南疆沙漠地區草方格沙障施工技術與應用評價

孔慶波，納守貴，賀金明，高勛輝

（中交路橋華北工程有限公司，北京 100000）

引言

新疆烏尉公路項目處于新疆南疆沙漠地區，塔里木盆地東北邊緣，塔克拉瑪干沙漠東北角，路線展布于孔雀河及塔里木河沖積區，局部穿越風積沙漠區。該地區地形復雜，氣候特殊，公路沿線多河谷、風沙，全線地貌單元分為風積地貌和河流沖積平原地貌。當地春季多風，夏季炎熱，干旱、沙塵等災害性天氣較多，對施工影響較大。

項目區風沙對公路的危害主要包括沙埋和風蝕[1-3]。公路沙埋主要有兩種情況：（1）由于風沙流通過路基時，風速減弱，導致沙粒沉落、堆積，掩埋路基。（2）由于沙丘移動上路而掩埋路基。風蝕是在風沙的直接沖擊下，路基上的沙粒或土顆粒被風吹走，出現路基削底、掏空和坍塌等現象，從而引起路基的寬度和高度的減小。風蝕的程度與風力、風向、路基形式、填料組成及防護措施等有關。現有工程經驗也闡釋在開展沙漠地區，公路工程建設易出現沙埋和風蝕等問題，對工程建設順利推進和工程質量保障都產生過不利影響，因此，需針對南疆沙漠地區的氣候環境特點，利用當地盛產的蘆葦，就地取材，形成南疆沙漠地區草方格沙障施工工藝。

1 草方格沙障現場施工關鍵技術

1.1 施工工藝流程

施工工藝流程：整平邊坡→測量放樣→蘆葦制備→鋪放蘆葦→蘆葦植入→質量檢測→完工驗收，見圖1。

圖1 草方格植護工序

1.2 整平邊坡

清除坡面的松土、石屑等。沙漠地區邊坡應采用低填的方式為主，在裸露平坦的沙礫戈壁地區，一般坡高不超過50 cm為宜。沙漠地區公路坡度設計值為1∶4，矮邊坡坡度緩于1∶3，取土坑應做成淺槽狀，邊坡相交的棱角削成圓弧狀的流線型。另外沙漠地區挖方邊坡弊多利少，應盡量不設或少設。

1.3 測量放樣

根據防護位置進行邊線放線，確定草方格距離道路的位置、草方格施工范圍和面積，通過拉設圍圈來標定邊界。在區域內部用彩旗或木樁做出明顯標識，方便后期施工放樣。根據圖紙要求將草方格間距進行放樣，并在坡面上掛線或灑布石灰形成100 cm×100 cm的正方形網格，見圖2。蘆葦沙障施工要保證主帶（橫對風向的為主帶）、副帶間距均勻為1 m，主、副帶銜接得當,以保證草方格沙障施工后的美觀。

圖2 草方格植護劃線

1.4 蘆葦制備

水旁生長的蘆葦叢經收割后是不能直接利用的，需要先進行初步處理，包括：晾曬、碾壓、濕潤和裁剪等步驟。（1）晾曬：利用沙漠地區的太陽光進行暴曬，保證蘆葦的干燥性以及可操作性，降低后期的施工難度。（2）碾壓：一般采用機械設備對蘆葦進行碾壓，能夠將管柱狀的蘆葦壓劈為兩半，改變其形狀，將其變為柔性可彎折材料。（3）濕潤：運送到施工現場后，蘆葦扎制草方格前需在材料上灑一些水，使之濕潤，提高材料的柔性，以免扎制時折斷。（4）裁剪：蘆葦原料長度為1.4 m左右，施工前將蘆葦切成標準長度為70 cm的草段。

1.5 鋪放蘆葦

使用挖槽機沿布設好的網格線挖深度為15 cm的倒等腰三角形槽，將蘆葦中間位置垂直擺放于網格線上，然后在蘆葦中間部位稍加噴水，使中間部分軟化，適當增加蘆葦材料的柔性，以方便下一步的植入。為處理好網格交叉點的重疊問題，在迎風側應先鋪設主帶,后鋪設副帶；在背風側應先鋪設副帶，后鋪設主帶，并按照“先遠后近，自上而下”的順序進行施工。

1.6 蘆葦植入

用平板銑在草中部用力將其對折壓入沙層內15 cm，擁沙扶直（高出地面2～3 cm）；出露高度20 cm（偏差為±2 cm），頂部寬度5～6 cm，再用腳將草帶兩側的沙踩實，并用鐵锨或刮沙板將沙障內的沙向草帶處刮一刮，使草方格提前形成碟形凹槽，有利于沙障內地面穩定。

蘆葦沙障應壓沙插實，埋設穩固。蘆葦埋置應垂直坡面,外露部分表面平整,種植牢固，如有破口應及時修補。

1.7 質量檢測及完工驗收

草方格沙障的施工過程以及防護效果必須符合相關技術標準、規范以及圖紙設計要求，監理抽查、檢驗完成，合格后再進行完工驗收。質量要求見表1。

表1 蘆葦草方格沙障質量要求

另外，蘆葦草方格要求線條順直，縱橫向蘆葦之間銜接緊密。草方格沙障每隔1 000 m布設一條防火通道（兼維護通道、動物通道），寬度不小于1 m，通道內不埋設蘆葦或麥秸草。

2 試驗段應用與效益分析

2.1 現場應用

中國交建新疆烏尉公路包PPP項目YSTJ-02標段局部穿越風積沙漠區，選用項目沿線巴州境內博斯騰湖域生長的蘆葦，結合現場施工條件，在烏尉公路風積沙漠區段鋪設了埋深為15 cm，出露高度為20 cm，方格尺寸為100 cm×100 cm的草方格沙障試驗段，見圖3。并對該區段內的公路邊坡防沙固沙效果進行現場質量檢測。

圖3 草方格沙障現場鋪設

2.2 工程效益分析

草方格沙障試驗段鋪設完畢后，對該區段進行為期6個月的觀測。相比非鋪設區段，鋪設區段公路路面較整潔，路肩、路面上基本無可見沙粒沉積。可見該草方格沙障規格（埋深為15 cm，出露高度為20 cm，方格尺寸為100 cm×100 cm）具有良好的阻沙效果，有效防止了風沙對路基路面的掩埋、風蝕，保證了沙漠公路的長期使用質量，增加了行車安全及舒適性。

2.3 經濟效益分析

試驗段用草方格采用新疆巴州境內博斯騰湖域生長的蘆葦，博斯騰湖域是中國四大蘆葦產區之一，蘆葦水上生長面積達60多萬畝，水面以上高度4～6 m，每年盛產蘆葦約40萬噸，且不易脆斷，現場應用證明其完全適宜作為草方格沙障。就地取材節省了材料成本，節約了從外地大量調運蘆葦的運輸成本，相應提高了施工進度；而且長期來看該蘆葦草方格跟換或加密方便，節省了養護成本。

2.4 環保效益分析

草方格沙障的鋪設可以減緩沙丘的推進速度，有效減小了土地荒漠化的速度。經檢測發現，草方格沙障底部沙粒的含水率明顯高于未鋪設區段，而且在草方格沙障內部可種植多種沙漠植物，植物的根部又可以起到固沙的效果。另外相比于機械沙障，采用可降解的蘆葦作為草方格沙障的原材料，不會對環境造成污染，更是對沙漠地區脆弱的自然環境起到了有效保護。

3 結語

針對新疆南疆沙漠地區多風沙的氣候特點，提出了蘆葦草方格沙障防護工程的施工工藝流程：整平邊坡→測量放樣→蘆葦制備→鋪放蘆葦→蘆葦植入→質量檢測→完工驗收。通過對草方格沙障試驗段的鋪設應用與效果評價，驗證其具有良好的工程、經濟與環保效益，為沙漠地區草方格沙障的施工應用提供了依據。