新建陶利庙至鄂托克前旗铁路风沙路基防护原则的研究

夏超峰

(中铁工程设计咨询集团有限公司郑州院，河南郑州 450001)

新建陶利庙至鄂托克前旗铁路为I级电气化铁路，位于内蒙古自治区西南部鄂尔多斯市乌审旗、鄂托克前旗境内。线路东起在建新恩陶线陶利庙站，途径陶利庙、昂素，西至鄂托克前旗。线路大致呈东西走向，新建正线全长97.705 km。

本项目为鄂尔多斯南部的横向通道组成部分，加强了西南地区路网密度，增强了地区铁路网的完整性、通达性和运输灵活性。

1 气候特征及沿线风沙路基的分布

1.1 气候特征

沿线经过地区大的地貌单元主要有毛乌素沙漠边缘区(DK0+000～DK64+500)和鄂尔多斯高原区(DK64+500～DK99+100)。陶利庙出站至昂素属于毛乌素沙漠边缘区，地形平坦、开阔，地势起伏不大，自东向西一路上坡至昂素，地面高程一般在1 273～1 390 m之间。地表多被固定、半固定沙丘覆盖，局部为流动沙丘，沙丘高2～20 m不等，沙丘之间有多处地势相对低洼区，为近现代湖泊沉积地层。地下水位在洼地中埋深0.2～3 m左右，在高地、沙丘中则大于15 m。

本线属干旱、半干旱大陆性中温带气候区，四季分明，春季干旱多风，夏季短促炎热，秋季气温巨降，冬季严寒漫长而少雪，日照丰富，降水少而集中且不均匀，蒸发强烈，气候干旱多风沙。沿线主要气象要素见表1。

表1 气象要素汇总

1.2 风沙路基的分布

该线陶利庙至昂素段主要位于毛乌素沙漠边缘地带，沙的来源主要为毛乌素沙漠，以固定沙丘(地)和半固定沙丘(地)为主，少量流动沙丘，多呈新月形，局部呈沙丘链和沙垄状分布。该段主导风向为北西向，迎风坡积沙范围较大，厚度相对较薄，背风坡积沙范围小，局部厚度较大，以粉、细砂为主。沿线流动沙丘长6.7 km，半固定沙丘长16.3 km。

2 风沙路基防护原则的研究

2.1 风沙治理措施的分析

风沙路基两侧的风沙治理一般可分为两种:工程治沙与植物治沙。

(1)工程治沙

是指采用各种工程手段防治风沙危害的一种工程技术体系。工程治沙在铁路风沙治理中最常用的是机械沙障固沙措施。机械沙障固沙是指利用柴草、黏土、板条、卵石等，在沙面上设置各种形式的障碍物或挡沙墙，从而控制风沙流的运动方向、速度、结构，起到阻挡风沙作用的一种工程技术措施。

优点:施工简单，周期短。

缺点:费用高，效果较差。

结合该线风沙路基的情况，可采用碎石土、黏性土包坡进行防护。碎石土、黏性土包坡，厚度若采用0.3 m，则需要总量为158 700 m3。由于沿线多为粉细沙，碎石土、黏性土需从靖边县外运，运距超过100 km，包坡工程概算额为1 777.6万元。运距远，需用量大，运输过程中势必对周围环境造成非常大的影响。短期固沙作用较好，长期后会被风蚀，固沙效果差。

(2)植物治沙

是指通过采取种草种树等措施增加人工植被，保护和恢复天然植被等各种手段，有效阻止流沙移动，防止风沙危害，改善风沙区生态环境和提高土地生产力的一种植物防护技术措施。植物治沙是我国最重要和最根本的防沙治沙有效手段。

优点:费用低廉，效果好，保护和美化环境。

缺点:施工周期长。

鉴于沿线大部分地段地下水位较高，且年降水量大于250 mm，地下水位在洼地中埋深0.2～3 m左右，具备植物生长条件。本次采用树枝沙障(沙障内种沙柳、柠条等植物)进行防护。树枝沙障设置较简单，采用树枝长30～40 cm，埋深15～20 cm，正方形布置。采用树枝沙障防护，费用为792.0万元。树枝沙障防护如图1所示。

图1 树枝沙障(单位:m)

通过对两种治沙方法优缺点综合比较，结合当地治沙经验和临近地区类似工程经验，在建恩格阿娄至陶利庙铁路，上海庙至三北羊场铁路的治沙方法，采用植物治沙。

2.2 风沙路基防护原则

风沙路基防护工程主要包括两部分:路基本体的防风蚀加固措施以及沙丘或风流侵向路基采取的防沙埋措施。

(1)路基坡面防护

路堤、路堑边坡高度H＜5.0 m时，坡面采用树枝沙障，沙障内栽种沙柳防护，路肩采用C20混凝土预制块防护;边坡高度5 m≤H≤8 m时，边坡坡面采用C15混凝土六棱空心砖护坡，空心砖内植草皮防护;边坡高度H＞8 m时，采用C20混凝土截水骨架护坡防护，骨架内种沙柳防护。

(2)风沙路基两侧防护

路堑地段设置侧沟及宽度不小于2.0 m的积沙平台，平台采用混凝土块板铺砌加固，如图2所示。

图2 路堑侧沟及积沙平台设置标准横断面(单位:m)

线路通过流动沙丘且沙害严重地段，于迎风侧200 m、背风侧100 m范围内采用树枝沙障固沙，沙障内栽种沙柳、柠条等固沙植物，并于迎风侧最外侧设一道高立式沙障。迎风侧植被保护带宽度为400 m，背风侧植被保护带宽度为150 m;线路通过流动沙丘、半固定沙丘且沙害中等地段，于迎风侧150 m、背风侧50 m范围内采用树枝沙障固沙，沙障内栽种沙柳、柠条等固沙植物，并于迎风侧最外侧设一道高立式沙障。迎风侧植被保护带宽度为300 m、背风侧植被保护带宽度为100 m，如图3所示。

图3 风沙路基平面防护(单位:m)

3 风沙路基防护的作用

通过上述研究，对该工程路基边坡防护采取了以下措施:①树枝沙障，沙障内栽种沙柳，路肩采用C20混凝土预制块防护;②C15混凝土六棱空心砖护坡，空心砖内植草皮防护;③C20混凝土截水骨架护坡防护，骨架内种沙柳防护。

在路基两侧防护采用树枝沙障(沙障内种沙柳)，于迎风侧最外侧采用高立式沙障等固沙、阻沙，以及封沙育草、保护天然植被的多种防护措施，构成严密、整体性的防沙结构体系，可以有效防止路基沙埋危害。

4 结束语

新建陶利庙至鄂托克前旗铁路穿行于毛乌素沙漠边缘，风沙对路基危害较大，风沙路基防护的措施可以保证路基不被风蚀和沙埋危害，保证路基安全，从而保障列车安全、正常运行。

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