巴新铁路风沙路基防治对策

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142)

1 项目概况

新建巴彦乌拉—新邱地方铁路位于内蒙古自治区锡林郭勒盟、赤峰市、通辽市和辽宁省阜新市境内。线路起于锡林郭勒盟西乌珠穆沁旗春成集团吉林郭勒煤田矿区附近，向南经林西县、巴林右旗、翁牛特旗、敖汉旗、奈曼旗、库伦旗、阜新市的阜新蒙古族自治县，接入既有新义线新邱站，线路全长487 km。其中风沙路基128.863 km，占整条线路总长的26.5%，因此风沙地段路基的防护治理是全线路基设计的重点。

2 风沙地段地质特征

2.1 自然特征

1)地形地貌。线路于奈曼(DK130+000)至西拉木伦河(DK270+000)间线路穿越科尔沁沙地，科尔沁沙地位于赤峰市境内，总面积达5.1万km2，是我国四大沙地中面积最大的沙地。2)水系及河流。奈曼(DK130+000)至西拉木伦河(DK270+000)段主要河流有西拉木伦河和查干木伦河。3)气象特征。线路所经地区为中温带亚干旱大陆性季风气候区，冬长夏短，气候干燥，春季干旱多大风，夏季温热多雨，秋季凉爽霜雪早，冬季漫长寒冷冰雪茫茫。区内降水量小且集中，蒸发量大，蒸发量远大于降水量。

2.2 沿线风沙特征

沙区内全年主导风向为冬春季的WNW及W风，沙丘移动的方向为ESE，移动速度年移动量约为5 m，最大移动量可达30 m～40 m。受主导风向控制，沙丘大致呈西北—东南向排列，沙丘一般高约2 m～6 m，局部达10余米～30余米。半固定沙丘呈斑点状散布在固定沙丘之间，大部分是固定沙丘上的植被遭受破坏后形成，半固定沙丘由于受风力作用较强，出现了裸露的沙面，宏观覆盖率约10%～70%不等。沙丘含水量经取样试验，表层0.05 m～0.3 m范围内为干燥带，干燥带以下5.0范围内，一般含水量在2.0%～5.0%之间，由上至下递增，仅在个别地段含水量低于2.0%。由于沙丘有一定的含水量，丘间低地地下水位埋藏较浅，年降水量较大，有利于植物生长，防护治理可取得较好的效果。

3 风沙防治路基主要设计原则

3.1 主要设计原则确定依据

1)铁道部TB 10035-2006铁路特殊路基设计规范。2)铁道部TB 10001-2005铁路路基设计规范制定设计原则。

3.2 主要设计原则

1)路基两侧防风治沙体系。

路基两侧防风治沙体系应自路堤坡脚(或堑顶)外依序设置防火带、防护林带、阻沙带、围栏。主导风向侧与线路大里程方向夹角小于45°时，线路两侧均按照迎主导风向侧考虑。若“斑块”超出防护范围，则将“斑块”按照要求全部进行治理。

a.流动沙丘密集分布段落。

流动沙丘高、危害大的地段，迎主导风向侧防护体系宽度共计312 m，背主导风向侧防护体系宽度共计100 m。

根据专家提出“对流动沙丘高、危害大的地段可适当加宽设防范围”的意见，结合现场实际情况，按照《铁路特殊路基设计规范》中规定的植物防沙措施林带宽度、林带间空地宽度、高立式沙障宽度，计算出防护宽度为312 m。具体说明如下:

迎主导风向侧自防火带外依次设置4道宽40 m的防护林带，防护林带由草方格及灌木构成，林带间距20 m内撒草籽防护;最外侧防护林带50 m外设置5排高立式沙障，沙障与最外侧林带间50 m范围内撒草籽防护。背主导风向侧自坡脚(或堑顶)10 m外依次设置1道宽40 m、1道宽30 m的防护林带，防护林带由草方格及灌木构成，坡脚(或堑顶)外10 m范围内及林带间距20 m内撒草籽防护。

此项措施主要针对流动沙丘高、危害大的段落:响水河和西拉木伦河之间(DK262+500～DK267+100)。

一般地段，迎主导风向侧防护体系宽度共计118 m，背主导风向侧防护体系宽度共计50 m。

根据专家提出“重点地段迎风侧按100 m、背风侧按50 m的宽度考虑设防”的意见，结合现场实际情况，按照《铁路特殊路基设计规范》中规定的植物防沙措施林带宽度、林带间空地宽度、高立式沙障宽度，计算出防护宽度为118 m。具体说明如下:

迎主导风向侧自防火带外依次设置2道宽30 m的防护林带，防护林带由草方格及灌木构成，林带间距20 m内撒草籽防护;最外侧防护林带20 m外设置2排高立式沙障，沙障与最外侧林带间20 m范围内撒草籽防护。背主导风向侧自坡脚(或堑顶)10 m外设置1道宽40 m的防护林带，防护林带由草方格及灌木构成，坡脚(或堑顶)10 m内撒草籽防护。

b.流动沙丘零星分布地段(即流动沙丘呈现斑块状)。

风沙危害严重地段迎主导风向侧100 m范围内的“斑块”采取草方格沙障结合灌木防护，背主导风向侧50 m范围内的“斑块”采用草方格沙障结合灌木防护。

风沙危害中等及轻微地段迎主导风向侧50 m范围内的“斑块”采取草方格沙障结合灌木防护，背主导风向侧30 m范围内的“斑块”采用草方格沙障结合灌木防护。

c.半固定沙丘。

路堤填高小于2.5 m及路堑，迎主导风向侧防护体系宽度共计60 m，背主导风向侧防护体系宽度共计30 m。

自防火带外设置1道宽40 m的防护林带，防护林带由草方格及灌木构成，防护林带10 m外设置积沙沟及挡沙堤。背主导风向侧自坡脚(或堑顶)设置1道宽30 m的防护林带，防护林带由草方格及灌木构成。

路堤填高大于2.5 m，迎主导风向侧防护体系宽度共计50 m，背主导风向侧防护体系宽度共计30 m。

自防火带外设置1道宽40 m的防护林带，防护林带由草方格及灌木构成。背主导风向侧自坡脚(或堑顶)设置1道宽30 m的防护林带，防护林带由草方格及灌木构成。

d.固定沙丘及固定平沙地。

路堤填高小于2.5 m及路堑地段，迎主导风向侧防护体系宽度共计50 m，背主导风向侧防护体系宽度共计30 m。

自防火带外设置2道宽20 m的防护林带，距离线位近的第一道防护林带内种植灌木，第二道防护林种植乔木及灌木。背主导风向侧自坡脚(或堑顶)设置1道宽30 m的防护林带，防护林带由灌木构成。

路堤填高大于2.5 m的地段不再单独设置防沙体系。

e.施工破坏段落。

采用草方格内撒草籽防护。

2)围栏。

防护体系外侧设一道钢丝网片式围栏。

3)植物选择。

本次设计共选择灌木8种，乔木2种。灌木为:花棒，黄柳，小叶锦鸡，柠条，羊柴，沙打旺，沙蒿，沙米。乔木为:樟子松，榆树。

乔木:每坑种植1株;灌木:每坑种植2株;撒草籽:20 kg/亩。

4 对巴新线风沙防治的建议和措施

1)由于风沙地区植被和地表生态系统非常脆弱，不宜多次施工，防风治沙防护体系(不含路基本体)建议在巴新线一期工程中结合二期工程统筹考虑。否则在增二线时再次施工将会破坏一期工程的治沙体系，造成工程浪费，运营安全存在隐患。2)阻固并举、防治结合。巴新线的防风治沙设计应结合当地的气候条件，尤其是当地的降雨量大于250 mm的实际条件，采用以植物防沙为主、工程治沙为辅的原则，植物应以灌木为主。原施工图设计中设置的防火带、植物防护带、植被保护带、围栏等措施基本合理，但可结合工程实际按以下原则优化和调整:防风治沙体系可按禁牧育草带(阻、固)→防风阻沙带(阻)→草障植物带(固)→固沙防火带实施(固)设置。禁牧育草带外侧设铁刺栅栏，栅栏以内设高立式沙障，沙障内侧设置土工防沙方格固沙育草(当外侧风沙掩埋时可上提土工方格循环利用);防风阻沙带应根据路段地形地貌及风量大小，优化造林宽度及种类，除了采用灌、草混种外，并尽量结合气候特点试种乔木，形成立体防沙屏障，在风沙大的路段可考虑设置双道阻沙带;由于本地麦草较便宜，建议固沙措施以麦草方格为主。铁路两侧固沙防火带可与养护便道结合并适当减小宽度，与草障植物隔断带相连，应就近选择河卵石、碎石等防火材料铺设。3)优化设计、灵活创新。a.树种选择可考虑一些具有经济性的治沙植物，严重风沙地区阻沙前沿种植花棒、柠条，固沙带可种植经济性的沙柳、沙枣、文冠果等。各种植物的选择应与当地气候及生长条件相适应，必要时进行一些种植试验。b.有针对性的优化防火带设计，尤其在没有与公路交叉或并行地段可结合日后的养护维修便道统一设计，减小防火带宽度或取消防火带，可只在与公路交叉或并行地段设置防火带。c.草障植物带每间隔100 m，应设计一道10 m宽隔离防火带，以防止火灾时蔓延，同时本隔离防火带可用作二线取土行车通道。d.草障植物带中移栽的灌木，尽量采用多种本地植物混种，避免发生病虫害。e.阻沙带原设计设置在固沙带和植物保护带之间，建议同铁刺围栏同时设在最前沿。f.草方格可改为1 m×1 m，灌木只能在草方格中间栽种。g.后续增二线工程施工时应使包边土与风沙段路基同时填筑、分层压实。h.风沙治理施工图审查时，建议邀请有关业内单位及相关维护管理实施单位专家到场指导、审定。4)路堑挖方地段尽量留出积沙平台，有条件时留出足够宽度的清沙通道，尤其在严重风沙地段，必须将至少一侧积沙平台设计成不小于4.0 m宽，以便在积沙严重时顺利清沙。5)尽早实施路基本体以外的防风治沙措施，给植物生长留出时间，以便在运营时植物起到很好的阻沙、固沙效果。6)进行植物固沙，特别是栽植灌木时，要结合天气选择在雨季进行栽植，必要时在地下水位较高地段每500 m打简易井一眼，提水浇灌灌木，以保证灌木的成活率。7)固沙措施采用草方格和土工防沙网进行经济比较确定，对风沙严重地段还要采取前沿阻沙措施，采用高立式土工网阻沙障或树枝沙障进行阻沙。8)对于路堤边坡没有设计拱形骨架防护段落，建议采取硬化路肩措施，以防风蚀、雨水冲刷路肩。9)对段落较短的零星风沙路基，可采用草方格或土工网沙障进行工程防沙的措施，风沙固定后，天然植被就会自然长成。10)巴新线一期工程明年即将通车运营，考虑到风沙地区植被和地表非常脆弱，建议目前应尽早封闭防护林带和植被保护带，防止人、畜破坏已经相当脆弱的生态系统，为明年运营奠定良好的环境基础。

5 结语

风沙环境治理应按近期和远期相结合的原则，近期目标以工程防沙措施为主，远期目标以植物防沙措施为主。

永临结合防沙体系中，工程防沙是先导，先利用工程措施将流沙固定，再进行生态修复。

近期围封防沙与远期治沙防护相结合、建路与防治同步施工，植物防沙与工程防沙相结合、防护带与运营维修便道永久性和临时性相结合的综合治理措施。

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