铁路风沙路基施工技术探析

'铁路风沙路基施工技术探析　　摘要：路基施工是铁路工程的重要组成部分，关系到铁路工程后期的使用效果和坚固程度。在风沙地段，铁路工程的路基施工技术重要体现更多的防沙措施。本文将结合大马何铁路风沙路基施工技术来分析如何保证风沙段路基施工的质量。关键词：铁路风沙路基施工技术中图分类号：U213.1文献标识码：A一、前言风沙段的铁路路基施工存在诸多阻碍，利用综合的施工技术至关重要，同时，结合风沙的特点和当地的资源条件展开路基施工是保证路基施工质量的前提。二、大马何铁路工程概况大马何铁路位于库布齐沙漠边缘，全长达138.62公里，横贯内蒙古达拉特旗、准格尔旗，连接新包神铁路和呼准铁路，并与大塔至四眼井铁路共同组成内蒙古鄂尔多斯“四纵三横”的铁路网。它建成后，将极大提高内蒙古鄂尔多斯地区煤炭外运能力，有效提升资源配置效益。三、风沙对大马何铁路路基的危害以及产生沙害的原因10 风沙地区与其它的自然特征有本质上的区别，首先风沙地区降雨量极小，气候条件非常的干旱，而蒸发量却特别大，达到几百乃至数千毫米以上，另外昼夜温差变化大，而这一特点是风沙地区最显著的，因以上原因导致了风沙活动过于频繁，从而给铁路造成了严重的危害。沙害的主要形式就是沙埋和风蚀。沙埋的产生是由于在风沙流通过路基时，风速的减慢，造成了一部分沙粒的沉落，时间久了有大量的累积把路基掩埋，另外一点是因为随着沙丘的不断流动而掩埋路基，给路基带来为危害。其次风蚀的形成给路基造成了削低、掏空和坍塌等危害，这一后果直接影响了路基的宽度以及高度，使路基严重变形。日积月累中路基上存在的一些保护膜，如沙粒、土颗粒等在风沙的直接冲击下都被吹走，从而对路基造成危害。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各异。可以说风沙对于铁路的危害贯穿于风沙运动的整个过程当中，不同阶段会形成不同形式的危害。形成沙害的原因有很多，主要表现为人为因素与自然因素。人为因素的表现有：1、农放民不合理的开采和过度的放牧，对自然环境造成了破坏，造成了土地沙化。10 2、铁路在建设时，风沙流的连续性遭到破坏，使风沙流的性质发生了改变（迁移量、运动形式、路径），导致路基被沙埋或者风蚀，同时行车安全也没有了保障。3、由于铁路施工时会对周围的天然植物造成大面积的损害，这就使地面失去了保护层，从而引起固定沙丘活化及草地沙化，风沙的流动速度随之加大，这就造成了原本就比较脆弱的沙区生态环境进一步恶化，形成了对铁路的危害。自然因素，主要包括风和沙源，其中风是诱发风沙危害的动力源头，而沙则属于物质基础。一般情况下，在较为干旱的半荒漠及荒漠地区，沙害的形成与自然因素的影响有直接关系。四、大马何铁路风沙路基防护方案的确定1、设计依据依据《铁路特殊路基设计规范》（TB10035-2006）的要求，路基两侧的施工必须要综合考虑施工当地的治沙情况，分析应该使用固沙、阻沙、输沙和封沙育草中的哪一种方法，从而建立一套符合当地特点的高质量防沙结构体系。一般来说，对降水量达到了250mm，并且有水源能够取用的地方，可以使用植物固沙的方法，而对于条件不适合植物生长的地方，可以使用工程防沙的办法。2、当地气候条件10 大马何铁路施工地区的气候为中温带大陆性干旱季风气候区，年平均降雨量332.5mm，沙丘的干沙层厚度不会超过10~20cm，小于20cm的含水量在3～4%之间，部分达到了5%，因此，可以基本满足植物的生长要求。3、当地造林经验结合当地居民和林业部门机械化林场的防沙、治沙经验，针对大马何铁路地段的风沙现状，部分区段采取了铺设树枝方格沙障，在料源较多的秋天动工，以保证植物草籽能够在第二年春天自然生长。4、浇灌状况依据大马何铁路所经地区的气候条件和降水等情况，综合考虑风沙的危害，当地的防沙措施，分析铁路路基施工技术的因地制宜的原则，对自然植物比较多的地方采取人工种植灌木，提高植被的覆盖率；对于自然植被比较少的地段，含有较多风沙的情况，采用了预制六棱空心砖砌筑先对其进行固沙，在固沙措施到位的情况下，再种植植被，以避免风沙的流动掩埋植被。根据大马何铁路实际情况，制定了以下两项治理原则：一、对于距离河流比较近的地方如合同沟、哈什拉川、东柳沟、母花沟等地方，地下水源相对丰富地段，优先进行植被固沙，使用当地比较适合种植灌木和草类来进行种植以达到防沙目的。10 二、对于没有水源或者水资源较少地段，风沙侵蚀严重，地势复杂的大型沙丘，没有植被生长条件，使用预制六棱空心砖砌筑路基护坡和拱形骨架护坡，同时播撒种植草籽的治沙方法。5、工程固沙材料及植物选型一、树枝方格考虑到大马何铁路全线沙柳比较多，而沙柳生长三年后，必须收割一次，才能够更好的生长，所以，可以使用树枝（沙柳）作为方格的原料来源，能够充分发挥沙柳的经济价值。二、PE防风固沙网在沙害非常严重的地区，迎风侧可以选用PE防风固沙网来固沙防沙。PE防风固沙网在工程治沙中有一定的好处。PE防风固沙网具有抗老化、抗化学腐蚀、抗蠕变等良好性能，使用寿命能够达到3-8年之久；同时，PE防风固沙网施工简单快速，运输便捷，后期维护工程量少，防风固沙效果很好；当PE防风固沙网被沙埋的时候，维护人员只要合理的将楔桩向上升高20cm，依然具有防沙阻沙的效果，从而提高了重复利用率，节约成本。五、大马何铁路路基施工工艺研究风沙路基施工的最大特点是填料失水速度快。路基填筑完成以后，由于失水过快而容易出现浮化松散的现象，应采取的工艺是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10 铁路路基施工过程中常采取的路基施工工艺“三阶段四区段八流程”的做法，应用到细沙风沙路基上则应采取“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沙体之中，为便于填料的及时运输、节约成本和保证施工进度，施工过程中，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.摊铺及整平在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整平作业。对于每层虚铺厚度以及压实厚度应依据实际情况和试验结果而定，确保施工质量，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，可以适度增加填筑宽度。3.辗压前填料含水量补给10 由于风沙粘聚力小，所以在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，使用洒水车不间断进行补水以满足路基风沙的含水量。　　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会出现沙土沉陷引起行驶阻力加大以及辗轮前拥土的现象。通过工程实践我们发现，重型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，是风沙路基碾压的最佳选择。六、风沙段路基施工技术风沙路基应在少风、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，以大马何铁路为例，风沙路基施工防治可按如下进行。1、对于风沙填方地段10 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8m以内，当路堤的边坡高度大于8m时不得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，并达到设计的压实要求。2、对于风沙挖方地段首先应进行路堑基床处理，如在大马何铁路中，基床表层换填0.45mA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1m改良土。换填基底采用重型碾压处理，并达到设计压实要求。其次，对边坡进行加固处理，再设置相应的路堑侧沟。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。在大马何铁路中，采用边坡满铺混凝土六棱空心砖，加固范围周边采用M7.5浆砌片石镶边，在六棱砖内喷播植草的方法进行防风固沙。七、路基边坡防护技术1、拱形混凝土骨架护坡10 在高路堤地段，全部采用拱形混凝土骨架护坡的方式进行边坡防护，同时在拱圈内部种植紫穗槐等植物以达到防止水土流失和边坡被破坏的目的。2、空心砖砌筑护坡在部分区段采用C15混凝土预制六棱空心砖砌筑护坡，空心砖内客土植草或者喷播植草，用于路基边坡防护既可提高景观效果，又可防止地表水对路基边坡的直接冲刷。空心砖砌筑完成后，空心部分回填适宜植物生长的粘性土，再播撒草籽或喷播植草，并经常喷雾洒水进行养护，养护期一般不能少于20天，必须使喷播植护始终具有足够的水分，促使草籽发芽、生长。3、边坡植物防护骨架内铺立体植被护坡网，在纵横向每隔1m左右用你不短于15cm的竹钉垂直打入边坡固定，客土后夯拍，使网与坡面密贴。草籽需要选用根系发达茎矮叶茂而且适合本地区成活的多年生草种，喷播草籽含量每平方米不小于15～20g。完成喷播后，及时洒水养护。对漏草籽发芽成活过稀的部位还应进行补喷。种草时分撒播和行播两种方式，草籽埋入深度不小于5cm，为使草籽均匀分布，可将种子与砂、干土或者锯末混合。草籽养生期内，需要用透气农膜进行覆盖，避免雨水冲刷。路堑边坡较陡或者较高时，可以通过试验采用草籽与含有肥料的有机质泥浆混合，喷射于坡面。10 八、结束语综上所述，铁路风沙路基施工需要结合施工条件以及施工所在区域的具体情况，采用固、阻、输、导等一系列的配套措施，才能够真正巩固风沙地段的铁路路基，从而保证风沙段的路基施工质量满足规范以及铁路运营的需要。参考文献：[1]张显.铁路风沙路基施工浅议[J].内蒙古科技与经济,2012(23).[2]赵斌.铁路风沙路基施工及边坡防护技术[J].城市建设理论研究(电子版),2012(02).[3]赵彤,李伟.浅谈风沙地区路基.黑龙江交通科技,2009(10).[4]唐玉龙.青藏铁路西格二线新型防风固沙体系的设计研究.路基工程,2011年第2期(总第155期).[5]大马何铁路一标项目部，大马何铁路一标路基作业指导书.2010(3).10'