搭接包防沙技術在阿-和公路中的應用分析

劉　蘭

(阿克蘇公路管理局，新疆　阿克蘇　843000)

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搭接包防沙技術在阿-和公路中的應用分析

劉蘭

(阿克蘇公路管理局，新疆阿克蘇843000)

劉蘭(1984—)，工程師，研究方向：公路養護(路面)。

摘要：隨著西部大開發戰略的實施，我國西部地區交通迎來黃金發展期，但由于西部地區沙漠戈壁區發育廣泛，給公路交通建設帶來極大麻煩，必須采取必要的防沙措施。文章以新疆阿-和沙漠公路為實例，介紹了搭接包防沙及其優化技術的應用情況，為以后類似的工程施工提供了一定的可參考經驗。

關鍵詞：搭接包防沙；沙漠公路；應用分析

0引言

我國西部地區干旱少雨，沙漠發育廣泛，其中新疆維吾爾自治區沙漠面積約為43.05 km2，占我國沙漠總面積的60%左右。隨著西部地區建設步伐的加快，公路交通作為基礎性工程必然也會快速發展。新疆地區很多公路需穿越沙漠地帶，受風沙危害較大，大大降低了公路運輸的能力和安全，所以，發展公路防沙技術已成為當地交通建設的重要內容[1]。搭接包防沙技術因其施工簡單、快速，是當前應用最為廣泛的防沙技術之一，而且針對該技術的優化工作也從未間斷。

1工程概況

新疆S210線阿-和段(阿拉爾至和田)全長約25 km，建設于2005年，該線路是新疆地區第一條沿河流縱穿塔克拉瑪干沙漠腹地的二級公路，也是新疆穿越塔克拉瑪干流動沙漠的第二條公路。由于該段路處于沙漠之中，受風沙影響較大，從2010年起，阿克蘇公路局就將治理公路沙害作為阿和公路的養護重點，從研究工程固沙機理、分析原有防沙設施的特點等方面進行了深入的分析研究，經過幾年的探索試驗，總結出適合S210線的防沙創新設計。

2搭接包防沙及其優化技術分析

2.1公路原有防沙設施介紹

阿-和沙漠公路原有的防沙形式組合較為單一，全部使用蘆葦進行防護。根據線路的分布區不同可分為：綠洲區、沙漠過渡段、沙漠腹地。其相應的防沙形式為：蘆葦高沙障Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型(見圖1，其中Ⅱ和Ⅲ的形式基本一致)[2]。

圖1　原防沙設施示意圖(上為Ⅰ型；下為Ⅱ、Ⅲ型)

由于風沙影響，目前公路蘆葦柵欄沙障損壞嚴重。此外，由于該地區沙漠為流動沙丘，很多蘆葦柵欄已變為刀刃型高大沙丘，若再對其修復，沙丘會越來越高、越來越大，成為以后的主要沙源。阿-和沙漠公路原有防沙設施的主要缺點如下：

(1)防沙工程基本沿路線平行布設，線型變化單一。沙障局部風毀、沙埋嚴重。

(2)原沙障只體現了對沙的“固”和“阻”的特點，未體現“疏”和“導”的作用。

2.2搭接包防沙技術

隨著阿-和沙漠公路使用時間的增長，原有的防沙措施改變了局部地形，包括局部的風流導向和沙丘走向。原設計高沙障與路線平行，致使現有沙丘與路線成15°～30°的夾角。沙丘與路線形成夾角后，沙丘自身已起到阻沙作用，但沙丘也越來越陡，加上風蝕現象嚴重，使該地區在風季時容易出現“沙流”。

為了應對這一災害，技術人員決定采用搭接包防沙技術，即：充分利用原有沙丘，對其進行包坡，在沙丘深溝對面的沙丘上另布設高沙障，有利于二次沙丘的形成，大大降低了風積沙推進的速度，阻止風積沙被帶入路邊草方格，“阻”的作用大大提高，延長了蘆葦防沙的使用壽命。新的沙丘工作面寬，好施工。高沙障“搭接”也得到了體現，有利于地形的調整和沙障走向的控制。解決了因沙丘走向不一，高沙障太長，施工人員進出困難等問題，也給沙漠動物來回穿越提供了通道，如圖2所示。

圖2　搭接包坡后的效果示例圖

2.3搭接包防沙技術的具體優化措施

2.3.1立樁、拉筋和綁扎的優化

原設計木樁直徑和長度偏小，木樁立柱埋深不足，抗風能力差。因此將原有的高沙障木樁由4 cm×4 cm×150 cm改為5 cm×5 cm×170 cm，將木樁原有埋設深度從50 cm調整為70～80 cm。通過增大木樁直徑和埋置深度，提高了高沙障的抗風能力。此外，要求起、終點立柱向外傾斜10°～15°，有利于立柱與立柱間自動產生拉力，在起、終點立柱采用拉線三方進行固定(前方、左側、右側)，以此提高起、終點立柱的抗風強度[3]。

對原高沙障中的一道鐵絲拉筋改為兩道，木樁之間兩道縱向鐵絲在30 m內進行固定。原設計高沙障距地面1 m處只有一道12號縱向鐵絲鋪草幫扎，在風季，若一根立柱折斷，則其前后幾根也都會折斷，造成大面積高沙障倒塌。因此，將原設計上部1 m處12號鐵絲改成10號鐵絲，下部在離地面0.3 m處增加1道12號鐵絲，高沙障的走向依據沙丘走勢作一定角度調整，縱向長度以30 m進行固定。

在對蘆葦進行綁扎時，要求間距控制在15 cm左右，綁扎必須與蘆葦交叉，以此減少蘆葦在拉筋時的前后晃動、變形。在高沙障施工中，原設計對綁扎未作明確要求，通過后期養護，高沙障柵欄是在鐵絲與蘆葦夾條中成形，對蘆葦在鐵絲與夾條的固定也很講究，綁扎中鐵絲與夾條不夾蘆葦，一個風季后，高沙障會出現一邊倒現象。當傾斜角度>60°時，蘆葦高沙障柵欄出現空架，高沙障防風效果大大降低；通過改進后，綁扎間距控制在0.1～0.15 m之間，鐵絲與夾條中必須夾有蘆葦，在一個風季后，蘆葦高沙障傾斜現象明顯減少，抗風效果明顯增強。

2.3.2增大沙埋緩沖區

針對公路在上風口和易攻難守的路段，通過增加阻沙屏障和增大沙埋緩沖區來減緩風沙推進速度。由實際經驗可得：如果沙障間距過大容易被掏蝕，起不到“阻”沙的作用，間距過小則浪費原材料。因此，在設置沙障前應確定沙障的合理間距和規格。

沙障的間距和高度與沙丘的坡度及風速的強弱密切相關。沙障高，間距大；沙障低，間距應小一些。沙丘坡面緩，沙障間距可大一些，沙丘坡度陡，間距小，計算公式見式(1)。風速小的地方沙障間距大一些，風速大的地方間距要縮小。在沙丘設沙障時，下一列沙障的頂部與前一列沙障基部等高。此外，沙障的方向應和主風向垂直[4]。

L=Hcosθ

(1)

式中：L——沙障間間距；

H——沙障高度；

θ——沙面坡度。

2.3.3草方格的材料優化

草方格是最為有效的防沙措施之一，但其工程量巨大，其材料的選擇直接決定了工程投資。為降低材料費用，本工程選擇在冬季施工，材料為稻草和棉花桿。稻草草方格的優點是可緩解冬季施工材料的不足，其柔韌性可充分發揮；缺點是材料使用壽命較短(一般為3～5年)，需求量大，且對施工要求較高。因此，本工程積極引入了棉花桿草方格(見圖3)。

棉花是該地區的重要經濟作物，材料來源廣泛，此外還可以重復多次使用，棉花桿的使用壽命可達10年以上。其主要施工工序為：材料準備、扎切→放線→鋪料→插埋。其具體規格如下：捆綁控制在25～30根，方格規格1m×1m，把子直徑13～15cm，透風率控制在20%，因材料中的附屬物棉花殼在風季脫落，材料自身脫水，透風率還會增大。但棉桿方格也存在一定的缺點：棉花桿施工需全手工，各道工序需要嚴格把關才能滿足設計要求[5]。此外材料運輸的成本較高。

圖3　棉花桿方格施工示例圖

3結語

阿克蘇公路局通過采取“搭接包坡式防沙、優化原設計、增大沙埋緩沖區、用材因地制宜”等綜合治理措施和方法，重點突出“疏”和“導”的防沙理念，因地制宜對沙害進行治理，效果顯著，大大降低了公路沙害的影響，取得了較好的經濟效益和社會效益，也為以后的公路防沙工程積累了寶貴的經驗[6]。

參考文獻

[1]韓致文，王濤.塔克拉瑪干沙漠公路風沙危害與防治[J].地理學報，2003(2)：62-64.

[2]王世杰，徐新文.機械防沙體系風沙危害狀況及其空間分異——以阿拉爾—和田沙漠公路為例[J].干旱區研究，2015(5)：72-75.

[3]胡智峰.防沙技術在新疆阿-和沙漠公路的應用[J].交通標準化，2010(20)：121-125.

[4]魏天琦，伍永秋.榆靖高速公路防護體系近地面流場特征[J].中國沙漠，2013(3)：90-93.

[5]羅小剛.阿和沙漠公路工程防沙體系養護實踐及思考[J].公路交通科技(應用技術版)，2015(8)：46-47.

[6]馬韞娟，馬志福.阿拉爾—和田沙漠公路運動若干規律監測研究[J].干旱區地理，2014(1)：80-83.

Application Analysis of Lapping-bag Sands Control Technology in Ahe Expressway

LIU Lan

(Aksu Highway Administration Bureau，Aksu，Xinjiang，843000)

Abstract：With the implementation of Western Development Strategy，the traffic in China’s western re-gion is facing the golden period of development，but due to the wide development of gobi desert area in western region，it has caused the great trouble to highway transportation construction，thus the neces-sary sand prevention measures must be taken.With Xinjiang Ahe desert highway as an example，this article introduced the application situation of lapping-bag sand prevention and its optimization technology，thereby providing some reference experience for the construction of future similar projects.

Keywords：Lapping-bag sands control；Desert highway；Application analysis

收稿日期：2016-01-20

文章編號：1673-4874(2016)02-0031-04

中圖分類號：U416.1+66

文獻標識碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2016.02.007

作者簡介