沙漠地區邊坡防護技術

陳衛東，徐順蓮，譚紅照

(1.烏海市交通運輸局;2.烏海市交通設計研究院;3.包頭市公路設計院)

沙漠地區邊坡防護技術

陳衛東1，徐順蓮2，譚紅照3

(1.烏海市交通運輸局;2.烏海市交通設計研究院;3.包頭市公路設計院)

通過針對烏海、鄂爾多斯、錫林郭勒、阿拉善等沙漠地區存在的防沙、固沙、邊坡處理等問題的系統研究，提出合理有效的防治手段，達到工程實際應用的目的。

公路;防沙;固沙;邊坡處理

1 沙漠地區地貌特點

沙漠與沙地地區的風速大，溫差大，冷熱變化劇烈，氣候干燥，雨量稀少，一般僅有幾十mm，甚至不足20 mm;植物生長十分困難，植被稀松矮小，加之風速特大，流沙的面積廣大蔓延，分布有流動沙丘、半固定沙丘、固定沙丘，沙丘高大形態復雜。

2 沙漠地區路基病害分析

在風沙地區路基工程沙害主要有邊坡的風蝕、沙埋以及道路的風蝕、沙埋。

2.1 風蝕

邊坡風蝕多發生在迎風邊坡和邊坡上部，特別是高邊坡風蝕最為嚴重，見表1，常常形成上陡下緩、坎坷不平的風蝕坡面，一般風蝕深度為十幾cm，最大可達數十cm，整個邊坡可風蝕殆盡。不僅增加養護維修工程，而且由于風蝕后邊坡變窄，嚴重影響其穩定性。

表1 邊坡高度與風蝕深度的關系

風蝕以邊坡頂最為嚴重。當主導風向與邊坡平行時，坡面常被風蝕成犁溝狀，溝深可達20 cm以上，當主導風向與邊坡垂直時，塹頂形成渾圓狀或不規則形狀，迎風坡面常被風蝕呈犬牙狀，或形成袋形渦穴。被風蝕的沙土塌落于塹溝內影響道路正常運行。

2.2 沙埋

沙埋是風沙地區的主要沙害，按其積沙形式，可分為片狀積沙、舌狀積沙和堆狀積沙。

(1)片狀積沙

特點是積沙范圍大，往往積沙整片相連，綿延數十m至數百m，甚至可達數km。沙子堆積過程一般先在邊坡迎風一側，或下風側開始，然后逐漸擴展，使整個邊坡被沙埋。片狀積沙厚度較小一般為10～20 cm。

(2)舌狀積沙

這種沙害掩埋地段不長，為數米至十多米;沙子堆積形態呈前低后高、前窄后寬，狀似舌頭的沙體。主要發生在風口地段，特別是邊坡上風側有障礙物時較為普遍。舌狀積沙形成較快，積沙厚度較大。

(3)堆狀積沙

它是由沙丘前移造成的，由于沙丘的移動方向和速度可以測量，所以沙害能夠預測。但一經形成，因積沙量大，清除積沙工作艱巨，因而危害嚴重。

3 沙漠地區邊坡防護形式

3.1 填方邊坡

沙漠地區邊坡高度應以低填為主，在裸露平坦的沙礫戈壁地區，一般不超過50 cm為宜。矮邊坡坡度采用緩于1∶3，取土坑應做成淺槽狀，把邊坡相交的棱角削成圓弧狀的流線型，能消除貼地層氣流分離，不產生渦流，創造了平滑的環流條件，改變了風沙流結構和提高過沙能力，有利于風沙流的非堆積搬運通過。當道路位于新月形沙丘和沙壟地帶，要視沙丘和沙壟高度，若沙丘和沙壟的平均高度在1.5 m以下時，其站址高度大體與附近沙丘或沙壟平均高度相同，最高不要超過沙丘和沙壟平均高度30 cm。

按沙地類型、填土高度不同，填方邊坡可按表2取值。

表2 填方邊坡值

3.2 挖方邊坡

沙漠地區挖方邊坡，弊多利少，應盡量不設或少設。因為挖方塹溝是風力弱速區，無論風沙流或沙丘移動最易積沙于塹溝之中。根據觀測，短的深塹(不長于30 m)塹內除背風坡腳處有少量積沙外，一般積沙較少;但淺塹(深度小于1.5 m)積沙就很嚴重。但距離很短的淺塹，積沙情況就比較好些，因為由于塹內的拉溝風作用，易將刮入塹內的沙子順溝方向刮走。這種拉溝風隨塹的深度而變，一般塹愈深拉溝風愈大;這就是深塹使用情況較淺塹好的原因之一。深塹不挖邊溝，但為了防止可能出現的少量積沙，塹底增加2～3 m積沙平臺。其邊坡可視挖方深度、風況、沙土的穩定程度確定，見表3。

淺塹若距離較長，塹內積沙必不可免。為了防止和減輕其積沙危害，宜設敞開式的路塹。邊坡采用1∶6～1∶10，將變坡點處修成圓弧形，土壤不穩定者，應予以加固。

3.3 邊坡防護

為防止風沙對邊坡的風蝕，必須對邊坡進行全面防護，以保證其穩固。按防護材料不同，常見的邊坡防護有以下類型。

表3 斷面形式及邊坡值

3.3.1 粘土封層與粘土包邊防護

為防止邊坡遭受風蝕和雨水沖刷，保證邊坡穩定，在有粘土料的地區采用粘土封層與粘土包邊防護是風沙地區常用的一種經濟而有效的防護措施。在場平成型后，在頂面鋪30 cm厚的粘土封層(封層標高達到設計高程)并滿足要求的壓實度。沿邊坡坡面等厚度用粘土包邊。粘土包邊設置在填方邊坡高度小于3.0 m及挖方邊坡高度小于6.0 m段落。包邊施工方法為：先整平邊坡，然后虛鋪30 cm厚粘土，撒種草籽，然后人工拍實到25 cm，適當灑水后采用蛙式打夯機或手扶式壓路機分層夯實，并取樣測其壓實度，每點壓實度不小于85%。坡面防護材料，每1 000 m2需粘土250 m3，草籽1.8 kg。鑒于沙漠地區氣候干燥，且雨量集中，多暴雨的特點，為增加粘土的抗沖蝕強度和避免干裂，粘土中應摻配一定量的砂礫，見表4。

表4 粘性土摻配粒料表

粘土封層與粘土包邊所用粘土材料塑性指數應在6～10之間。

3.3.2 石灰土封層

石灰土封層應當選擇在石灰產量豐富的地區，石灰土封層所用材料及施工技術要求與石灰穩定土路面底基層要求基本相同。土的塑性指數不小于8，混合料中石灰含量約為：7% ～10%。石灰土無側限抗壓強度不小于0.5 MPa以上。

3.3.3 礫卵石防護

(1)平鋪礫卵石

此種鋪砌方法適用于填方邊坡高度小于1.5 m的防護，平鋪的礫卵石需整平、夯實。防護厚度以15～20 cm為宜。

(2)栽砌卵石方格

適用于填方邊坡高度1.5 m以上的防護，鋪砌方法是先將10 cm以上的卵石，在邊坡上栽砌成1 m×1 m或2 m×2 m的和邊坡邊緣成45°交角的方格，再于方格內平鋪粒徑較小的礫石(5～7 cm)，礫卵石防護具有經久耐用、防風蝕效果好，但較費工。

①柴草類防護

適用于有柴草來源的沙漠地區，所用材料有麥草、稻草、蘆葦、沙蒿及其他雜草。如果沙質邊坡水分條件較好，植物可自然繁殖，將起到長久穩固邊坡的作用。

②層鋪柴草

將植物根莖桿砍成50 cm左右的短節，堆集整齊，然后從坡腳開始向上層鋪，每5～10 cm為一層，逐層灌沙、搗實。

③平鋪編織植物束笆

將整枝植扎成5～10 cm直徑的束笆，或將其編織成笆塊，沿邊坡坡腳逐個向上平鋪，束笆的銜接處以樁釘固定。

3.3.4 漿砌片石、混凝土塊邊坡防護

漿砌片石、混凝土塊邊坡防護有挖方邊坡和填方邊坡兩種形式，在石料豐富地區應采用漿砌片石防護，缺乏石料地區可采用現澆水泥混凝土或用預制水泥混凝土塊砌筑。采用混凝土時，其強度不應低于C15號，砂漿強度不應低于M5，寒冷地區不應低于M7.5。采用漿砌片石時，石料應是不易風化的堅硬巖石或大塊卵石，厚度不小于25 cm。漿砌片石墻身應設泄水孔，并每隔10～15 m設一道伸縮縫(或沉降縫)。墻身基礎應設在穩定的地基上，埋深不小于1.5 m，冰凍地區應埋置在凍結線以下不小于25 cm處。

邊坡防護，由于風積沙土質邊坡坡度較緩，漿砌片石墻身除自重外，不承擔其他荷載，也不考慮墻后的土壓力。

U418.9

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1008-3383(2012)11-0157-01

2012-07-07