青藏线k476k478段风沙病害成因分析

青藏线k476k478段风沙病害成因分析

青藏线k476k478段位于柴达木盆地东部，线路呈东西走向。地形平坦开阔,北高南低,海拔3000m左右。该段线路两侧为宽100～150m的流动沙地,地表为疏松沙质,浮沙层较厚,在大风吹刮下,风沙上道对线路造成风蚀沙害,严重时造成列车停运或缓行,不得不投入大量人力进行清沙。另外,该路段与一季节性洪水沟相交,雨季洪水挟带大量泥沙倾泻而下,以致淹没线路,堵塞桥涵。从1998年以来,每年仅桥涵清淤一项就耗资10～15万元,但仍不能保证桥涵正常使用,汛期往往是清而复淤,清不胜清,因此该路段的病害治理已成为当务之急了。1沙区主要立地条件路段自然条件很差,降水稀少,蒸发强烈,冬季严寒且历时较长(约七个月),春季多风,气候干燥,温差较大,属典型的大陆性高寒干旱气候。全年2～5月份基本上都是风沙日,年均风速为3.2m/s,最大风速达25m/s,主导风向为SW70°～80°,次风向为NW,全年风沙日最多达132d,而且扬沙、浮尘、沙尘暴较为普遍,对固沙造林极为不利。全年干旱少雨,降水量不足160mm,主要集中在7～8月份,约占全年降水量的80%。而春秋季的干旱少雨对植物成活造成严重威胁。由于本地区自然条件恶劣,地表植被低矮稀疏,主要为白茨、梭梭、骆驼刺等,有时雨季在植物返青期过后迟迟到来,导致大部分植物缺水干枯甚至死亡,整个地区呈现一片荒原大漠的景象。2铁路事故的形成和破坏2.1洪水沙化的沙害在该段K476+266处有一跨度为2.0m的拼装圆涵,涵管上游约2km处有一季节性洪水沟,两侧支沟较发育,汇水面积较大。地面为黄土质粘沙土,抗冲蚀能力低,沟床侵蚀、侧蚀极为严重,沟床下切深度达6～7m。沟床纵坡陡峻,适于泥沙向下游流动,洪水携带大量的泥沙向线路涌来。由于该处仅有一圆涵排淤,且该涵上下游地势平坦,基本无排水纵坡,泥沙流在该处流速减缓,在线路两侧形成滞洪区。洪水携带的大量泥沙淤积在桥涵和线路两侧,造成桥涵失效和泥沙堵孔漫道、淹埋线路,给行车安全造成很大威胁。为确保设备的正常使用,每年要耗费相当大的人力、物力、财力进行3～4次清淤。同时,由于洪水泥沙的淹埋,使得该段原本脆弱的生态环境更趋恶化,植被消亡沙化,加之水土保持不力,形成的洪积区泥沙失水后又转化成充足的沙源,在该段线路两侧形成了一片宽100～150m的流动沙地。在风力作用下,产生风沙流运动,形成了线路沙害。每当狂风大作时,常伴有沙尘暴发生,使得沙害在该区段异常频繁和猖獗。2.2洪水和沙害对铁路的破坏2.2.1部分河段国外入路设计偏低洪水沟雨季发水时,雨水携带大量泥沙冲向线路,形成泥石流。在设计初期由于对该条泥石流沟认识不足,以致该段路肩标高设计得偏低,桥涵孔径不足。近年来,每遇大雨就出现桥涵淤堵、泥沙漫道、淹埋线路及桥头路基被冲毁等情况,对行车安全造成了极大的威胁。2.2.2车下铁路运输造成线路出现瓶颈,线路沙害是危及青藏线行车安全的五大病害之一,它对铁路的危害主要表现在以下几个方面:①造成列车缓行或停车事故,需投入大量的人力清除线路积沙才能放行列车,给铁路运输造成损失;②道床积沙后,在列车的振动作用下,沙粒充满道床,将枕木和钢轨不均匀抬高,造成“拱道”,使线路发生三角坑、低接头等病害,造成线路爬行;③风沙流吹蚀路肩,造成路肩道碴不足,线路几何尺寸难以保持,增大了线路养护维修的工作量;④道床积沙板结,降低了道床的弹性,缩短了线路中修正常周期,增大了铁路更新改造的费用,同时加剧了钢轨的磨耗及螺栓、扣件等零配件的锈蚀,缩短了钢轨及零配件的正常使用寿命。3综合处理措施3.1预防洪水向下游渗透,防止桥梁淤堵通过以上调查分析可以认为:产生桥涵淤积、功能失效以及线路被淹埋的主要原因,是洪水携带的大量泥沙在线路两侧堆积。为稳定泥石流沟床,抑制沟床的下切和侧蚀,减少洪水向下游携带大量的泥沙,根据地形情况,在泥石流流动区的适当位置修建浆砌片石谷坊坝,以减轻沟床的侵蚀下切和拦挡淤泥沙,从而减少下游的泥沙补给,防止桥涵淤堵。为防止泥石流漫道,确保泥石流能顺畅排走,在下游泥石流形成区(即靠近线路部分)设置了导流槽,将泥石流通过导流槽引导到桥涵中排走,藉以约束和固定泥石流的流向,确保线桥设备的安全渡洪和功能正常。3.2植物：植物6年生时率高,有自然为了整治该段线路沙害,采用了以工程防沙为主,结合植物治沙的整治方法,收到了一定的效果。通过治理,现在风沙掩埋线路的情况已不再发生,风沙上道也得到了一定程度的缓解。(1)固沙和阻沙措施工程防沙具有不受降水条件限制、见效快、造价低、可因地取材等特点,在铁路防沙中应用较为广泛。对靠近线路处的沙害,通过铺设规格为1m×1m、高度为0.3～0.35m的石方格和规格为1m×1m、高度为0.25～0.35m的芦苇方格进行固沙,同时还采取将桥涵河道内的积沙清除到下游一定距离后,通过覆盖厚6～10cm的碎石的方法,增加地表的粗糙度,减少地表起沙;对远处风沙流的侵袭,通过在线路两侧50～100m处设置高2m左右的挡沙墙进行阻沙。由于挡沙墙使风沙流在沙墙前后形成旋涡,使风速迅速降低,从而阻挡了风沙流的前移,使大部分沙粒沉积于沙墙前后,起到了挡沙的作用。(2)沙害治理的发展方向植物治沙能够削弱风速、改善生态环境、增加植物覆盖率,从而可达到长期治沙的目的,因此,大力发展植物固沙是铁路沙害治理的发展方向。首先,我们在前期工程防沙的基础上,利用在石方格、芦苇方格内形成的相对固定的沙面,在雨季播种一些易成活的、耐旱的沙生植物如柠条、花棒等,以增强固沙能力。但由于干旱因素限制了植物的生长,沙生植物成活率很低;其次,在线路两侧30～50m处用深栽法试种杨树。通过试验,杨树当年基本上能成活,但需要防止乱砍乱伐。3.3减少了运行成本,提高了经济效益。在一般缓刑(1)通过该段路基病害的治理,线路积沙显著减少,减少了清沙的临时用工,仅线路清沙一项每年可节约费用上万元;(2)减轻了风沙对线路道床的拱抬和设备的老化速度,节约了线路维修费用,降低了工人的劳动强度;(3)原来道床由于积沙而失去弹性,使正常的线路中修周期由5～7年缩短到3～5年,而且沙害地段的中修费用比正常地段每km要多投资0.5～1.0万元,治理后线路中修可按正常周期进行,可节约投资数十万元;(4)通过泥石流沟的治理,仅桥涵清淤费用每年可节约5～10万元,而且有效地防止了泥石流漫道和水害事故的发生,其经济效益更为可观;(5)确保了行车安全,有力地支援了沿线地方经济的发展,产生了较好的社会效益。4植物从工程治疗工艺过程中同时进行三大种类药物的应用,从(1)通过治理,铁路沙害得到了有效控制,道心积沙由原来的3～6cm降至现在的1cm以下,河道清淤由原来的每年3～4次变为现在的每两年1次,而且清沙量大大减少。(2)虽然线路沙害得到治理,但如果对工程设施不及时保护和维修,后期如果不进行植物治沙,工程设施就很容易被沙掩埋而失效。因此,只有工程治沙和