淺談風積沙路基的防沙設計

李京利

(中交路橋技術有限公司)

1 總體設計原則

路基防沙設計應貫徹預防為主、防治結合的原則，自成體系。在路線方案確定后，風積沙路段路基設計應根據風沙運動特點，系統地考慮路基橫斷面、路基路面排水、路基主體防護、路側防沙工程等各種因素，進行總體規劃和設計，使之成為一個完善的體系，以求工程經濟、合理，效果最佳。

2 調查與勘測

2.1 地形地貌

搜集區域內地形特點及路線位置附近微地形特點，從宏觀上了解沿線風沙的分布范圍、地貌特點、形態特征以及發展趨勢。通過對風沙地貌調查和形態測量，確定風蝕洼地的長度、寬度、深度、輪廓以及排列方向;確定沙丘的相對高度、沙丘間距、排列方向、迎風坡和背風坡的長度、坡度、坡向、走向、沙丘表層結皮厚度及干沙層厚度;確定地表植被覆蓋種類、高度以及生長狀況等;確定地表組成物質的物理化學性質，如顆粒大小、礦物組成、結構、膠結物等。

2.2 沙源

通過調查沙漠周圍地區山體的巖性、沙漠下覆地貌特征、剝蝕區和堆積區的地貌輪廓，圈定沙源的可能區域。查明下覆地層沉積物類型及巖性特征，利用各種天然剖面，分層描述其顏色、粒度、成分、結構及剝蝕面等，必要時進行簡易勘探。

2.3 水文地質

針對不同地貌單元，查明地下水的存在形式、補給來源和季節變化情況，并重點調查:洪積扇的分布范圍，含水層的巖性、厚度，地下水補給來源、運移規律、及潛水溢出帶的位置;古河床的位置、形態、規模、埋藏深度及富水性等;現代河流兩岸淡水層分布范圍。

2.4 氣象條件

氣象條件包括氣溫、濕度、降水、積雪、風向、風速、能見度、沙面溫度等，確定定時空氣溫度、最高最低溫度、日溫差與年溫差的變化幅度;確定降水量、降水時間與降水種類及降水強度等;確定風向、風速及風的性質，明確起沙風的風速、風向與頻率。

2.5 風沙運動

風沙運動觀測可使用集沙儀及手持風速儀，在不同沙質地表和沙丘部位進行觀測，獲得起沙風速、風沙流結構特征、靠近地表氣流層中沙粒移動的方向和數量、沙丘表面風沙流速度變化情況等資料。還應通過多次測量沙丘，掌握沙丘的移動方式、移動方向、移動速度以及移動規模。

3 防沙工程設計

3.1 固沙設計

3.1.1 覆蓋物固沙

(1)柴草類覆蓋沙面。可采用麥秸、稻草、棉稈、蘇丹草、沙篙、野麻、蘆葦或其他草類，以層鋪形式覆蓋沙面。層厚5 ～10 cm。或采用各種枝條、麥秸、稻草、棉稈、蘆葦、艾友草等，扎成束把或紡織成芭塊，以平鋪形式覆蓋沙面。也可挖取草皮，平鋪或疊鋪，覆蓋沙面。

(2)土類覆蓋沙面。可采用塑性指數大于7 黏性土覆蓋沙面。厚度為2 ～10 cm。為增加抗沖蝕強度和避免干裂，可摻10% ～15%的沙或10% ～30%的礫石(體積比)。或采用打碎成5cm 的鹽塊，以平鋪形式覆蓋沙面，厚2 ～10 cm。也可以平鋪或格狀形式覆蓋沙面，厚2 ～10 cm。后者先用10 cm 以上的卵石在路基邊坡上做成1.0 m×1.0 m 或2 m×2 m 的方格，并與路肩邊緣成45°，再在格內鋪粒徑較小的礫石。

3.1.2 沙障固沙

采用矮立式工程沙障，也稱為固沙方格或條帶狀沙障。矮立式沙障一般為防護工程中的主體，其材料有各種枝條、麥秸、稻草、棉稈、蘆葦、友友草、蘇丹草等;土工沙袋和土工格室;也可以采用塑料方格或瓦楞板方格等。沙障的外露高度以5 ～20 cm 為宜。可采用立式植人或扎成束后平放并固定。固沙方格規格有多種，一般路基兩側的固沙帶以1.0 m×1.0 m 為宜，路基邊坡以1.0 m×0.5 m 為宜，在丘頂強烈風蝕部位也應采用1.0 m×0.5 m 規格。在主導風向明顯或風向單一的流沙地區導風向垂直，可采用條帶狀沙障，沙障走向必須與主導風向垂直，間距不小于0.8 m。

3.1.3 化學固沙

化學固沙是用化學合成材料均勻噴灑沙面，使之形成固結層。材料主要有乳化原油、乳化瀝青、高分子聚合物等。化學固沙所形成的沙面結皮易破裂或被風掀起，故宜與其他機械固沙措施、生物固沙措施相結合(鑲嵌)，以形成更加穩固的體系。

3.1.4 生物固沙

生物固沙即為采用種植植物的方式，固定沙地表層，防止起沙。固沙植物應以根系發達、耐早、耐鹽堿、耐貧痔、耐風沙、固沙能力強，發芽迅速的當地植物為主。引進植物應進行引種試驗。

3.2 阻沙設計

阻沙沙障設置在防護帶外圍，主要用于阻擋外側來沙，并將沙丘的前移運動轉化為較弱的風沙流。阻沙措施方法很多，各有優缺點及一定的使用條件，設計時可依據當地的自然狀況(包括風況、風沙流強度等)、材料來源與品質、施工條件、管養水平與難易程度、經濟費用等選擇不同的阻沙沙障。在風力較大的地區，靠立樁支撐而直立的沙障，應加密立樁，并應將立樁釘人而不是埋入沙中，且楔入深度應不小于50 cm。阻沙沙障的外露高度以1.2 ～1.5 m 為宜，柴草類及尼龍網的固定立樁埋入深度在沙地上一般為40 ～50 cm。固定立樁兩側宜用垂直于柵欄平面與立樁呈45°左右夾角的牽引鐵絲拉緊。兩道阻沙沙障的間距以柵欄高度的10 ～15 倍為宜，不應大于所防御沙丘的最大尺寸。

3.3 輸沙設計

輸沙措施雖可大幅度節約成本，但其限制因素較多，且在考慮不周時反倒容易引起更加嚴重的沙害，因此在采用時一定要慎重。輸沙設計應采用低路堤，路堤高度0. 5 ～1.0 m。輸沙式路基斷面，路基邊坡緩于1∶4，路肩邊緣均為流線型。應修筑路旁平整帶，將路基兩側20 ～50 m 范圍內的凸出物整平，并用固沙材料封固。有取土坑的，可將坑修成有利于輸沙的弧形淺槽。

4 結 語

風積沙對路基的危害是多種多樣的，路基的防沙設計也受到多重因素的制約，應該在防沙設計中詳細考慮各種影響因素，綜合確定因地制宜、行之有效的防沙設計，將風沙的危害降低到最小，以減少公路后期維護成本，保證公路運營安全。

［1］ 中華人民共和國行業標準. 公路路基設計規范(JTG D30－2004)［S］.87－88.

［2］ 中交第二公路勘察設計研究院有限公司. 公路設計手冊—路基［M］.北京:人民交通出版社，2001:476－477.

［3］ 李嘉.公路設計百問［M］. 北京:人民交通出版社，2009:88－89.