浅谈风沙地区铁路路堑边坡防护

张文龙

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

1 风沙地区路堑边坡的特征

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。

参考文献：

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