挡风墙设计(沙上筑路，功夫太深了)

Posted 2023-05-27

篇首语：男儿欲遂平生志，六经勤向窗前读。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了挡风墙设计(沙上筑路，功夫太深了)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

挡风墙设计(沙上筑路，功夫太深了)

沙漠

地球上最荒芜的地区

也是绝大多数生命的禁区

6月17日是

世界防治荒漠化与干旱日

作为全世界沙漠分布面积最广的国家之一

我国的沙漠面积约70万平方公里

浩瀚无际的塔克拉玛干沙漠 ▲

从最东端的科尔沁沙地

到横亘万里的塔克拉玛干沙漠

中国的八大沙漠、四大沙地

呈弧形绵延大半个北部边疆

北方沙漠、戈壁分布图 ▲

在全是风与沙的“死亡之海”面前

正常生存下来都是奇迹

更不用说修路筑桥

人类千百年来只能无奈选择

“沙进人退、避沙而居”

全世界的沙漠地区大都交通不便、贫瘠困顿

沙漠会给铁路的修建、养护、运营

带来路基沉降、变形、风蚀、淤沙等等

一系列难以想象的风险与危害

给列车的安全运行造成巨大威胁

系列沙害 ▲

但这样的筑路禁区难不倒

有“基建狂魔”之称的中国

半个多世纪以来

一条条铁路向沙漠不断延伸

钢铁巨龙蜿蜒在“死亡之海”

在资源人口相对密集的沙漠地区已形成了较为完备的地区铁路网 ▲

铁一院作为扎根西北的

国家级铁路勘察设计院

专业研究沙漠筑路技术近70年

设计了包括我国第一条沙漠铁路

包兰铁路在内的30余条

干、支线沙漠铁路

运营总里程已经超过6000公里

让浩瀚沙漠逐步融入国家交通网

本期以5条典型沙漠铁路为例

看基建狂魔如何用铁路征服沙漠

包兰铁路

首创“五带一体”铁路防沙体系

1958年包兰铁路建成通车 ▲

铁一院设计的包头至兰州铁路是世界上第一条穿越流动沙丘的长大铁路干线，线路全长990公里，经过腾格里沙漠东南缘-沙坡头地段长度40公里，是包兰铁路的咽喉地段。

铁一院工程师穿行在沙漠中 ▲

为了探索沙漠筑路，铁一院的工程师们在腾格里沙漠深处的百年古刹茶房庙设立了观测站，这也是我国第一个沙漠铁路测试试验站，在流动沙丘地段修建了450米长的路基进行先期试验。从而掌握了风沙规律，在12公里的范围内选择了现在的线路位置。

沙漠钻探 ▲

通过对风沙运动规律及防沙技术原理的研究，为风沙防治提供了理论基础、技术途径与方法；确立了以固为主、固阻结合、工程防沙与植物固沙结合、铁路治沙与自然生态环境改善结合的综合治沙措施。铁一院独创的卵石土防火带、灌溉造林带、草障植物带、前沿阻沙带、植被保护带“五带一体”的铁路防沙体系，抑制了风沙流的肆虐，为沙生植物提供了稳定的生长环境，彻底治理了沙害，使铁路得以安全运营。

五带风沙防治系统 ▲

草方格治沙技术由中国首次提出被世界誉为“中国魔方” ▲

原来的沙漠地区“沙坡头”，现在已经成为中国西部著名的旅游景点之一。先后有50多个国家和地区的专家到此观摩，称赞这是“人类治沙史上的奇迹”。这一创造性的体系被联合国称为“沙坡头模式”，荣获“联合国环保500佳”称号，并为铁一院赢得了中国的最高科技创新奖——国家科技进步特等奖。

青藏铁路

以工程防沙攻克高原沙漠难题

壮美雄奇的青藏铁路 ▲

在全球气候变暖的影响下，美丽圣洁的青藏高原已经成为中国第五大沙尘暴发源地。铁路沿线沙化最严重的地段是长江源的沱沱河和美丽的错纳湖。2003年仅一个冬天，从湖底吹起的细沙就将刚刚建起的路基全部掩埋，最厚处的积沙超过了1米深。

错那湖设置石方格沙障固、阻沙 ▲

植物防沙本是最有效、最根本、最环保的治沙举措，但由于青藏铁路沿线空气稀薄，气候干旱、寒冷、多变，四季不明，植物生长期短，难以成活，不具备植物防沙条件。因此，青藏铁路风沙防治以工程防沙为主，平面与立面相结合，因地制宜，综合治理。

横板带孔混凝土挡沙栅栏 ▲

为防止“就地起沙”，建设者采取平铺卵石土、设置石方格沙障固、阻沙；风沙活动范围大或沙源丰富时，在平面防护范围以外设置混凝土透风式高立式沙障阻沙，不仅阻沙效果好，也非常美观，对保持生态平衡、保护青藏铁路路基起到了重要作用。据不完全统计，全线共采取风沙防护工程80余处，总长超过78公里。

布置成“羽毛状”的高立式沙障 ▲

特别值得一提的是，为给青藏高原野生动物留出活动通道，铁一院的工程师们特地将高立式沙障设计成“羽毛状”布置，以方便藏羚羊等野生动物自由穿行和迁徙。

兰新高铁

破解世界首条沙漠高铁防风难题

兰新高铁防风工程 ▲

铁一院独家勘察设计的兰州至新疆高铁，是我国也是世界上第一条沙漠高铁，线路全长1776公里，其中穿越沙漠戈壁地段超过线路总长的50％，尤其是要穿越举世闻名的内陆四大戈壁风区，总长度达462.4公里，且大风频发、风速极高，部分区段年均大于8级大风的天气达到208天，最大风速60米/秒，相当于17级大风，对高铁设施和行车安全造成严重危害。

为了满足动车组高速行驶的运营条件，在常规的沙害治理基础上，铁一院探索建成了应对风沙灾害的防风“三大法宝”，即路基挡风墙、桥梁挡风屏和防风明洞。这些防沙防风举措不仅保障了兰新高铁的日常运营，更为世界沙漠地区的高速铁路建设提供了参考。

路基挡风墙 ▲

铁一院的工程师们在高铁路基的迎风侧设置了高度3.5米至4米的挡风墙，并根据不同区域的风力、风向、频率、地形及线路条件，因地制宜地设计了悬臂式、扶臂式、柱板式等多种结构形式的钢筋混凝土挡风墙，其中仅新疆境内的路基挡风墙总长度就达到345公里。

桥梁挡风屏 ▲

针对大风区的124座桥梁，铁一院分别设计了T形、箱形、槽型桥梁结构和总长达95公里的挡风屏，根据风力大小，由不同尺寸的H型钢柱和开孔波形钢板组成，固定在桥梁的两侧或一侧。在大风频繁、风力最为强劲的百里风区，采用结构受力和防风结构相结合的槽形梁形式，这也是该结构在高铁的首次应用。

国内首座防风明洞 ▲

在百里风区的核心地带，铁一院还设计建成了长达1.2公里的防风明洞，相当于在路基上拼装了一座完整的“地上隧道”，迎风一侧为实体墙，背风一侧留有通风和照明窗口，有效确保了高速列车的运行安全。

兰新高铁的防风工程建设规模在世界高速铁路中位居首位，防风工程技术的运用在高速铁路建设中尚属首次，每年因风沙限速的时间从既有兰新铁路的60天大幅度缩减至10天以内。

格库铁路

成功研发11项阻固沙障专利产品

格库铁路穿越茫茫沙海 ▲

由铁一院承担总体设计的我国第一条纵贯新疆、青海两省区的铁路大干线——格尔木至库尔勒铁路，全长1213公里，穿越柴达木、塔里木两大盆地，即使在选线过程中已经进行了大面积绕避，但受风沙影响的段落依然占全线总长的62.9%，达到764公里，是目前全世界已知的最长沙漠铁路。

格库铁路防风固沙工程 ▲

格库铁路风沙主要分布在线路通过柴达木盆地和塔里木盆地的区段，其中柴达木盆地372公里，塔里木盆地392公里，两大盆地内的风沙情况因为地形地貌、沙源、气候条件等影响因素的不同，呈现出截然不同的特征。

格库铁路风沙区分布 ▲

铁一院联合相关科研机构开展防沙治理试验，历时4年，掌握了风沙在铁路沿线的变化情况，先后研发11项阻固沙障专利产品，同时成熟应用了苦咸水淡化技术为植物防沙提供水源。这些科研成果为极端干旱大风区铁路的风沙危害防治工作提供技术支持，研发的新技术和新材料在内蒙古、青海、甘肃、新疆等多地公路、铁路上得到广泛应用。

新型环保固沙材料 ▲

从尉犁县至若羌县，格库铁路的路基如脊梁一般在塔克拉玛干沙漠西缘挺起，两侧的芦苇方格绵延不绝。建设者们利用当地的芦苇秆，在铁路线外筑起近400公里的防风固沙“长城”，把绝大部分沙子阻隔在铁路线外。格库铁路在防沙治沙中使用了布方格、点阵绕流网方格、HDPE板等新型环保固沙材料，达到使用年限后可实现降解，保护铁路沿线生态。

风沙治理实时监控设备 ▲

此外，为及时了解路段积沙情况，格库铁路还建立起风沙治理实时监控系统。在沿线安装摄像头，如“千里眼”一般“盯着”风沙路段，保障列车运行安全。

和若铁路

“三件套”模式打造梯次型防沙工程

和若铁路跨越浩瀚沙海 ▲

和若铁路，迤逦于昆仑山脉北麓和塔克拉玛干沙漠南缘之间，全长超800公里，设计时速120公里。作为环塔里木盆地铁路线，也是世界首条环沙漠铁路线的“最后一块拼图”。6月16日，和若铁路正式开通运营，标志着它“牵手”南疆铁路、格库铁路构成的世界首条环沙漠铁路线，正式实现闭环运营。

芦苇方格固沙的俯瞰景观 ▲

和若铁路穿行塔克拉玛干沙漠南缘，约四分之三的路段穿越人迹罕至的沙漠、戈壁，全线风沙段落分布长度超过500公里。在总结格库铁路等建设经验的基础上，和若铁路在国内率先提出“沙漠修铁路，治沙要先行”的理念，将项目后期的绿化工程前置，线路施工和风沙治理同步进行。

在前期充分调查研究的基础上，和若铁路确立了植物防沙、工程防沙、建风沙桥相结合的“三件套”模式，因地制宜打造梯次型防沙工程。

灌木固沙中种植的沙拐枣 ▲

在植物防沙方面，采用“外阻内固”模式，即靠近铁路侧用沙拐枣、梭梭、红柳等灌木固沙，植株利用自身发达的根系固定流沙；向外则是利用胡杨、沙枣树等高大的乔木，以降低风速、拦截来沙。

萨勒瓦墩沙漠区植物防护与工程防护相结合 ▲

在这些植株成长之前，建设者们还在风沙严重的路段实施工程防沙，即在植物带外侧设置1.5米高立式沙障，在内侧靠近铁路的地方设置芦苇方格固沙工程。几年之后，待高立式沙障、芦苇方格失效时，长大的植株就可发挥防沙作用。据统计，和若铁路沿线共修建草方格近5000万平方米，种植苗木近1300万株，工程防沙与植物防沙相结合段落近300公里，形成防沙护路的绿色屏障。

依木拉克特大桥，以桥代路保障线路安全 ▲

塔克拉玛干沙漠流动沙丘的年均移动速度最多可达20米，在风沙特别严重的地段，铁一院工程师们采取以桥代路的设计方案，即建设过沙桥。和若铁路建成总长达49.7公里的过沙桥5座，让风沙从桥下穿过，大幅降低了风沙对线路和列车运行的侵害威胁。

从草方格的基础防护

到筑梁架桥的沙海跨越

经过半个多世纪的积累和探索

茫茫沙漠已不再是天堑

并最终融入我国交通网

连接着发展与繁荣

承接起古往和今来