铁路风沙路基

2024-09-29

铁路风沙路基（通用5篇）

铁路风沙路基篇1

目前, 我国铁路路基施工技术在沙漠地区的应用与探索处于试验阶段, 沙漠地区铁路路基的施工技术、工艺以及方法在不断的工程实践中得到长足的发展。诸多成功的工程实践证明, 铁路风沙路基施工技术能够克服沙漠地区由于风沙的松软状态而导致的工程施工难题。众所周知, 沙漠地区常年干旱少雨, 生态环境脆弱。受自然环境的限制, 在沙漠地区进行铁路路基施工的难度较大。主要表现在工程机械难以运行, 普通钢轮压路机难以将风沙压实到规定的压实度等。本文将从铁路风沙路基施工所涉及的填料运输、辗压技术、检测以及防护等施工技术的角度对风沙路基技术进行综合性探究。

一、填料分析及设计压实质量标准

风沙路基施工由于施工环境的限制, 施工技术人员应首先将路段分为不同的路段, 分别对沿线不同路段取土场的填料进行室内土工试验分析, 以此确定风积沙的种类, 如细沙、粗沙等。依据试验结果进行风沙压实质量标准的测定, 进行地基系数以及相对密度的测定, 由此确定基床以下以及基床底层的压实质量标准。

二、试验路段的施工及数据总结

试验路段的选取对于整个工程路基施工具有重要的参考和依据价值, 是保障整个路段安全有效施工的基本前提和保障。为此, 在进行正式施工前技术人员应选取有效的路段进行工程施工工艺的验证以及参数的收集、分析和总结工作。通过试验路段的选取和施工验证能够达到诸多施工目的, 如确定施工最佳含水量的多少、确定适宜的松浦厚度、确定合适的辗压遍数以及确定最佳的机械组合和施工组织。由此对工程施工提供科学可靠的施工保障, 确保工程顺利完工。

试验路段选取以后, 对该路段进行填筑层和试验层的施工, 详细记载试验数据。现场进行试验前, 先对土样进行室内击实试验, 以此确定压实后的最佳含水量、最大干密度以及最小干密度, 为后期试验做准备。在试验过程中选取不同厚度的松铺进行填筑试验, 通过试验可以得到含水量、辗压遍数以及填筑厚度。具体试验分析如下所述。

首先, 含水量的确定依据现场补水量的情况进行估算, 注意记载每填层辗压前后的补水量, 考虑到沙漠地区的特殊情况。由于渗透和蒸发的作用, 辗压后水分量的检测能够充分证明砂土层表面的保水效果的好坏, 以此确定最佳的砂层施工含水量。其次, 辗压遍数的确定依赖推土机型号的选取, 辗压次数, 辗压厚度以及辗压方式的应用等。在实际试验中, 施工技术人员应认真记录、分析辗压试验数据, 确定最佳的辗压方式、方法以及辗压厚度等数据, 保障路基压实度。最后, 填筑厚度的确定依赖辗压试验以及含水量的测定, 施工技术人员依据所得的试验数据进行分析, 确定对应的压实遍数确保压实质量符合预期标准。

三、施工工艺研究

根据风沙路基试验段的数据分析和试验结果我们不难发现, 风沙路基施工的最大特点是填料失水速度快。填筑完成以后, 路基由于失水过快而容易出现浮化松散的现象发生。针对这一特点, 应采取的施工技术为在填筑过程中注意水分的补充和保持, 并且在填筑完成以后进行粘土包边保水。在铁路路基施工过程中常采取的路基施工工艺“四区段, 八流程”的做法, 应用到细沙风沙路基上应采取“六区段, 十流程”的做法。具体而言, 六区段包括填筑区、平整区、层间区、碾压区、检验区、包边防护区。十流程包括施工准备、地基处理、填前层间补水、分层填砂、摊铺整平、洒水或晾晒、碾压夯实、检测签证、粘土包边、路面及边坡整形。其中, 层间补水区和包边防护区以及填前层间补水和粘土包边是添加的工程工艺。

1. 填料运输

由于受制于沙漠自然环境因素的制约, 风积沙填料因其粘聚力接近于零, 导致轮式载重车辆在填料运输过程中容易陷入松散的砂体之中。为便于填料的及时运输、节约工程成本和保证工程施工进度, 施工过程中建议在路基填筑层上用粘土修建临时运料通道, 通道厚度和宽度依据工程实际情况选择, 位置应居于路基中央, 避免轮式车辆在运料途中塌陷而影响施工进度, 同时轮式运输车辆以自卸车为宜。

2. 摊铺及平整

在实际风沙路基施工中较多采用装载机或者推土机进行填料的摊铺和平整作业。对于每层松铺厚度以及压实厚度应依据工程的实际情况和试验结果而定, 确保工程施工质量的标准。同时鉴于风沙路基失水过快, 浮化松散等特点, 在实际施工过程中应注意路基面两侧, 可以适度增加宽度填筑。

3. 辗压前填料含水量补给

由于风沙粘聚力趋于零, 所以在实际工程施工中必须确保风沙路基填筑的含水量。如果在路基辗压过程中含水量不足, 则会影响压实的质量, 难以达到预期标准。因此, 可以选择就地打井的作业方法, 通过接管灌水进行路基风沙的含水量补给。

4. 辗压

风沙路基施工的辗压工艺同普通填料路基施工工艺的不同在于辗压设备的选择以及辗压工艺的设置和选取上。通常而言, 普通填料路基施工采用普通振动压路机进行辗压即可满足工程需要, 但对于粘聚力趋于零的风沙路基而言则不适用。压路机在沙漠地区施工受到土壤沉陷引起行驶阻力加大以及辗轮前拥土现象的发生。通过工程实践我们发现, 重型图推土机在沙漠地带施工, 通过自身静压作用和履带齿块的有效嵌合, 能够有效克服沙地行走沉陷等困难, 增加对沙土的单位面积压力值。

四、结语

总之, 风沙路基的施工方案可行与否关键在于在满足设计文件的前提下是否做到了降低了施工成本、提高了工效。风沙路基的压实质量在工艺试验时, 除确定施工填筑厚度, 控制最佳含水量、摊铺厚度、压实遍数也尤为关键, 而含水量控制更为突出。本文分析了风沙路基作为一种沙漠地区铁路路基施工的有效施工技术在填料运输、辗压、补水、检测以及防护等施工技术和工艺中的应用和需要注意考虑的问题, 并针对风沙路基施工的特殊性而提出了一系列的应对措施。值得注意的是, 含水量的有效控制和做好后续防护的保水和防排水工作是确保风沙路基施工质量的重点和关键保障。这对于确保施工工程质量、推广风沙路基施工技术等方面具有重要的参考价值。

摘要：在自然条件下, 风沙呈现松软状态, 其内聚力非常小, 接近于零, 抗剪性能相当非常弱。因此, 在沙漠地区进行铁路路基施工面临着填料含水量损失快、运输以及压实困难等诸多施工特点。铁路风沙路基在实践中证明具有稳定性好、沉降量小、水稳定性强以及后期病害少等优点。本文从工程实践中对铁路风沙路基基础施工技术进行了深入的探究。

关键词：铁路,风沙路基,施工技术

参考文献

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[4]李艳龙.铁路风沙地区路基施工技术实践与研究[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2012 (29) .

防治风沙危害保护朔准铁路篇2

风力侵蚀的类型、危害及特征

在干旱半干旱地区、植被稀疏的条件下，当风力大于土壤的抗蚀的能力时，土粒就会悬浮在气流中流失。这种由风力作用引起的土壤侵蚀现象就是风力侵蚀。

朔准铁路建设过程中，离不开土石方作业，而修建铁路施工中就必然会扰动土体结构，致使土体抗蚀能力降低，侵蚀加剧，造成水土流失。

1.风力侵蚀的影响因素

影响风力侵蚀的自然因素主要有两个：一是频繁的、超过起沙风速的风力条件及其与干旱季节在时间配置上的一致性，是风力侵蚀的动力基础；二是以物理性砂粒为主的地面组成物质的分散性（岩石的风化、或松散的砒砂岩结构），为风力侵蚀提供了物质基础。地表或风沙堆积物，因风蚀、磨蚀作用，相对细粒物质被运移后，又可激发崩塌等重力侵蚀。在黄土高原北部长城沿线的水力、风力复合侵蚀区，风蚀可加剧沟蚀作用。

经过现场踏察和查阅有关资料分析，新建朔州至准格尔铁路，线位经过区属于内蒙古高原低中山区、晋北高原低中山区及大同盆地三个地貌单元，沿线细化可分为冲洪积平原区及低中山区。线路走向由东向西，总的地势两侧低中部高，沿线呈V字型，两岸大部为黄土覆盖，部分地段基岩裸露，途中经过黄土高原北部晋陕蒙交界地带的砒砂岩地区。该区域的风力侵蚀现象严重，对铁路修建和正常运行将会产生一定的影响。

2.危害类型

风力侵蚀对铁路的危害类型大体可分为路基吹蚀和线路积沙两种。当风力达到起沙风而作用于路基时，产生路基风蚀。风蚀过程中形成的风沙流不断地撞击路堤和地表，继续将沙粒扬起，纳入运动的气流之中，使风蚀过程逐渐扩展；另一方面，路基本身又是风沙流运行的障碍物，导致风速降低，在线路上形成旋涡，丧失其前进速度，所携带的沙粒在线路上沉落，引起线路发生积沙现象。

3.风速变化特征

大风对路堤边坡、路肩的风力侵蚀严重，直接影响到路基的稳定。路堤迎风坡，因路堤屏障，流线加密，风速由坡脚至路肩逐渐增大，路肩风速最大。翻越路提的气流因再度扩散，使背风坡的风速从路肩至坡脚逐渐减小，坡脚风速最小。

路肩以上的风速垂直变化，受爬坡风影响，最大风速出现在离路肩1.0m高处，1.5m处风速变小。

路堤上的风速是同高的自由梯度风速和爬坡风速之合速。因此，路堤越高，风速越大，风力侵蚀越严重。

风沙危害区域生物防护措施

1.防护原则

全面规划，预防为主，治理与防护结合，化害为利，坚持“谁开发，谁保护；谁破坏，谁治理”的原则。

实施“重点突出，生态优先，综合治理”的生物防护原则。根据本工程处于晋西北与内蒙古高原及陕西接壤低中山区的地域地貌特点，重点突出对上述区域内铁路隧道、桥梁、路基高填深挖地段的工程施工建设，实施风沙区生物防护措施和治理，并优先考虑原生植物恢复措施。

在突出经济可行的前提下，生物防治措施坚持实施“同时设计，同时施工，同时投入使用”的三同时原则。

2.防护目标

工程施工形成的边坡，应采取有效的防护措施，确保其稳定，不致其失稳而形成滑坡、塌方，对主体工程和周围环境产生危害。

工程开挖地表产生的土、石弃碴，应得到有效利用或妥善处理，严禁弃置于河床、水库和农田，不增加河流、水库的泥砂含量，避免危及下游的水利水保設施和工农业生产。

对各类工程建设区和直接影响区进行植被保护，建成多树种、多种配置和花草、乔、灌相结合的生物防护体系，在铁路沿线形成稳定的绿色屏障，保护和改善沿线生态环境。

3.生物防护技术

在铁路建设施工过程中，由于破坏现有天然植被面积过大或者取土、弃土不合理，又未及时采取防护措施，也是人为造成线路风力侵蚀的重要原因，必须引起注意。

防治铁路风力侵蚀需要从预防和治理两个方面着手。首先，应尽量把线路通过地区沙害的潜在威胁减少到最小程度，并注意不使风力侵蚀的范围扩大；第二，在发生风力侵蚀地段，本着因地制宜，因害设防的原则，积极采取工程措施、生物措施和化学措施治理。因此，铁路风力侵蚀的防治工程是贯穿在选线、施工及运营等各个阶段的，每个阶段都不应忽视，尤其是运营阶段，防治风力侵蚀是保证列车正常运行的主要任务。

路基本体防护：风沙地区的铁路路基，容易遭受风蚀，尤其路堤的路肩部位风蚀最重，而且容易踩踏变形。路基本体防护的原则是根据路基本体遭受风蚀为主的特点，因地制宜，就地取材，以达到不受风蚀的目的。一般有下列措施：截砌碎卵石、路肩栽砌片石、平铺卵砾石、加宽路面、路堤喷播客土、边坡采用生物措施等。尽量加大地表的粗糙度，避免出现取土场地表很平的状况。采用条带状取土且条带走向与工程区主导风向垂直，同时避免车辆对挖土后的松散地表进行碾轧等；取土场的表层土不得随地抛弃，应就近堆放（表面有遮盖）；严格管理，禁止在河、渠、沟堤上取土；在工程后期，应及时对取、弃土场及周围影响区实施水土保持措施，包括地表整平和植被恢复、各种水土保持设施的修复等。

编织袋法边坡防护技术：使用防老化土工合成材料的编织袋，可以就地取材，把风沙土和少量保水剂搅拌均匀后，装入袋中平铺在铁路边坡，为稳定起见用竹签子加以固定。在编织袋上打孔，播种植物种子。种子可选择紫穗槐、沙棘、柠条、黄刺玫、老芒麦、冷地早熟禾、蒙古冰草、草木樨状黄芪等。

“固化法”边坡防护技术：处理后的边坡为自然流线型，上面按50cm×50cm布设直径为15cm的木桩，然后喷洒固化剂。固化剂控制深度为3cm～5cm，待固化剂固化后拔出木桩，这样就在坡面上形成栽植穴，穴内添加风沙土和少量保水剂，在雨季时进行播种。

营养块播种边坡绿化法：传统的人工造林方法是采用挖大坑、浇水的措施，这种方法造林成本高、树木适应性不强、成活率不高。在总结人工造林方法存在问题的基础上，日本信州大学山寺喜成开发出新的绿化方法。该方法以天然降水为主，不用浇水，也不用挖大坑，而是利用营养块为种子发芽提供了营养基，有利于苗木生长发育。即用铁制的直径12cm取土器，在计划造林地方，钻出圆坑再放入营养块，并在圆形有孔的营养块中播种造林。

“营养杯法”边坡防护技术：该项边坡防护技术在处理后的自然流线型风沙土边坡上放置蜂窝状营养杯，在杯内添加风沙土、保水剂。营养杯内直播植物种子。

“柳方格法”边坡防护技术：该项边坡防护技术在处理后的自然流线型边坡土上设置柳方格沙障，沙柳条长50cm～60cm，插入土中30cm左右，做成1m×1m或2m×2m方格状，在边坡的中下部方格内栽植紫穗槐或柠条植物种。在铁路边坡上部直播多年生牧草种子。播种的植物种子有蒙古冰草、柠条、草木樨状黄芪等。

“土工袋法”边坡防护技术：除采用干砌片石垛加固之外，还可以采用“土工袋法”堆垒边坡防护技术。在准备好的下层上按层高及坡度放边坡线，按边坡线将土工袋稳固的堆垛好。利用土工合成袋，袋内添加风沙土堆垒成坡。该种类型堆垒边坡最外侧一层用防老化的土工袋，袋内添加风沙土和营养土及少量保水剂。堆垒材料边坡成形后在最外侧土工袋上打穴，穴播植物种子，覆土后踏实。

对风沙危害区进行边坡防护技术施工后，应由项目管理人员进行定期调查，调查方法是按不同类型区、不同施工方法开展工作。通过对不同防护材料、不同坡降比及对照段的风蚀、水蚀深度、面积、坡角积沙宽度、积沙厚度、各种边坡防护施工法的植被种类、盖度、生长量、根系分布等情况的全面调查，可以取得相应数据，为改进铁路沿线防沙治沙工作提供科学的依据。

作者单位系北京交通大学土木建筑工程学院

浅谈铁路风沙路基防护措施篇3

风沙地区包括沙漠和沙地。沙漠是指地表大面积为风积的疏松沙所覆盖的荒漠地区;沙地是指地表为大面积的疏松沙所覆盖的草原地区。全世界风沙地区的总面积约占陆地总面积的1/7。中国风沙地区约有70万km2, 分布于北纬35°~50°和东经75°~125°之间。

风沙按其运动形式可分为风沙流和沙丘两种。风沙流是指含有沙粒的运动气流。当风吹经沙质地表时, 将疏松沙粒扬起, 带入气流, 即形成风沙流。沙丘的移动是风沙流的一种运动形式。沙丘按稳定程度可分为固定沙丘、半固定沙丘与流动沙丘三种。

风沙地区路基是沙漠、大风和风沙流地区路基的总称, 位于这类地区的铁路路基, 容易遭受风蚀或沙埋等危害。风沙的形成与地理位置、气候、土质和人为活动及地表植被等因素关系密切。风沙地区的气候特征主要表现为:干旱少雨、日照强烈、气候干燥, 风的活动频繁。

我国沙漠主要分布于新疆、青海、甘肃、宁夏和内蒙古等省 (自治区) , 总面积68.7万km2, 约占国土面积的6.63%。据不完全统计, 我国目前已建和在建的铁路有包兰线、兰新线、集二线、南疆线、包神线、神延线、集通线等数十条铁路受到风沙的危害, 危害长度达上千公里。因此, 风沙地区铁路路基防护设计显得尤为重要。

2 风沙路基沙害类型

风沙对路基造成的危害主要有风蚀和沙埋2种。路基的风蚀可分为吹蚀、磨蚀和掏蚀3种。吹蚀是风力直接带走填料颗粒;磨蚀是气流中挟带的沙粒冲击填料颗粒, 以致使土体局部被掏空;掏蚀是气流因遇障碍物或地面形状突变和不平整而产生漩涡, 卷走细小颗粒, 使较大颗粒失掉稳定性而滚落于坡脚。风蚀常使路肩宽度不足, 严重者枕木外露, 影响行车安全。

风沙地区的道床积沙是普遍现象, 轻者道碴孔隙贯入沙粒, 道心有少量积沙, 造成道碴不洁, 给铁路上部结构带来一系列危害;重则积沙掩埋轨道, 可能引起机车或车辆脱轨。

路基遭受沙埋有2种形式:其一是在风沙流活动地区, 由于沙粒沉落、堆积, 掩埋路基;其二是在流动沙丘地区, 由于沙丘向前移动, 掩埋路基。路基遭受风蚀, 将会出现削低、掏空和坍塌等现象。

3 铁路风沙路基沙害防护措施

风沙地区路基, 应按近期与远期防护相结合、铁路建设与防治同时进行的原则, 采取工程与植物相结合的综合治理措施。

根据风沙路基沙害类型, 铁路风沙路基防护要从防风蚀和防沙埋两方面考虑, 即对路基本体和路基两侧的平面进行防护。

3.1 路基本体防护

当以粉、细沙填筑的路堤, 边坡坡率应大于自然安息角。风成沙的自然安息角一般在28°~32°之间, 相应的坡率应为1∶1.5~1∶1.75。考虑到机车振动及自然因素对路基稳定性的影响, 路基边坡坡率不宜陡于1∶1.75, 高度超过6m时, 适当提高稳定系数, 采用1∶2。当大风地区采用碎石类土作填料时, 路基每侧应加宽0.3~0.5m。粉、细砂路堑边坡形式应采用直线型。边坡高度h≤6m时, 边坡坡率应采用1∶1.75;边坡高度6m<h≤12m时, 边坡坡率采用1∶2。在戈壁风沙流地区的浅路堑, 当两侧有风沙流活动且风向与线路交角较大时, 宜采用展开式, 路堑边坡坡率应缓于1∶4, 使风沙流较平顺的越过路堑。路堑地段应根据沙源、风向及一次最大积沙量情况, 在侧沟外侧设置宽度不小于2m的积沙平台;不设侧沟时, 积沙平台宽度不小于3m。积沙平台应采用卵石土、碎石土、粗砾土、黏性土或水泥砂浆块板等覆盖。

风沙流通过路堤时, 迎风侧路肩处风速最大, 坡脚处风速最小, 故粉、细沙填筑的路堤, 迎风侧上部易受风蚀, 背风侧因气流漩涡作用, 坡面上部被掏蚀成凹槽和小坑, 边坡下部形成堆积, 因此, 粉、细沙填筑的路堤, 路肩和边坡均应防护。当风沙流越过路堑时, 堑内风速降低, 迎主导风向侧风速由坡脚向堑顶逐渐增加, 背主导风向侧由堑顶向坡脚处锐减, 故粉、细沙路堑边坡易遭风蚀, 迎主导风向侧受到风力冲击最大, 坡面被掏蚀成凹坑, 沙粒堆积在坡脚平台上, 甚至侵入道床影响养护作业和行车安全, 因此, 粉、细沙路堑坡面也应防护。

风沙路基边坡防护的途径有多种, 如位于内蒙古毛乌素沙漠边缘, 地貌单元属鄂尔多斯高原, 地形相对开阔, 波状起伏的新建地方铁路三北羊场至新上海庙北线中路基本体防护措施。

1) 路肩。风沙流通过路堤时, 在迎主导风向侧下部气流明显减速, 由坡脚向路肩逐渐增大, 路肩处风速最大, 风蚀最重;路堤主要填筑粉、细砂, 因此应对路肩进行特别防护。路堤除了骨架做镶边的地方, 其余段落都根据材料来源和施工条件采用干砌片石或混凝土预制块护肩。这些材料坚实耐久、抗风蚀力强, 很好的达到了防风蚀的目的。

2) 坡面。对于边坡高度较低路堤, 坡面先栽种1×1m的沙柳方格防护, 然后方格内种植适宜当地生长的灌木和撒播草籽;对于边坡高度较高路堤, 根据材料来源边坡坡面先用M7.5浆砌片石或C15预制混凝土骨架防护, 然后骨架内再种植沙柳方格和灌木;对于粉、细砂层路堑边坡, 也采用种植沙柳方格的防护方式。沙柳枝条长度一般为0.45~0.5m, 埋入沙中0.3m, 露出地面0.15~0.2m, 能很好的起到防吹蚀和稳固边坡的作用。此种防护措施既克服了全坡面包坡缺少卵石土、碎石土的困难, 又节约了投资。

3.2 路基两侧平面防护

路基两侧应根据当地的治沙经验, 采取固沙、阻沙、输沙和封沙育草、保护天然植被等多种防护措施, 构成严密的、整体的防沙结构体系。

两侧防沙体系应自路堤坡脚 (或堑顶) 外依次设置防火带、防护带、植被保护带等。防护带内工程防护和植物防护措施应相互协调配合, 发挥整体效能。

防沙林和采用草类等易燃材料的防护带, 应在路基坡脚或堑顶外选用卵石土、碎石土、粗砾土等铺设防火带。防火带宽度应符合《铁路工程设计防火规范》 (TB10063) 的规定。

路基两侧应根据沙源、风况、沙丘活动情况和天然植被状况等因素, 分别按严重、中等和轻微风沙地段设置防护带和植被保护带。

例如位于毛乌素沙漠边缘, 地貌单元属鄂尔多斯高原, 地形相对开阔, 波状起伏的新建地方铁路三北羊场至新上海庙北线中路基两侧平面防护措施。

1) 防火带。自路堤坡脚或堑顶外选用卵石土、碎石土、粗砾土等铺设10m宽的防火带, 厚度0.1m。

2) 防护带。防护带采用种植灌木林带与方格沙障结合的固沙措施。灌木的株距×行距采用1.0×1.0m, 在植物防护林带未建成之前, 林带内采用方格沙障阻沙。方格沙障采用沙柳枝条, 尺寸1.0×1.0m, 沙柳枝条长度一般为0.4m, 埋入沙中0.2m, 露出地面0.2m。

一般风沙地段:迎风侧90m宽、背风侧30m宽范围内设防护林带, 林带沿线路平行布置。迎风侧设两道宽30m造林带, 背风侧设一道30m宽造林带, 林带之间设30m宽空隙带。

中等风沙地段:迎风侧200m宽、背风侧110m宽范围内设防护林带, 林带沿线路平行布置。迎风侧设三道宽30m造林带, 背风侧设两道30m宽造林带, 林带之间设30m宽空隙带。

严重风沙地段:迎风侧290m宽、背风侧170m宽范围内设防护林带, 林带沿线路平行布置。迎风侧设五道宽30m造林带, 背风侧设三道30m宽造林带, 林带之间设30m宽空隙带。

防护林带边缘设PE阻沙栅栏, 阻沙栅栏外侧10m处设置刺铁丝围栏。

4 工程防沙措施

工程防沙措施适用于无植物防沙条件或为植物固沙创造条件的风沙地区路基。防护措施应在查明风沙源头和径路的基础上前移远离线路。

防护类型应依据风沙活动特征、输沙量、地形和防护材料性质等综合确定。

例如位于柴达木盆地西北部, 东起南祁连山南缘达肯大坂山前倾斜平原顶部, 与敦格线红柳车站相接, 终点位于西台吉乃尔湖东北的一里坪的新建地方铁路鱼卡 (红柳) 至一里坪线。

根据调查的积沙分布位置, 结合规范要求的风沙整治范围, 考虑风沙与线路交角及风向移动、转变等情况, 对有积沙的地方主要采用固沙网防止扬沙, 对无积沙的地方主要采用栅栏阻沙措施拦截通过的风沙流。防护工程在风积沙范围两端沿线路方向各延伸200m。

1) 中等风沙地段:迎主导风向侧防护带宽度150~200m, 采用功能型PE防风固沙网进行平面固沙, 固沙网高0.2m, 尺寸为1m×1m方格, 方格十字中间用木制楔桩固定。平面固沙区以外5.0m分别间隔20m设置2排HDPE高立式阻沙栅栏, 栅栏高出地面分别为1.0m、1.5m。背主导风向侧防护带宽度100m, 采用PE防风固沙网进行平面固沙。两侧防护带外缘设刺铁丝网围栏。

2) 轻微风沙地段:迎主导风向侧防护带宽度100m, 采用功能型PE防风固沙网进行平面固沙, 固沙网高0.2m, 尺寸为1m×1m方格, 方格十字中间用木制楔桩固定。平面固沙区以外5.0m设置一道HDPE高立式阻沙栅栏, HDPE高立式阻沙栅栏地面以上高1.5m;背主导风向侧防护带宽度50m, 采用功能型PE防风固沙网进行平面固沙。两侧防护带外缘设刺铁丝网围栏。

5 植物防沙措施

有水源可利用或年平均降水量大于250mm地区, 应采用植物固沙;在年平均降水量为100~250mm且湿沙层含水率大于3%的地区, 宜采用植物固沙。

防护林带应根据当地造林经验和水源条件, 采用乔木、灌木、草本植物相结合, 以灌木为主的混交林或纯林, 每条林带宽度宜20~40m。每两条林带间应设林间空地, 其宽度可采用30~40m。

树 (草) 种应选择生长良好、固沙能力强的当地沙漠植物。引种外地树 (草) 种时, 应经过栽培试验, 成功后推广应用。先锋植物与后期植物应互相配合。植物应配置合理、密度适宜, 宜采用稀疏结构林带。植物的灌溉应优先采用灌溉和滴灌。植物造林初期应采取工程防沙过度措施, 同时应在距林带20m以外设置阻沙设施。

例如位于毛乌素沙漠边缘, 地貌单元属鄂尔多斯高原, 地形相对开阔, 波状起伏的新建地方铁路三北羊场至新上海庙北线中DK133+589~DK134+665段路基坡脚外迎风侧290m宽、背风侧170m宽范围内设置乔木、灌木和沙柳方格沙障的防护林带, 林带沿线路平行布置。灌木的株距×行距为1×1m, 乔木的株距×行距为1×2m。在迎风侧30m宽造林带中两边各种4行灌木, 中间种17行乔木, 其余造林带均用灌木形式布置;在背风侧第一个30m宽造林带中两边各种4行灌木, 中间种12行乔木, 其余均用灌木布置。

林带未形成之前, 先用1×1m的沙柳方格沙障固沙。沙柳方格效果较好, 能增加地面的粗糙度, 减低靠近地面的风速。根据实验, 当流沙地上高2m处的起风风速为4.5m/s, 障间风速比裸露的沙地减弱30%~40%, 同时它能截留降水, 提高砂层含水量, 有利于植物生长;灌木生长低矮, 枝条密集, 是固定沙面很好的材料;乔木树干高大, 防风能力强。用沙柳沙障、灌木和乔木结合的多层次防护的混交林, 能很好的削弱风速, 减少气流中的输沙量和固定地表沙面。

路基每侧设置一眼机井, 种植时浇水一次, 以后两年每年浇水两次, 后三年每年浇水一次, 浇水采用人工灌溉。

施工注意事项:植物栽种季节应根据当地气候条件确定, 一般宜在春季进行, 时间为清晨及傍晚, 避开阳光暴晒, 保证成活率。同时加强管理, 及时对林带补植、更新, 防治病虫害。

考虑冬天天气寒冷土壤上冻不易施工及来年春天为大风季节路基容易被埋等因素, 沙柳方格沙障的施工应在路基开工同一年的冬天前进行。

6 结束语

风沙路基工程防护设计遵循风沙运动规律, 采用固沙、阻沙等方面的措施并结合工程防护及植树造林对风沙路基段进行防护, 最大限度地改善风沙地区铁路运营环境及沿线生态环境, 效果良好, 为我国铁路事业发挥着不可磨灭的重要贡献。

摘要：了解铁路风沙路基的成因, 从风沙的运动规律及对铁路路基的危害类型出发, 详细介绍铁路风沙路基设计方法及风沙防护措施, 最大限度地改善风沙地区铁路运营环境及沿线生态环境。

关键词：铁路风沙路基,风沙防护措施

参考文献

[1]铁道部第四勘察设计院.铁路特殊路基设计规范[M].北京:中国铁道出版社, 2006.

[2]铁道部第一勘测设计院.铁路工程设计技术手册[M].路基[S].北京:中国铁道出版社, 1992.

浅谈风沙地区铁路路堑边坡防护篇4

1.1路堑内的风向、风速变化与路堑边坡坡度、路堑深度以及风向与路线交角的大小有关。路线与风向正交时, 堑内风速降低且边坡坡度越陡, 路堑深度越深, 风速降低越多, 由于背风侧的降低程度更大, 故堑内积沙一般从背风侧坡脚开始, 逐渐向迎风坡坡脚延伸, 严重时, 路堑下部可被积沙堆满;路线与风向平行时, 由于路堑有聚风作用, 故堑内一般无积沙。

路堑边坡陡于1:4时, 将在路堑内出现顺路堑方向的风流 (俗称拉沟风) 。路堑短时, 沙粒在顺沟风力的作用下, 被带至堑外堆积, 路堑长时则堆积于堑内。

路堑过深时, 积沙虽然可以通过养护清理, 但如果采用很缓的挖方边坡, 在工程上不够经济。因此, 应尽量避免采用较长和较深的路堑, 无法避免时应敞开路基或增加积沙台宽度, 以利于防沙和养护清沙。

浅路堑内顺路线方向的风力较小, 在边坡坡度陡于1:4时堑内积沙严重;当边坡缓于1:4时, 气流平顺通过路堑, 可将大部分挟沙输送至路堑以外, 因此, 浅路堑宜采用敞开式横断面。深路堑若采用敞开式横断面, 工程上不经济, 而且由于顺沟风力较大, 堑内积沙并不严重, 因此, 建造深路堑通常采用缓边坡路基横断面形式, 但坡脚需要设置积沙平台, 如此可以方便其养护。

对拥有较好水汽条件的卫士、半干旱沙地亦或是固定的沙漠区域的高速与一级公路, 路堤采用1:3~1:6的边坡, 更利于恢复生态植被。

1.2路线与风向正交时, 堑内会有不同程度的积沙, 路堑越深积沙越严重。对浅路堑, 采用敞开式路基横断面可减少积沙, 对深路堑采用敞开式路基横断面虽不够经济, 但当路堑顶宽与深度之比介于20~30时, 同样具有缓坡路堑的优点。

1.3半填半挖路基在上路风和下路风的作用下, 容易发生路面积沙和路肩风蚀。对上下两侧边坡宜采用缓边坡, 边坡转换坡点初应设置成圆弧的形态, 跑正气流的正常通过, 同时应将挖方侧路基适当加宽, 做成积沙平台, 以利于清沙, 另外对上下边坡进行加固, 降低风所带来的侵蚀。

2 风沙地区路堑边坡防护形式

大致分为工程防护、生物防护与综合治理 (工程生物防护相结合) 三种。

2.1工程防护。工程防护, 是采用较为有效的工程施工手段防治风沙所带来的侵害的工程预防体系。工程防护是根据工程所运用的材料和工程实施的目的来选取防治措施的, 其中铁路的风沙治理通常都会用沙障固沙的方法。沙障固沙是用卵石、混凝土等设置起不同形式的挡沙墙, 以达到控制风沙的运动方向、速度、结构起到组织风沙的作用的常见工程技术措施。

2.1.1若遇边坡坡度较陡、泼面沙土松软、稳定性差, 采用圬土砌体封闭进行防护:干砌片石护坡通常用于坡度缓于1:1.25的土 (石) 质路堑边坡。干砌片石护坡的厚度不可小于250mm;浆砌片 (卵) 石护坡适用于坡度缓于1:1的易风化的岩石和土质路堑边坡。浆砌片 (卵) 石护坡的厚度不宜小于250mm, 砂浆强度不应低于M5, 护坡应设置伸缩缝和泄水孔;在石料缺乏的地区可采用水泥混凝土预制块进行路基边坡防护。预制块的混凝土的强度不得低于C15, 若是严寒地区则应低于C20;铺砌层下需要设置碎石或砂砾石的垫层, 其厚度不可小于100mm。

2.1.2选用护面墙对坡面进行防护。此防护形式通常被用于一出现风化且风化严重的软质岩石或破碎较多的岩石的挖方边坡以及较容易被侵蚀的土质边坡, 边坡不可过陡大于1:0.5。护面墙的类型需要根据现场的地质情况开确定:窗孔式护面墙防护的边坡坡度不可陡于1:0.75;拱式护面墙常用于边坡下部岩层相对较为完整而上部需要防护的路段, 边坡应缓于1:0.5;单级护面墙高度不得超过10m, 并需要设置配套的伸缩缝和泄水孔;护面墙基础应设置在稳定性好的地基上, 埋置深度根据实地的地质条件来确定, 冰冻区域, 必须埋置在冰冻深度以下不少于250mm。护面墙前趾应低于边沟铺砌的底面。

2.1.3喷射素混凝土防护。通常用于坡率缓于1:0.5、易风化但尚未受到强风化的岩石边坡:喷浆防护厚度不可低于50mm, 选用的砂浆强度不得低于M10;喷射混凝土防护厚度不能低于80mm, 混凝土强度不可小于C15;喷护坡面必须安设泄水孔和伸缩缝。

2.1.4挂网锚喷防护。常被用于坡面出现碎裂的结构的硬质岩石或者承装界都断裂地层以及坡面岩石与基岩分离存在下滑可能的挖方边坡;锚杆必须嵌入稳固的基岩之中, 嵌入的深度需要参照掩体的性质来确定;钢筋网喷射混凝土支护厚度不得小于100mm, 亦不可大于250mm。钢筋保护层厚度不得小于20mm;对软质岩石边坡或石质坚硬但稳定性较差的岩质边坡, 采用在坡面上铺设200×200 (或300×300) mm、直径6~8mm钢筋网片或土工塑料网, 垂直岩层滑裂缝或坡面向坡体内打入锚杆 (或锚钉) 将网勾牢, 向网上喷射6~12cm厚、强度不低于C20的素混凝土, 锚杆 (或锚钉) 间距1.5~2.5m, 锚杆 (或锚钉) 直径Φ20~25mm、长度1.0~4.0m。

2.2生物防护。生物防护是边坡防护的一种重要形式, 目前用于铁路边坡工程中的生物防护主要是指植物护坡。植物护坡是指通过种草种树等措施, 保护同时恢复天然植被, 它能够有效地防治流沙的移动、降低风沙带来的危害, 改善风沙地区的生态环境的一项技术防护措施。植被护坡是我国乃至世界的最主要也是效果最好的风沙防治措施。当前可选用的植物防护方法主要包括:普通喷播法、客土喷播法、挂网喷播法、植生袋法、土工格室网法、棕网固沙植草法、植物沙障防护法以及化学生物固沙防护法等。

2.2.1选择草种。在选择适用的草种时需要根据主要危害、季节气候、现场土质等来确定, 通常应选用成活率高、生长速度快、根茎发达或者有匍匐茎的错年生草种。常见的有:沙棘、柠条、油嵩、花棒、沙柳、紫穗槐、杨树、柳树等。

2.2.2湿法喷播。经常被用于土质边坡、土夹石边坡及风化严重的岩石坡率小于1:0.5的路堑与陆地边坡及中心分隔带、立交区、服务区及废弃土地绿化防护。

2.2.3客土喷播。时常被用于风化岩石、土壤稀疏的软质岩石、养分贫瘠的土壤、硬质土壤, 植物立地条件恶略的高大陡坡路面和被侵蚀严重的坡面。当坡率陡于1:1时, 宜设置挂网或混凝土框架。客土喷播可根据土质和气候条件选择薄基材3~5cm或厚基材6~10cm。

2.2.4三维植被网。通常被用于沙性土质、土夹石与被风化岩石、同时坡率应缓于1:0.75的边坡防护;三维植被网之中的回填土需要利用客土或土、肥料及换肤是土质的混合物。

2.2.5植生袋法。在严寒区 (Ⅰ区) 和温润季冻区 (Ⅱ区) 可采用植生带法的防护土质边坡。对于坡率大于1:1的较陡边坡, 宜用网孔15cm×15cm的16号铁丝挂网固定植生袋。

2.2.6土工格室网法。利用15~20cm高的土工格室网铺设在坡面上, 每隔25cm用锚钉固定, 锚固深度不小于15cm, 锚固钢钉规格Φ8mm, 网格内采用塑性指数大于12的粘性土或利于植物生长的土壤, 并在坡面上种植适合当地生长的草灌木。

2.2.7干旱地区适用的植物护坡方法。目前干旱地区常用的植物护坡方法有棕网固沙植草法、植物沙障防护法和化学生物固沙防护法 (CBFS) 等。

2.3综合防护。综合防护法是指将工程防护与生物防护结合使用的边坡防护技术。目前常用形式有:

2.3.1锚杆 (锚索或土钉) 钢筋混凝土框架梁护坡。框架内直接喷播草灌或置放三维网、植生袋、土工格室后播洒草灌。边坡最下级坡脚处设置不超过2m高的矮挡土墙支挡, 其上坡面上布设3~4m间距的圬工框架。在沙漠地区, 路堑边坡最下级坡脚处设置挡土墙支挡, 在其上裸坡上采用植物沙障防护。

2.3.2浆砌片石或水泥混凝土骨架植草护坡。通常用于缓于1:0.75的土质与全风化的岩石边坡。当坡面遭遇雨水冲刷威胁时, 坡度要缓于1:1;根据边坡坡率、土质及实地状况确定结构形式, 并融入周遭景观。框架结构内要充分利用植被或其他措施进行防护。

2.3.3多边形水泥混凝土空心块植物护坡。一般用于坡度缓于1:0.75的土质边坡和全风化、强风化的岩石路堑边坡。并根据实际情况的需要设置浆砌片石或混凝土骨架。

2.3.4锚杆混凝土框架植物防护。锚杆多选择非预制应力全长粘结型锚杆, 其间距及长度需参照边坡的实际土质形态组成确定。锚杆保护层厚度不应小于20mm;框架结构多采用钢筋混凝土结构, 混凝土的墙布能小余C25, 框架的尺寸需要参照边坡高度及地层情况来确定, 框架内宜植草。

3 结束语

铁路通过风沙地区, 路堑边坡防护技术的种类和方法是多种多样的, 但应符合“因地制宜、就地取材、经济适用、照顾景观“的原则。要将工程防护与生物防护相结合, 最大限度地改善风沙地区铁路沿线的生态环境, 使风沙对铁路的危害降到最低。

摘要：随着我国铁路建设的飞速发展, 特别是高等级铁路建设向中西部地区的推进。风沙地区路堑边坡防护技术越来越显得重要, 应用越来越多, 而且其结构形式日新月异, 设计理论也在不断发展, 下面简要谈谈铁路路堑边坡防护技术。

关键词：路堑,边坡,防护,生物,工程

参考文献

[1]李海光.红粘土铁路路堑边坡的防护[J].路基工程, 1994 (05) .

[2]韩冬卿.公路路堑边坡防护技术研究[J].公路, 2002 (09) .

铁路风沙路基篇5

线路由北向南通过祁连山北麓冲、洪积倾斜平原及祁连山山地两大地貌单元。祁连山北麓山前冲、洪积倾斜平原可划分为党河冲积平原、鸣沙山北麓冲、洪积倾斜平原及鸣沙山、当金山山间冲、洪积倾斜平原, 库姆塔格沙漠及当金山山前冲洪积倾斜平原五个次级地貌单元;其中库姆塔格沙漠地形波状起伏, 地表广泛分布风积沙, 如图1。

1 沿线风沙分布及特征

敦格铁路沿线部分地段地处内陆干旱荒漠区, 降雨稀少, 植被稀疏, 地表主要为细圆 (角) 砾土, 部分段落地表分布粉、细砂层;主要表现为戈壁和沙漠化土地, 局部段落还分布流动沙丘。

沿线风沙地段包括流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘, 其中沙害严重地段主要发育有格状沙丘、沙丘链、新月形沙丘等, 地表几乎无植被。库姆塔格沙漠东段, 地表分布有流动沙地、流动沙丘及沙丘链;戈壁风沙流频繁发生, 多在沟、坎处有积沙现象。

2 风沙对铁路工程的危害

由于沙的松散性和风的吹蚀及搬运作用, 在大风季节, 戈壁及沙漠化土地易形成风沙流, 遇障碍物易堆积, 对铁路工程产生危害。风沙对铁路的危害主要表现为沙埋、风蚀及磨蚀。

2.1 沙埋

线路两侧活动沙粒被大风气流扬起并带走, 遇到路堤、道砟、轨枕等铁路结构物阻挡后大量沉落并堆积下来后掩埋铁路, 造成列车缓行或脱轨等重大行车事故。

2.2 风蚀

路基遭受风蚀将会出现削低、掏空和坍塌等现象。

2.3 磨蚀

气流中沙粒具有较大能量, 对机车、车辆及通讯设备进行撞击和磨蚀, 甚至堵塞油眼, 造成机件严重磨耗。

3 风沙地区选线原则及工程设置方案

3.1 选线原则

(1) 尽量选择沙丘的边缘地带, 这些地带风力较小, 沙埋较轻, 且常有潜水溢出, 利于植物生长, 沙丘易固定。

(2) 宜选择在沙丘中的河流两岸和古河道及沙丘间的湖盆草滩通过, 这些地带地下水位较高, 有利于固沙造林, 防治沙害。

(3) 当通过延绵不断沙丘的地区, 应尽量通过低矮沙丘, 减少大量流沙对铁路的危害。

(4) 尽量不通过半固定沙丘的下风侧, 避免沙体移动掩埋铁路;施工过程中应避免破坏植被, 以免沙丘复活。

(5) 线路走向应尽量与当地主导风向平行, 可大幅度减少沙埋、吹蚀等对铁路工程的危害。

3.2 线路方案比选

在项目可行性研究阶段, 为尽量绕避不良地质, 确保工程可靠性, 进行了穿越沙山沟最小圆曲线半径方案的研究, 比选了1600 m、1200 m和800 m三个最小圆曲线半径方案。经比选, 最小圆曲线半径1600 m方案需设置1920 m隧道穿越沙梁, 工程实施难度很大, 予以舍弃;800 m方案与1200 m方案地质条件、工程设置及投资相当, 但采用小半径更有利于绕避其间砂害严重地段, 本次对800 m方案与1200 m方案进行了加深研究。

(1) 最小圆曲线半径1200 m方案。

沙山沟内国道走行于沟东侧, 为避免铁路建设引起公路改移工程, 线路基本位于公路西侧。因采用1200 m较大半径无法于沟谷曲折、狭窄处与地形相适应, 故部分桥墩布设于沙丘上。比较范围内线路全长12.59 km, 桥梁长10.724 km。

(2) 最小圆曲线半径800 m方案。

采用800 m半径后, 线位的选择更为灵活, 对地形适应性更强。为尽量远离砂害严重地段, 线路于沙山沟入口处跨越公路于其东侧前行;后为避免公路改移及光缆迁改, 再于DIK80+928处上跨公路于其西侧前行, DIK84+000附近采用800 m小半径后, 线路可于沙丘前方通过;进入宽谷区后, 线位与DK方案基本相同。比较范围内线路全长13.02 km, 桥梁长10.724 km。 (图2)

(3) 方案比选。

(1) 从线路平面条件方面分析。

1200 m方案设计行车速度可达140 km/h, 优于800 m方案的120 km/h;且采用大半径后线路更为顺直, 轮轨作用力减小, 比较范围内1200 m方案较800m方案线路短425 m。

由上可知, 1200 m方案线路平面条件更优。

(2) 从工程地质条件方面分析。

两方案均走行于库姆塔格沙漠东段的沙山沟沟谷内, 受沙漠影响, 沙山沟内风积沙较发育, 为该段主要工程地质问题。两方案通过地段的地层岩性、地质构造、水文地质条件等地质条件均相同, 不控制线路方案的选择, 仅风沙的分布段落及危害程度为影响线路方案选择的工程地质问题, 现对各方案通过的风沙类型的分布段落及危害程度列表如表1。

通过统计表分析可知, 虽1200 m方案通过砂害段落总长度比800 m方案短338 m。但1200 m方案通过严重砂害段落比800 m方案长510 m。因此总体比较, 1200 m方案较800 m方案工程地质条件略差。

(3) 从工程实施社会影响方面分析。

800 m方案为优化工程地质条件, 尽量远离砂害严重地段, 而多次跨越公路、管线。经统计, 与公路交叉3次, 与天然气管道交叉6次, 改迁35 kV电力线7处, 110 kV电力线6处。

1200 m方案经统计, 与公路交叉1次, 与天然气管道交叉4次, 改迁35 kV电力线2处, 110 kV电力线4处。

通过统计可知, 1200 m方案与公路、管线交叉干扰及电力线迁改少, 工程实施社会影响小。

(4) 从桥梁布置难易度方面分析。

本次设计, 与公路、天然气管道交叉时按照避免改移、原位立交的桥梁布置原则, 当交叉角度过小时采用特殊结构。

1200 m方案与公路、管线交叉干扰小, 因此桥梁布置难度较800 m方案小。

(5) 从工程经济方面分析 (表2) 。

1200 m方案线路长度短、电力迁改工程小, 桥梁特殊结构少, 故工程投资较800 m方案少1294.4万元。

(6) 综合比选及推荐意见。

1200 m方案虽工程地质条件略差, 但是其线路平面条件优、工程实施社会影响小、桥梁布置难度小、工程投资省, 综合优势明显。