公路防護(hù)工程風(fēng)積沙防治技術(shù)研究

羅文功

(新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830006)

1 風(fēng)沙災(zāi)害特征、成因及常見(jiàn)的防護(hù)方法

1.1 風(fēng)沙災(zāi)害特征及成因

風(fēng)沙災(zāi)害對(duì)公路工程的影響主要表現(xiàn)為風(fēng)蝕作用和風(fēng)積作用，其中以風(fēng)積作用為主，常形成道路掩埋和局部路段中斷交通現(xiàn)象，危害較為嚴(yán)重。

(1)風(fēng)蝕作用

風(fēng)蝕是指地面上風(fēng)沙的侵蝕作用，即：在公路風(fēng)吹沙災(zāi)害防護(hù)中，公路結(jié)構(gòu)(邊坡、路肩、邊溝坡面等)受到強(qiáng)風(fēng)吹蝕造成的破壞。公路結(jié)構(gòu)的破壞強(qiáng)度隨著氣流的速度、氣流含沙不飽和度及構(gòu)筑物對(duì)氣流的不適應(yīng)程度成正相關(guān)關(guān)系。

(2)風(fēng)積作用

風(fēng)積是指風(fēng)沙在一定條件下，由風(fēng)的強(qiáng)度和風(fēng)向等因素導(dǎo)致的風(fēng)中攜帶泥沙在道路上形成積聚和堆積，主要包括兩種形式：①沙丘掩埋道路，此類沙害較為嚴(yán)重，但除極端地形地貌條件外此類沙害較為少見(jiàn)；②片狀或舌狀沙丘形成，主要表現(xiàn)為過(guò)境風(fēng)沙造成的局部積聚現(xiàn)象。

風(fēng)沙災(zāi)害形成因素主要包括：沙源、地質(zhì)地形和風(fēng)力因素等，其中風(fēng)力和沙源為主要因素，在各種因素的相互協(xié)同制約下，往往形成較為嚴(yán)重的風(fēng)沙囤積和破壞現(xiàn)象。

1.2 風(fēng)沙災(zāi)害常見(jiàn)防護(hù)方法

根據(jù)不同的風(fēng)積沙形式及危害程度，可以采取路基封固、人工障礙物及構(gòu)筑物防護(hù)等不同的防護(hù)形式；根據(jù)風(fēng)積沙的危害程度，還可以因地制宜進(jìn)一步形成針對(duì)性防治方案，從而達(dá)到有效防護(hù)風(fēng)積沙的最終目的。

當(dāng)前工程中常見(jiàn)的風(fēng)積沙路基防護(hù)類型主要包括：路基方格網(wǎng)防護(hù)、防沙障、路側(cè)草方格防護(hù)和擋風(fēng)板防護(hù)等，各防護(hù)類型針對(duì)性強(qiáng)，防護(hù)效果較好，在廣大工程項(xiàng)目防沙治理中效果良好。

2 風(fēng)積沙防護(hù)工程實(shí)例

2.1 過(guò)境公路風(fēng)積沙方格網(wǎng)治理方案

新疆G315線洛浦至墨玉項(xiàng)目途徑多處風(fēng)積沙路段，沿線沙害較為嚴(yán)重。在沙源、地質(zhì)地形和風(fēng)力因素的促使下，公路沿線多形成大面積風(fēng)沙堆積成丘，公路掩埋較為嚴(yán)重，難以治理。其中，對(duì)風(fēng)積沙影響較大的因素為風(fēng)力條件，介于項(xiàng)目為沙漠邊緣過(guò)境公路，地理位置和地形條件為固定因素不可更改，也導(dǎo)致了沿線沙源條件豐富且地形固定。

項(xiàng)目區(qū)風(fēng)向以偏西風(fēng)為主，平原區(qū)最大風(fēng)速14～22 m/s，瞬間最大風(fēng)速28 m/s。在多重條件的促使下，沿線風(fēng)積沙丘形態(tài)上多為平行新月形沙丘鏈，走向多呈南北向，間距120～170 m左右，沙丘高度在4～12 m，迎風(fēng)面坡度在12°～13°，背風(fēng)面坡度在21°～25°，該區(qū)域沙丘表面無(wú)植被或少植被，且在風(fēng)力作用下，易發(fā)生順風(fēng)向移動(dòng)，屬于流動(dòng)沙丘。

根據(jù)沙丘的形態(tài)和沙害的規(guī)模及治理難度綜合考慮，采用方格網(wǎng)防護(hù)方案對(duì)沿線進(jìn)行治理，以形成穩(wěn)定的路基邊坡防護(hù)。

(1)方格網(wǎng)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目方案方格網(wǎng)采用C30水泥混凝土預(yù)制塊砌筑，M10砂漿勾縫，方格尺寸為1.0 m×1.0 m。路基邊坡方格網(wǎng)護(hù)坡須達(dá)到路基壓實(shí)度，經(jīng)刷坡后方可進(jìn)行施工作業(yè)。

(2)防護(hù)效果

方格網(wǎng)可有效增大邊坡對(duì)坡面風(fēng)沙的阻力，從而降低坡面風(fēng)力和攜沙能力，使大量泥沙無(wú)法攜帶至公路表面形成風(fēng)蝕和風(fēng)積沙危害。

對(duì)照臨近公路G217線的高效方格網(wǎng)防護(hù)工程，發(fā)現(xiàn)G315線公路沿線防護(hù)效果同樣較好，沙害得到一定的有效控制，風(fēng)沙段落防護(hù)適用性好。

G315線K2414+110～K2496+740區(qū)間主要采用方格網(wǎng)路基防護(hù)方法，配合礫類土包邊施工工藝，極大緩解了沿線約58 km路基風(fēng)積沙及風(fēng)蝕邊坡災(zāi)害。同時(shí)施工工藝操作簡(jiǎn)易使用，相比其他防治工藝，節(jié)省巨大工程開(kāi)支，經(jīng)濟(jì)性良好。

2.2 沙漠公路風(fēng)積沙處置方案

新疆境內(nèi)民豐縣沙漠公路改造工程多處位于沙漠路段，沿線沙害較為嚴(yán)重，且易發(fā)生風(fēng)蝕啃邊危害，故公路主線K0+000～K17+813段為防止路面發(fā)生啃邊、風(fēng)蝕等病害在路面邊緣設(shè)置了路牙石結(jié)構(gòu)。沙漠公路路段沙源豐富，地形較為平坦，風(fēng)力作用成為沙害主導(dǎo)因素，且路基施工技術(shù)也成為風(fēng)積沙形成因素之一。

本項(xiàng)目主線K0+000～K17+600段位于塔克拉瑪干沙漠南部邊緣，風(fēng)沙活動(dòng)較強(qiáng)烈，對(duì)公路沙害類型主要為路基、路面風(fēng)蝕和路基、路面的風(fēng)積沙掩埋。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)自然地理環(huán)境、沙害防治重點(diǎn)和沙漠區(qū)現(xiàn)有植被條件等多重因素考慮，采用草方格搭配攔沙柵欄方案進(jìn)行防護(hù)。

(1)草方格及防沙柵欄防護(hù)工程設(shè)計(jì)

草方格尺寸采用1.0m×1.0m，主風(fēng)向側(cè)(路基左側(cè))設(shè)草方格60 m，次風(fēng)向側(cè)設(shè)40 m，主風(fēng)向側(cè)設(shè)三道防沙柵欄，次風(fēng)向側(cè)設(shè)兩道防沙柵欄；防沙柵欄之間間距及防沙柵欄至草方格間距控制在8～15 m，可根據(jù)沙丘位置、狀態(tài)適當(dāng)調(diào)整，不應(yīng)破壞地表原有植被。

(2)防治效果

民豐縣沙漠公路項(xiàng)目后期防護(hù)效果較好，不僅使沿線風(fēng)蝕和風(fēng)積沙危害得到了有效控制，而且高效運(yùn)用了當(dāng)?shù)刂脖缓偷乩憝h(huán)境特點(diǎn)，對(duì)環(huán)境破壞較小，從項(xiàng)目理念“不破壞就是最大的保護(hù)”方面出發(fā)，使草方格搭配防沙柵欄方案發(fā)揮了高效的防護(hù)效果。

沙漠公路主線17.813 km風(fēng)積沙災(zāi)害在“草方格搭配防沙柵欄防護(hù)工程”治理下收效較好，且使沿線地形得到草方格植被有效控制，在一定程度上也形成了較為優(yōu)美的沙漠景觀現(xiàn)象；風(fēng)積沙路段通過(guò)土樣采樣和針對(duì)性的施工工藝，使本項(xiàng)目沙漠公路風(fēng)積沙防護(hù)方案更具針對(duì)性和適用性，后期防護(hù)效果較好，同時(shí)節(jié)約了風(fēng)積沙重復(fù)破壞的修復(fù)費(fèi)用，工程經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。

介于疆內(nèi)沙漠公路建設(shè)工程不可避免穿越沙漠路段，草方格搭配防沙柵欄方案可在后續(xù)沙漠公路項(xiàng)目改擴(kuò)建和新建中進(jìn)行推廣，使沙漠公路路段風(fēng)沙災(zāi)害得到較好控制。

3 結(jié) 論

(1)公路工程風(fēng)沙災(zāi)害可以分為風(fēng)蝕和風(fēng)積沙，防護(hù)類型主要包括：路基封固防護(hù)、人工障礙物防護(hù)和人工構(gòu)造物及人為改變地形防護(hù)方法三種類型。公路工程風(fēng)沙災(zāi)害防護(hù)可根據(jù)沙源、地質(zhì)地形、風(fēng)力條件和沙害危害程度等多個(gè)方面因地制宜設(shè)置適用于當(dāng)?shù)氐姆雷o(hù)方案，以達(dá)到較優(yōu)的防護(hù)效果。

(2)通過(guò)風(fēng)積沙防護(hù)工程實(shí)例進(jìn)行防護(hù)方案設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)戈壁過(guò)境公路具備沙源較為豐富、地形呈微丘起伏狀、風(fēng)力較強(qiáng)的特點(diǎn)，可通過(guò)公路路基方格網(wǎng)防護(hù)方案進(jìn)行防治，實(shí)踐證明后期防護(hù)效果較好；沙漠公路同樣具備沙源豐富、地形平坦和風(fēng)力強(qiáng)的特點(diǎn)，通過(guò)針對(duì)性草方格搭配防沙柵欄方案進(jìn)行防治設(shè)計(jì)，防治效果良好。方格網(wǎng)方案及草方格搭配防沙柵欄方案在實(shí)踐中防護(hù)效果良好，可在今后防護(hù)工程中在疆內(nèi)進(jìn)行推廣。