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摘要：柴达木盆地的风沙区是控制格库铁路线路方案的重要控制因素，通过分析线路行经柴达木盆地段风沙的分布、规模、特点和危害，提出线路经风沙区的选线原则，确定线路方案。
关键词：格库铁路；柴达木盆地；风沙；选线
中图分类号：F530文献标识码： A
1 工程概况
格库铁路位于位于青海省和新疆维吾尔自治区境内，线路东起青海省格尔木市，西抵库尔勒市，沿线经过柴达木盆地区、阿尔金低中山区和塔里木盆地区三个一级地貌单元。线路正线长约1215km，其中线路走行于柴达木盆地区约490km【1】。
2 格库铁路柴达木盆地区域地质条件简述
柴达木盆地为高原内陆型盆地，夹于祁连山，阿尔金山和昆仑山之间，海拔高2700～3100m，地势西北高,东南低，地形起伏不大，盆地中部分布有沙丘、盐湖和沼泽。其中尤以风沙范围广，对选线影响最大。
格库铁路走行于山前倾斜洪积平原的前缘及湖积、洪积平原上，沿线属典型的大陆型干旱性气候区，气候异常干旱、寒冷、多风少雨，昼夜温差大。年平均气温1℃～4℃，年平均降水量39～44mm，年平均蒸发量大于2790mm，主导风向以西风、西北风为主，大于起沙风速（约5m/s）的风常出现，最大冻结深度100～250cm。
沿线出露地层较单一，主要有第四系、第三系、二叠系及华力西期花岗岩侵入体等地层，岩性以风积粉、粉质粘土、粉、细砂等细颗粒土为主。沿线地下水类型主要为第四系松散层孔隙潜水。
3 格库铁路柴达木盆地区域风沙分布及特点
3.1风沙分布范围
柴达木盆地地形开阔，沙源丰富，风蚀和积沙较为普遍。格库铁路经过柴达木盆地，沿线戈壁风沙流分布较广, 山前积沙地段主要为大乌斯至油砂山，大面积流动沙丘、沙地主要分布于茫崖湖东至大乌斯段。线路行经区域，风积沙共93km/42段，戈壁风沙流118km/17段。
3.2 风沙特点
柴达木盆地主导风向为W、N50°W，风速大，大风期长，地表物质受风的吹蚀向东南部漂移，在昆仑山脉的阻挡下风速降低，沙粒逐渐沉积下来，在山北麓形成了一条长达数百公里断续分布、宽窄不同的风沙堆积带，呈半固定、流动沙地以及孤丘、沙丘链、沙垄等多种形态，个别地段形成小规模的沙漠，如图1，图2示。
图1流动型沙垄 图2 新月型沙丘
4 风沙区线路的选择
4.1风沙对铁路的危害
风沙地区按照风沙形态可划分为风蚀区、风沙流区和风沙堆积区。风蚀区对工程的危害主要表现为风蚀，对工程的影响较小；风沙流区基本无风蚀或风积现象，以风沙流危害为主；风沙堆积区主要以风沙堆积和沙丘移动危害为主。风沙的影响会对铁路的运营养护带来一系列问题。轻则导致道床积沙，覆盖坡面，养护作业不便，重则损耗各种设备，酿车行车事故【2】。
4.2风沙区选线原则
（1）尽量减小线路与主导风向的交叉角度，交叉角度较大时应降低路基高度，放缓路基边坡，与天然地形相适应，减轻风蚀影响【3】。
（2）线路走向与强风沙流交叉时，可选择风沙流集中的风口地段以桥梁形式垂直于主导风向通过，彻底解决风沙流对铁路的危害，桥梁应设置足够净空。
（3）线路应尽量绕避活动沙丘地带，选择在固定、半固定沙丘，如不能绕避必须穿过活动沙丘时，应尽量利用在以下有利地段通过：
①线路宜选择通过沙丘活动能力弱、沙害较轻的活动沙丘边缘地带。
②线路通过活动性强的沙丘时，线路宜选沙丘的上风侧，避免沙体移动掩埋铁路。通过活动性较弱的沙丘，有充分依据时可从其侧后方较远处通过。
③风沙覆盖的山地、丘陵区选线，如遇风积沙带，宜选在沙带间的丘陵地通过，不宜穿越沙带。如条件限制必须穿越时，宜在沙带最窄部位，以路堤正交通过；如沙带与线路走向平行无法绕避时，优先采用桥梁或隧道的形式通过。
4.3风沙区选线方案比较
针对沿线风沙情况，结合风沙区的选线原则，对塔尔丁至东柴山段的线路方案进行了比较。
（1）塔尔丁至东柴山段方案比较（图3）
该段地势西南高东北低，横亘于本段有一处规模大、活动性强的流动沙垄，该沙垄南连昆仑山，北抵茫崖湖畔，主导风向NW-SE，南北长约60km，宽度5～12km，线路穿越困难，是控制该段线路方案的关键因素。
① 沿公路方案（CK）
線路自塔尔丁以6‰坡引出后，并行于省道303南侧，为适应地形减少挖方地段线路两跨公路，经茫崖湖南侧，绕避沙垄从最北端沙地通过后，在茫崖湖站设补机以16‰坡度展线而上至比较终点东柴山垭口。
② 取直方案（C5K）
线路自比较起点以6‰坡引出径直向西北，取直设14km特大桥跨越活动沙垄后，线路通过山前流动沙地行进至东柴山东站设补机以16‰坡度展线至比较终点。
图3塔尔丁至东柴山段方案比较图
③方案比较与推荐意见
由表1可看出，沿公路方案（CK）线路较长，但线路在沙垄最前缘的沙地通过，基本绕避了流动沙垄危害区域，易防治，工程安全可靠，施工养护便利。取直方案（C5K）线路较短，线路穿越沙垄14km，流动沙地24km,沙害严重，尽管设长桥防风沙，但受坡度限制，桥梁净空不足，易使风沙沉积，流动沙垄长期在铁路附近堆积，极易造成永久的风沙病害，工程可靠性差，且投资较沿公路方案（CK）贵3.93亿元。
表1 CK与C5K两方案工程投资比较
比较项目 沿公路方案（CK） 取直方案（C5K）
线路长度/km 150.12 145.09
路基投资/亿元 7.95 7.04
桥梁投资/亿元 2.87 7.88
工程静态投资/亿元 29.41 33.34
综合比较，选择推荐沿公路方案（CK）。
（2）东柴山至大乌斯段方案比较（图4）
受额果顿雅山的阻挡，山前形成大片风沙堆积，线路经过额果顿雅山合理的位置被积沙所覆盖，靠近垭口处有一长宽高为1500m*120m*15m的纵向沙垄，与主导风向夹角为20°，为减少对线路的影响，研究了在沙垄背风面通过的隧道方案（CK）和明洞方案（C9K）。
① 隧道方案（CK）
线路足坡展线出东柴山隧道后在沙垄背风侧2km处设额果吨雅站，出站后躲避沙垄和新月形沙丘设隧道足坡而下至比较终点。
② 浅埋明洞方案（C9K）
线路从比较起点引出后行走于沙垄背风后缘设额果吨雅站，出站后沿山脚设两座明洞通过沙垄和新月形沙丘，展线至比较终点，两明洞之间设一座大桥。
图4东柴山至大乌斯段方案比较图
③方案比较与推荐意见
结合图4与表2，隧道方案（CK）基本避开风沙影响，但隧道围岩以Ⅳ-Ⅴ级为主，围岩级别差，工程风险高，线路长度短0.55km,静态投资贵0.04亿元。明洞方案（C9K）沿山脚通过，大部分被流动沙地、流动沙丘覆盖，风沙积层厚，开挖明洞较为困难，且线路处于迎风坡，洞口及中间桥梁需采取防护措施。尽管明洞施工工期、投资均可控，工程风险小，但清沙工程大，个别地段地基需处理，结合近三年对该段沙垄的观测与现在沙垄发展情况分析，沙垄发展变化较快，从防风沙永久性考虑，综合推荐完全躲避沙害的隧道方案（CK）。
表2 CK与C9K两方案工程投资比较
比较项目 隧道方案（CK） 明洞方案（C9K）
线路长度/km 14.389 14.939
路基投资/亿元 0.84 1.03
桥梁投资/亿元 0.47 5.58
隧道投资/亿元 2.07 1.69
工程静态投资/亿元 5.64 5.60
6 结束语
本文通过地质调查资料、地形地貌特点、风沙分布范围，结合风沙危害情况，分析了风沙对线路的危害，总结提出风沙区选线原则，指导格库铁路柴达木盆地风沙区线路方案的确定，可为其它风沙地区铁路选线提供参考。
参考文献
[1] 中铁第一勘察设计院集团.新建铁路库尔勒至格尔木线可行性研究第一篇总说明书[R].西安：中铁第一勘察设计院集团.2013:1-21.
[2] 铁道第一勘察设计院.铁路工程地质手册[K].北京：中国铁道出版社，1999.
[3] 铁道部第一勘测设计院.铁路工程设计技术手册·路基[K].北京：中国铁道出版社，1995.
[4] 铁道部第一勘测设计院.铁路工程设计技术手册·线路[K].北京：中国铁道出版社，1994.
关键词：格库铁路；柴达木盆地；风沙；选线
中图分类号：F530文献标识码： A
1 工程概况
格库铁路位于位于青海省和新疆维吾尔自治区境内，线路东起青海省格尔木市，西抵库尔勒市，沿线经过柴达木盆地区、阿尔金低中山区和塔里木盆地区三个一级地貌单元。线路正线长约1215km，其中线路走行于柴达木盆地区约490km【1】。
2 格库铁路柴达木盆地区域地质条件简述
柴达木盆地为高原内陆型盆地，夹于祁连山，阿尔金山和昆仑山之间，海拔高2700～3100m，地势西北高,东南低，地形起伏不大，盆地中部分布有沙丘、盐湖和沼泽。其中尤以风沙范围广，对选线影响最大。
格库铁路走行于山前倾斜洪积平原的前缘及湖积、洪积平原上，沿线属典型的大陆型干旱性气候区，气候异常干旱、寒冷、多风少雨，昼夜温差大。年平均气温1℃～4℃，年平均降水量39～44mm，年平均蒸发量大于2790mm，主导风向以西风、西北风为主，大于起沙风速（约5m/s）的风常出现，最大冻结深度100～250cm。
沿线出露地层较单一，主要有第四系、第三系、二叠系及华力西期花岗岩侵入体等地层，岩性以风积粉、粉质粘土、粉、细砂等细颗粒土为主。沿线地下水类型主要为第四系松散层孔隙潜水。
3 格库铁路柴达木盆地区域风沙分布及特点
3.1风沙分布范围
柴达木盆地地形开阔，沙源丰富，风蚀和积沙较为普遍。格库铁路经过柴达木盆地，沿线戈壁风沙流分布较广, 山前积沙地段主要为大乌斯至油砂山，大面积流动沙丘、沙地主要分布于茫崖湖东至大乌斯段。线路行经区域，风积沙共93km/42段，戈壁风沙流118km/17段。
3.2 风沙特点
柴达木盆地主导风向为W、N50°W，风速大，大风期长，地表物质受风的吹蚀向东南部漂移，在昆仑山脉的阻挡下风速降低，沙粒逐渐沉积下来，在山北麓形成了一条长达数百公里断续分布、宽窄不同的风沙堆积带，呈半固定、流动沙地以及孤丘、沙丘链、沙垄等多种形态，个别地段形成小规模的沙漠，如图1，图2示。
图1流动型沙垄 图2 新月型沙丘
4 风沙区线路的选择
4.1风沙对铁路的危害
风沙地区按照风沙形态可划分为风蚀区、风沙流区和风沙堆积区。风蚀区对工程的危害主要表现为风蚀，对工程的影响较小；风沙流区基本无风蚀或风积现象，以风沙流危害为主；风沙堆积区主要以风沙堆积和沙丘移动危害为主。风沙的影响会对铁路的运营养护带来一系列问题。轻则导致道床积沙，覆盖坡面，养护作业不便，重则损耗各种设备，酿车行车事故【2】。
4.2风沙区选线原则
（1）尽量减小线路与主导风向的交叉角度，交叉角度较大时应降低路基高度，放缓路基边坡，与天然地形相适应，减轻风蚀影响【3】。
（2）线路走向与强风沙流交叉时，可选择风沙流集中的风口地段以桥梁形式垂直于主导风向通过，彻底解决风沙流对铁路的危害，桥梁应设置足够净空。
（3）线路应尽量绕避活动沙丘地带，选择在固定、半固定沙丘，如不能绕避必须穿过活动沙丘时，应尽量利用在以下有利地段通过：
①线路宜选择通过沙丘活动能力弱、沙害较轻的活动沙丘边缘地带。
②线路通过活动性强的沙丘时，线路宜选沙丘的上风侧，避免沙体移动掩埋铁路。通过活动性较弱的沙丘，有充分依据时可从其侧后方较远处通过。
③风沙覆盖的山地、丘陵区选线，如遇风积沙带，宜选在沙带间的丘陵地通过，不宜穿越沙带。如条件限制必须穿越时，宜在沙带最窄部位，以路堤正交通过；如沙带与线路走向平行无法绕避时，优先采用桥梁或隧道的形式通过。
4.3风沙区选线方案比较
针对沿线风沙情况，结合风沙区的选线原则，对塔尔丁至东柴山段的线路方案进行了比较。
（1）塔尔丁至东柴山段方案比较（图3）
该段地势西南高东北低，横亘于本段有一处规模大、活动性强的流动沙垄，该沙垄南连昆仑山，北抵茫崖湖畔，主导风向NW-SE，南北长约60km，宽度5～12km，线路穿越困难，是控制该段线路方案的关键因素。
① 沿公路方案（CK）
線路自塔尔丁以6‰坡引出后，并行于省道303南侧，为适应地形减少挖方地段线路两跨公路，经茫崖湖南侧，绕避沙垄从最北端沙地通过后，在茫崖湖站设补机以16‰坡度展线而上至比较终点东柴山垭口。
② 取直方案（C5K）
线路自比较起点以6‰坡引出径直向西北，取直设14km特大桥跨越活动沙垄后，线路通过山前流动沙地行进至东柴山东站设补机以16‰坡度展线至比较终点。
图3塔尔丁至东柴山段方案比较图
③方案比较与推荐意见
由表1可看出，沿公路方案（CK）线路较长，但线路在沙垄最前缘的沙地通过，基本绕避了流动沙垄危害区域，易防治，工程安全可靠，施工养护便利。取直方案（C5K）线路较短，线路穿越沙垄14km，流动沙地24km,沙害严重，尽管设长桥防风沙，但受坡度限制，桥梁净空不足，易使风沙沉积，流动沙垄长期在铁路附近堆积，极易造成永久的风沙病害，工程可靠性差，且投资较沿公路方案（CK）贵3.93亿元。
表1 CK与C5K两方案工程投资比较
比较项目 沿公路方案（CK） 取直方案（C5K）
线路长度/km 150.12 145.09
路基投资/亿元 7.95 7.04
桥梁投资/亿元 2.87 7.88
工程静态投资/亿元 29.41 33.34
综合比较，选择推荐沿公路方案（CK）。
（2）东柴山至大乌斯段方案比较（图4）
受额果顿雅山的阻挡，山前形成大片风沙堆积，线路经过额果顿雅山合理的位置被积沙所覆盖，靠近垭口处有一长宽高为1500m*120m*15m的纵向沙垄，与主导风向夹角为20°，为减少对线路的影响，研究了在沙垄背风面通过的隧道方案（CK）和明洞方案（C9K）。
① 隧道方案（CK）
线路足坡展线出东柴山隧道后在沙垄背风侧2km处设额果吨雅站，出站后躲避沙垄和新月形沙丘设隧道足坡而下至比较终点。
② 浅埋明洞方案（C9K）
线路从比较起点引出后行走于沙垄背风后缘设额果吨雅站，出站后沿山脚设两座明洞通过沙垄和新月形沙丘，展线至比较终点，两明洞之间设一座大桥。
图4东柴山至大乌斯段方案比较图
③方案比较与推荐意见
结合图4与表2，隧道方案（CK）基本避开风沙影响，但隧道围岩以Ⅳ-Ⅴ级为主，围岩级别差，工程风险高，线路长度短0.55km,静态投资贵0.04亿元。明洞方案（C9K）沿山脚通过，大部分被流动沙地、流动沙丘覆盖，风沙积层厚，开挖明洞较为困难，且线路处于迎风坡，洞口及中间桥梁需采取防护措施。尽管明洞施工工期、投资均可控，工程风险小，但清沙工程大，个别地段地基需处理，结合近三年对该段沙垄的观测与现在沙垄发展情况分析，沙垄发展变化较快，从防风沙永久性考虑，综合推荐完全躲避沙害的隧道方案（CK）。
表2 CK与C9K两方案工程投资比较
比较项目 隧道方案（CK） 明洞方案（C9K）
线路长度/km 14.389 14.939
路基投资/亿元 0.84 1.03
桥梁投资/亿元 0.47 5.58
隧道投资/亿元 2.07 1.69
工程静态投资/亿元 5.64 5.60
6 结束语
本文通过地质调查资料、地形地貌特点、风沙分布范围，结合风沙危害情况，分析了风沙对线路的危害，总结提出风沙区选线原则，指导格库铁路柴达木盆地风沙区线路方案的确定，可为其它风沙地区铁路选线提供参考。
参考文献
[1] 中铁第一勘察设计院集团.新建铁路库尔勒至格尔木线可行性研究第一篇总说明书[R].西安：中铁第一勘察设计院集团.2013:1-21.
[2] 铁道第一勘察设计院.铁路工程地质手册[K].北京：中国铁道出版社，1999.
[3] 铁道部第一勘测设计院.铁路工程设计技术手册·路基[K].北京：中国铁道出版社，1995.
[4] 铁道部第一勘测设计院.铁路工程设计技术手册·线路[K].北京：中国铁道出版社，1994.