鐵路工程凍土生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)與恢復(fù)對(duì)策

1、鐵路工程凍土生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)與恢復(fù)對(duì)策 凍土?xí)S著溫度的變化而變化：溫度低時(shí)，土層由于凍結(jié)會(huì)膨脹，把鋼軌頂起來(lái)；溫度高時(shí)，凍土融化，體積縮小，軌面就會(huì)沉下來(lái)。青藏鐵路要穿過(guò)550公里的凍土區(qū)，其中包括較不穩(wěn)定和不穩(wěn)定的多年凍土地區(qū)190公里，極不穩(wěn)定的高溫凍土地段100公里。根據(jù)不同的工程地質(zhì)條件，青藏鐵路，土建工程將采取不同的處理原則：在年平均地溫較低的穩(wěn)定型多年凍土區(qū)采取保持地基凍結(jié)狀態(tài)；在年平均地溫較高，含冰量較小，采用施工及運(yùn)營(yíng)期允許融化的原則；在極不穩(wěn)定的凍土地段，可采用鋪設(shè)保溫層、通風(fēng)路基、清除冰凍土、熱樁、以橋代路等綜合技術(shù)措施。在各類凍土區(qū)都必須加強(qiáng)對(duì)凍土的環(huán)境保護(hù)，對(duì)取棄土場(chǎng)、

2、路基填筑方式等均制定了嚴(yán)格的技術(shù)要求。1、人為活動(dòng)對(duì)多年凍土環(huán)境可能產(chǎn)生的影響(1)影響因素 根據(jù)青藏公路及沿線民用建筑物的多年凍土環(huán)境調(diào)查分析，人類的活動(dòng)對(duì)多年凍土環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：用地及土石方工程通過(guò)改變植被、水文及局部微地貌的環(huán)境與條件，對(duì)多年凍土的季節(jié)融化深度、地溫等性狀產(chǎn)生影響；土石方工程或其他工程構(gòu)筑物直接破壞凍土的熱穩(wěn)定狀態(tài)；用地及土石方工程直接改變多年凍土區(qū)的地表、地下水徑流條件；工程建設(shè)行為等人為活動(dòng)對(duì)多年凍土環(huán)境造成破壞。(2)影響分析 人為因素影響下的多年凍土環(huán)境的變化表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：高溫凍土區(qū)的凍土退化；高含冰量?jī)鐾恋囟?，地表狀態(tài)的破壞導(dǎo)致熱融沉陷(

3、洼地和湖沼)的發(fā)生和發(fā)展；高含冰量、坡度較陡的地段，由于地表狀態(tài)的破壞產(chǎn)生熱融滑塌和融凍流；引起其他次生凍土環(huán)境問(wèn)題，如冰椎、凍脹丘等。根據(jù)青藏公路及民用建筑物的凍土環(huán)境調(diào)查分析，人為活動(dòng)作用下的多年凍土環(huán)境問(wèn)題主要是熱融侵蝕、沙化、地表植被及沼澤衰退、地表景觀的破壞等，其中以熱融侵蝕最為突出。(3)影響預(yù)測(cè)鐵路工程建設(shè)對(duì)多年凍土環(huán)境的影響主要在施工期和運(yùn)營(yíng)期。 (1)路基填筑對(duì)多年凍土環(huán)境的影響 路基填筑對(duì)多年凍土環(huán)境的影響主要表觀為對(duì)凍土上限的影響(主要為上限的下降和地表沉陷)，影響較大的地段主要為熱穩(wěn)定性較差的高溫極不穩(wěn)定區(qū)和高含冰量?jī)鐾恋囟?，這些地段主要分布在沿線的楚瑪爾河、北麓河、尺

4、曲、烏麗、沱沱河、不凍泉等盆地及布曲河谷地等。該類型的多年凍土在沿線累計(jì)長(zhǎng)度只有約38km，對(duì)其余多年凍土區(qū)的影響程度屬輕微。路塹挖方對(duì)多年凍土環(huán)境的影響在多年凍土區(qū)段，路塹挖方工程將破壞地表植被等天然保溫層，使凍土冰層暴露，對(duì)多年凍土環(huán)境的影響主要表觀在：在高含冰量?jī)鐾羺^(qū)，特別是地下冰層埋藏較淺時(shí)，可能引起熱融滑塌等不良凍土現(xiàn)象；在地下水富積地段，對(duì)地下水通道的切割可能導(dǎo)致凍脹丘、冰椎的產(chǎn)生。 在路基施工期，如果選擇的時(shí)節(jié)不合理(不是寒季)、或大面積的一次開挖、或在施工過(guò)程中保溫隔熱措施不當(dāng)?shù)?，?duì)多年凍土環(huán)境的破壞將是嚴(yán)重的，青藏公路和六、七十年代風(fēng)火山鐵路試驗(yàn)路基工程開挖中已有沉痛的教訓(xùn)在

5、先。 路基滲、排水工程對(duì)多年凍土環(huán)境的影響 在多年凍土區(qū)，路基工程的排水設(shè)施如果設(shè)置不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致多年凍土地表徑流的阻隔以及局部地段的積水而引起多年凍土的熱融沉陷。隧道工程對(duì)多年凍土環(huán)境的影響 在多年凍土區(qū)，洞身襯砌背后的多年凍土自然形成融化圈。在施工中如不采取及時(shí)的措施，融化圈內(nèi)的冰體融化不僅會(huì)導(dǎo)致隧道病害，而且也會(huì)引起隧道周邊凍土環(huán)境退化。為防止隧道產(chǎn)生融化圈，必須對(duì)多年凍土區(qū)的隧道采取有效的、及時(shí)的防護(hù)措施。取土場(chǎng)及料場(chǎng)對(duì)多年凍土環(huán)境的影響 根據(jù)多年凍土地區(qū)工程設(shè)計(jì)的原則，鐵路工程主要以路堤(填方)形式穿過(guò)多年凍土區(qū)。所以，鐵路沿線數(shù)量多、面積大的取土場(chǎng)必將對(duì)多年凍土環(huán)境產(chǎn)生一定的影響

6、。特別是設(shè)計(jì)在植被良好的高寒草原、草甸斜坡地帶的取棄土場(chǎng)，盡管該部分取棄土場(chǎng)的多年凍土為低含冰量?jī)鐾?，但由于?duì)覆蓋良好的植被的破壞，對(duì)多年凍土環(huán)境及地表植被景觀的影響將比較明顯。大臨工程對(duì)多年凍土環(huán)境的影響施工期大臨工程主要包括施工場(chǎng)地(含施工營(yíng)地)、運(yùn)輸便道等。 由于在多年凍土區(qū)施工工程具有如下特點(diǎn)：工程采取集中取土原則并適當(dāng)遠(yuǎn)離線路；工期緊，施工標(biāo)段多，施工人員在一定時(shí)期內(nèi)集中；在部分地段，片石料緊缺，需遠(yuǎn)距離運(yùn)輸且多個(gè)開采面同時(shí)開工。如不合理選擇和嚴(yán)格控制大臨工程占地和施工行為將會(huì)引起大臨工程所在地凍土環(huán)境的惡化，破壞高原凍土生態(tài)系統(tǒng)。2、緩解鐵路工程建設(shè)對(duì)多年凍土環(huán)境影響的措施建議在全

7、球氣候轉(zhuǎn)暖的環(huán)境下，青藏鐵路建設(shè)中應(yīng)充分地考慮多年凍土對(duì)外界熱干擾的敏感性，特別是在潛在的熱融侵蝕發(fā)育地段（高溫、高含冰兩凍土地段），在預(yù)防基底多年凍土環(huán)境破壞的工程措施設(shè)計(jì)上，建議多采用積極的工程防治措施(如，通風(fēng)管、傾填片石及熱棒等)，增加基底的冷儲(chǔ)或減少基底的蓄熱。對(duì)于多年凍土區(qū)，由于人為活動(dòng)和自然條件變化的影響，未來(lái)凍土環(huán)境的變化可能會(huì)出現(xiàn)潛在的環(huán)境問(wèn)題，應(yīng)加強(qiáng)鐵路沿線凍土工程地質(zhì)條件和凍土環(huán)境的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)及相應(yīng)工程防治對(duì)策的研究。3、施工期對(duì)凍土環(huán)境影響的緩解措施建議(1)路基工程 在修筑路基時(shí)盡量不要鏟除地表植被，特別是在植被發(fā)育的高寒草原和高寒草甸區(qū)，保存地表植被能起到保溫作用，

8、對(duì)保護(hù)凍土環(huán)境有利；在凍脹丘地段、冰椎地段或其它斜坡地段，由于筑路而產(chǎn)生水文地質(zhì)條件的變化，往往可能在線路附近兩側(cè)誘發(fā)新的凍脹丘，應(yīng)做好排水等工程處理措施。在部分路基挖方地帶，應(yīng)選擇在寒季進(jìn)行開挖施工并采取及時(shí)有效的保溫隔熱措施，避免因施工季節(jié)不當(dāng)或防護(hù)措施不及時(shí)造成凍土環(huán)境的熱融浸蝕；在多年凍土區(qū)的高寒草甸地帶，對(duì)工程挖方段植被應(yīng)采取分割劃塊鏟起、移植于適當(dāng)?shù)牡胤脚嘀?，以備用?lái)恢復(fù)裸露的多年凍土地表植被。(2)取土場(chǎng)及料場(chǎng)在河灘、河谷及河流融區(qū)取土、料后，應(yīng)做好河道整理和疏通措施；對(duì)設(shè)計(jì)中植被覆蓋良好的取土場(chǎng)，建議盡可能重新選擇其他更合適的取土場(chǎng)，否則，應(yīng)采取有效的植被保護(hù)措施，如在取土前先

9、行挖出地表植被，選址放置，適時(shí)灑水培植，取土完后進(jìn)行植被回鋪等；多年凍土區(qū)的取土場(chǎng)在取土完畢后，應(yīng)及時(shí)采取平整、順坡，條件具備時(shí)應(yīng)利用棄土回填；個(gè)別棄土場(chǎng)的選擇如果條件具備時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選在就近的取土場(chǎng)中；根據(jù)沿線氣候和當(dāng)?shù)貤l件，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)許可的條件下，對(duì)取、棄土場(chǎng)可根據(jù)植被恢復(fù)措施試驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)先采用植物與工程措施的方法保護(hù)多年凍土環(huán)境。(3)大臨工程施工場(chǎng)地應(yīng)充分利用沿線已有公路現(xiàn)有的和現(xiàn)己廢棄的道班、營(yíng)地等，盡可能減少在未經(jīng)擾動(dòng)的多年凍土地段的場(chǎng)地設(shè)置施工營(yíng)地；進(jìn)出營(yíng)地、場(chǎng)地的施工便道在條件具備的情況下，縱向便道應(yīng)盡可能利用沿線公路、鐵路路基及公路廢棄的便道，線路橫向便道應(yīng)以少布設(shè)、拉大間距為原則，并避開環(huán)境敏感地區(qū)，以減少對(duì)沿線凍土環(huán)境的擾動(dòng)；在多年凍土區(qū)填筑各類施工便道時(shí)，應(yīng)貫徹“適當(dāng)遠(yuǎn)離、集中取土”的原則，并不得在設(shè)計(jì)之外隨意增加取土場(chǎng)；在盡量利用擬建路基作便道的前提下，合理布設(shè)并盡量減少縱向便道數(shù)量；加強(qiáng)施工中相關(guān)人員的環(huán)保教育，施工組織中必須建立環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)及相關(guān)管理體系，制定各工種的相應(yīng)環(huán)保措施，以便在各項(xiàng)施工過(guò)程中確保相應(yīng)環(huán)保措施得到落實(shí)。4、運(yùn)營(yíng)期對(duì)多年凍土環(huán)境影響的減緩措施建議站場(chǎng)地區(qū)及附近人員較集中的地方，廢水應(yīng)集中處理，不得隨意排放。民用采暖房