铁路风沙地区路基施工技术实践与研究

摘要:风沙段路基设计与施工一直是工程领域的一大难题，本文以新建铁路巴准线为例，阐述了风沙路基中风沙的运动规律和其对路基的危害，并据此提出行之有效的防治措施，以期对类似工程提供参考和借鉴。

关键词:巴准铁路风沙路基

中图分类号：U213.1文献标识码： A 文章编号：

1.绪论

新建铁路巴准线是神华集团公司在蒙西地区的煤炭大通道，远期年运量达到两亿吨，以万吨级列车设计。该线位于鄂尔多斯高原地区，大致走向为自西向东，其中DK0+000～DK20+000段，为风沙区，海拨一般为1290～1337m，相对高差小于50m，地形起伏不大，植被不发育，地表大部分为粉细沙，基岩地貌少见，盛行的西北风造就了大致北东～南西方向展布的波状沙丘、沙垅等沙漠地貌。风沙的存在不仅影响铁路建设，更增加了铁路运营和维护难度。因而，有必要对风沙路基的施工特点和规律进行研究，进而提出切实可行的防治措施。

2.风沙运动的基本规律

2.1风沙流与起沙风

启动风速是指使沙粒开始启动的临界风速，它与沙粒粒径、地表性质、沙的含水量等多种因素有关[1]。所有大于启动风速的风称为起沙风。起沙风将松散沙粒扬起，形成含有沙粒的运动气流，称为风沙流。

2.2沙粒运动形式

风沙流中沙粒的运动形式与风力的强弱、沙的粒径与质量有关，有蠕移、跃移、悬移三种。其中跃移是主要形式，平均占总输沙量的78％；蠕移次之，一般占20％左右；悬移很少。跃移和蠕移主要是在离地面10 cm的高度内活动。

2.3风沙流结构

气流中搬运的沙粒在搬运层内不同高度的分布情况称风沙流结构。风沙流结构随风速、地表性质和进入气流中的沙粒数量而异。风沙流中含沙粒的垂直分布是随高度的增加而迅速递减，沙粒主要集中在贴近地面的气流层内。当风速显著地超过启动风速后，上层气流中的含沙量就会急剧增加。

2.4吹蚀与堆积

风沙流是否产生吹蚀或堆积，主要看风速、沙源、障碍物、下垫面等因素而定。由于风速增大或沙源减少而使风沙流下层处于不饱和状态，就容易产生吹蚀或搬运。由于风速减弱或遇有障碍物，都会促使沙粒从风沙流中沉落而造成堆积。如果进入气流的沙量和从气流中沉落的沙量大致相等，则既不产生吹蚀，也不产生堆积。

3.风沙对路基的危害

风沙对路基的危害主要表现为沙埋和风蚀两种形式[2]。

3.1沙埋

沙埋的产生主要分为两种：一是风沙流通过路基时，由于风速减弱，导致沙粒沉落，堆积掩埋路基；二是由于沙丘移动上路而掩埋路基。沙埋主要分为片状沙埋、舌状沙埋和堆状沙埋，其中片状沙埋主要发生在风沙流活动地区。舌状沙埋在流动沙丘地区路线横切走向，或风沙流活动地区路基上风侧有障碍物时均可发生。堆状沙埋则主要发生在流动、半流动沙丘地区。

3.2风蚀

风蚀是指在风沙的直接冲击下，路基上的沙粒或土颗粒被风吹走，出现路基削低、掏空和坍塌等现象，从而引起路基的宽度和高度的减小。风蚀的程度与风力、风向、路基形式、填料组成及防护措施有关。对于路堤而言，当主导风向与路基处于正交时，迎风侧路肩及边坡上部风蚀较严重，背风侧则较轻；而对于路堑而言，其边坡的风蚀一般均较严重，风蚀程度则随路线与主导风向的交角不同而不同。

4.风沙段路基施工防治措施

风沙路基应在少风、风速较小或有雨季节分段施工，分段成形，分段防护，防护顺序应先施工迎风面再施工背风面，并在大风来临前配套完成。路基施工前应做试验段，取得经验后再正式施工。具体而言，以巴准铁路为例，风沙段路基施工防治可按如下进行。

4.1对于风沙地区填方地段

当路基本体填料采用合格土时，其加固防护措施同一般地段。当采用粉细沙填筑路堤时，边坡形式采用直线型并放缓，并且路堤的边坡高度控制在12m 以内，当路堤的边坡高度大于12m 时不得再采用粉细沙填筑路堤，应采用其他合格土填料填筑。风沙地段的路堤基底采用重型碾压处理，并需达到设计的压实要求。

4.2对于风沙地区挖方地段

首先应进行路堑基床处理，如在巴准铁路中，基床表层换填0.45m A组土＋0.10m 中粗砂+两布一膜土工布＋0.05m 中粗砂，基床表层以下换填1.0m 水泥改良土。换填基底采用重型碾压处理，并需达到设计的压实要求。其次，应对边坡进行加固处理；再次应设置相应的路堑侧沟。

4.3建立路基本体外防沙体系

风沙地区根据沙害程度自路堤坡脚及路堑堑顶设置相应的防沙体系，是否设置防沙体系根据主导风向、风速及线路两侧地表植被、沙害程度以及人为活动等情况来确定。风沙防护体系一般包括防火带、防护带、围栏，对于严重沙害地段且具备水源灌溉有利条件时兼顾设置植被保护带。

在巴准铁路中，DK4+458～DK15+800 段处于风沙路段，根据沙害等级对路基两侧设置了风沙防护体系，一般采取工程措施进行固沙，其中DK13+050～DK14+000 段处于海勒斯壕南站内，为严重风沙地段，且具备水源条件，该段路基外风沙防护体系除工程措施固沙外还采用植物防护，设置植树林带。

5.总结

铁路建设中，风沙段路基设计与施工一直是工程领域的一大热点问题，如何在确保铁路建设和运营安全的前提下，对区域路段风沙进行防治是值得探讨的问题。本文以新建铁路巴准线为例，阐述了风沙运动的运动规律及对铁路路基的危害，并以此提出了相应的防治措施，通过实例证明，这些措施是行之有效的，可以在今后类似工程中推广应用。

参考文献：

[1] 席红星，刘随金.风沙地区路基的施工技术. 铁道建筑.2000（1）.

[2] 赵彤，李伟.浅谈风沙地区路基. 黑龙江交通科技.2009（10）.