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风沙区域铁路工程路基探测法研究

发布时间:2021-06-10

地质调绘的目的是详细查明线路范围内风沙发育的特征,从而进一步对线路方案进行优化,为风沙路基的设计提供依据,其主要工作就是进行详细的工程地质调绘,将风沙分布情况在地形图上进行勾绘,完成工程地质图的填绘工作。现场勘探。现场勘探的主要目的是确定砂土的密实程度,从而确定砂土地基的承载力。确定地基承载力的方法主要有载荷试验法、静力触探法和标准贯入法等,不同方法的工作量及其适用性和精度是不同的。载荷试验繁杂、费用高且耗费时间,不易实施;静力触探试验适用于松散的风沙,但遇到较密实的砂土就无法下压;标准贯入试验操作简单快捷,在野外较实用。室内试验要求。

上线线地层主要为砂层,由于无法采取原状样,因而风沙土力学试验只能采用扰动样:根据具体情况,配制不同密度的沙样进行试验,以求得不同密度风沙土的力学参数。对于扰动土样,主要作风沙土样的分类定名、颗粒成分分析、化学成分和矿物成分分析、沙土的含盐分情况及盐分对水泥和钢材的腐蚀性等分析。定位和半定位观测。对危害大并且防治困难的大范围流动沙丘应进行定位和半定位观测。此项观测主要包括风沙运动、地表风蚀强度、沙丘移动及气象要素等内容。

观测风沙运动时,可使用集沙仪和手持风速仪等在不同性质的地表和沙丘的不同部位(如迎风坡、坡腰、丘顶和背风坡脚以及两翼等)进行测算。观测风沙运动不仅有助于人们认识风成地貌形成发育的内在机理,而且可以为防风固沙措施的设计和配置提供科学依据。对地表风蚀强度进行观测,还可以获得风蚀强度和地面组成物质之间的关系。测量流动沙丘迁移速度的方法主要有调查访问法和现场观测法两种。调查访问法是通过调查历史遗迹,访问居民等方式,了解道路、地物等被砂埋和变迁的情况,大致确定沙丘移动速度和方向。

路基设计原则。结合陶上线风沙发育特点,其路基设计采用了如下几点原则。(1)路基面形状和宽度。路基面设计为三角形路拱,由路基中心线向两侧设4%的“人”字形排水坡。(2)路堤、路堑边坡形式采用直线型,边坡高度h≤6m时,边坡坡率采用1∶1.75;边坡高度h>6m时,边坡坡率采用1∶2.0。坡面防护原则是: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5m≤h≤8m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>8m时,采用C20混凝土截水骨架护坡防护,骨架内种沙柳。边坡高度h≥4m时铺设土工格栅。路堑地段设置侧沟及宽度不小于2m的积沙平台,积沙平台用混凝土块板铺砌加固。

(3)设置防护带。在迎风侧200m、背风侧100m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。迎风侧植被保护带宽度为400m,背风侧植被保护带宽度为150m。路堤地段和路堑地段风沙防护带设置方式(图略)风沙防护措施。铁路通过风沙区时,对风沙治理的基本原则为:保证路基本体的稳定,避免路基受到风蚀和沙埋,同时对沿线两侧一定范围内的风沙进行治理,促使沿线自然环境由沙漠化向非沙漠化方向转化。

笔者现结合陶上线特点,对风沙路基防护提出以下几点建议:

(1)施工设计应因地制宜。路基工程设置时应尽可能避免长大深挖或高填路基,必要时可采用敞开式浅路堑,风沙路堑地段设置积沙平台;应对路肩、坡面以及路堤坡脚和堑顶外地表进行防护。应根据当地的自然条件和沙害类型,选择合适的防沙、固沙措施,可采用草方格、截沙沟、黏土或碎石包坡等多种方法相结合的方式,因地制宜,就地取材。

(2)采用多种防沙措施。线路两侧的工程防沙措施可以归为固、阻、输、导等种类型。常见的固沙措施主要是设置沙障,有平铺式沙障和立式沙障两种;阻沙措施一般可分为墙式、堤式、栅式和带式四种;输沙措施有浅槽和风力堤输沙、浅槽输沙、聚风板输沙三种;导沙设施有导沙墙、导沙板两种类型。

(3)植物固沙。植物固沙是一种长期有效的治本措施。在条件许可的情况下,应优先选用植物固沙措施。建造防风固沙林带、保护固沙植物和天然植被是治理路基沙害、避免产生新的沙源、防止沙化蔓延的有效措施,对治理风沙有一劳永逸的效果。需要注意的是,采用植物固沙措施时,应禁止在固沙范围内放牧,并提高防火和环保意识。

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