綠化形式??拷€路地帶栽種草、灌植物,遠離線路地帶栽種灌木、喬木,形成立體復(fù)層的綠化帶。栽植喬木時,其成年樹高不高于旅客列車車窗下緣。
①沿線綠化基本標(biāo)準(zhǔn)
每側(cè)原則上種植四行
當(dāng)種植喬木時,株行間距2×2m,每行501株/km;
當(dāng)種植灌木時,穴行間距1×1m,每行1001穴/km(每穴4株)=4004株/km。
②綠化植樹布置形式
為貫徹內(nèi)灌外喬、立體栽植、美化環(huán)境的精神,結(jié)合鐵路用地寬度,沿線綠化植樹布置形式如下:
a 路堤2m護道上種植兩排灌木,穴行間距1×1m,交錯種植。
排水溝外側(cè)至防護柵欄間以及防護柵欄至用地界間,種植兩排喬木(種植喬木應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)定),種植間距按上述要求。
b 路塹天溝內(nèi)側(cè)種植兩排灌木,穴行間距1×1m,交錯種植。
天溝外側(cè)至防護柵欄間以及防護柵欄至用地界間,種植兩排喬木(種植喬木應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)定),種植間距按上述要求。
(3)植物防風(fēng)治沙體系
路基兩側(cè)設(shè)置植物防風(fēng)治沙體系,由防火帶、防護帶、阻沙帶、植被保護帶和圍欄構(gòu)成,適用于風(fēng)沙地區(qū)輕微、中等沙害地段。
①防火帶為路堤兩側(cè)坡腳和路塹兩側(cè)塹頂外各25m寬范圍,平鋪0.2m厚的碎石土防護。
②防護帶設(shè)置于防火帶外側(cè),由平行于線路的寬林帶或窄林帶和種草帶組成,帶內(nèi)鋪設(shè)麥草方格沙障。輕微沙害地段主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)帶寬100m,設(shè)置窄林帶2道,種草帶1道;背風(fēng)向側(cè)帶寬50m,設(shè)置寬林帶1道。中等沙害地段主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)帶寬180m,設(shè)置窄林帶2道,種草帶2道,寬林帶1道;背風(fēng)向側(cè)帶寬100m設(shè)置,窄林帶2道,種草帶1道。每道窄林帶寬35m,每道寬林帶寬50m,每道種草帶寬30m。
③窄林帶或?qū)捔謳Ь鶠榧児嗄玖址雷o帶。灌木行距1.0m;穴距:輕微沙害地段0.8m(中等沙害地段0.65m);每穴2株。造林數(shù)量:輕微沙害地段主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)灌木180000株/km,背風(fēng)向側(cè)灌木127500株/km;中等沙害地段主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)灌木378462株/km,背風(fēng)向側(cè)灌木221540株/km。
④阻沙帶
于防護帶外側(cè)不小于25m處設(shè)置一行樹枝沙障阻沙。阻沙柵欄由一行樹枝條沙障及其兩側(cè)各1m范圍內(nèi)1×1m草方格沙障組成。
樹枝條沙障埋深d≥0.3m,立柱埋深D≥0.5m。上露高度C=1.0m;空隙段采用30%~50%。
一行阻沙柵欄材料數(shù)量:樹枝條:5.5~6.0kg/m。麥草:1.2kg/m。
⑤植被保護帶
于防護帶外側(cè)設(shè)置植被保護帶,輕微沙害地段主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)帶寬200m,背風(fēng)向側(cè)帶寬50m;中等沙害地段主導(dǎo)風(fēng)向側(cè)帶寬300m,背風(fēng)向側(cè)帶寬100m;植被保護帶范圍內(nèi)禁止一切不合理的開墾、放牧、砍伐,保護沙面植被。
⑥草方格沙障
a 草方格沙障埋深0.15m,上露高度0.15~0.20m,尺寸為1.0×1.6(1.3)m。
b 草方格由主帶和副帶組成。在沙丘脊梁處,主帶與主導(dǎo)風(fēng)向垂直,其延伸到兩側(cè)的主帶宜向前微呈弧形。副帶與沙丘脊梁平行。
(1)漿砌片石施工前應(yīng)清刷坡面浮土,填補坑凹并拍實使坡面平整。
(2)石料應(yīng)選用質(zhì)地堅硬、不易風(fēng)化、無裂紋,砌筑前將石料表面泥土沖洗干凈。
(3)漿砌片石施工時要求水泥砂漿飽滿,采用擠漿法、分段砌筑。
(1)植物防護工程施工應(yīng)根據(jù)植物的特性,適時種植,避免在暴雨季節(jié)、大風(fēng)和高溫條件下施工,保證成活率。
(2)在防護未形成一定能力時,宜采取排水和覆蓋等臨時保護措施。
(3)草方格沙障宜在風(fēng)季之前施工,如發(fā)現(xiàn)沙障有破口,應(yīng)及時進行修補,防止破口擴大而發(fā)生舌狀沙埋。
風(fēng)沙地區(qū)鐵路路基防護應(yīng)統(tǒng)籌兼顧,遵循風(fēng)沙運動規(guī)律,采用固沙、阻沙等方面的措施,并結(jié)合工程措施治沙與植物防護措施治理相結(jié)合,對風(fēng)沙路基段進行防護,最大限度改善風(fēng)沙地區(qū)鐵路沿線的生態(tài)環(huán)境,降低沙害對鐵路的影響。