淺談風(fēng)積沙路基的防沙設(shè)計(jì)

李京利

(中交路橋技術(shù)有限公司)

1 總體設(shè)計(jì)原則

路基防沙設(shè)計(jì)應(yīng)貫徹預(yù)防為主、防治結(jié)合的原則，自成體系。在路線方案確定后，風(fēng)積沙路段路基設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，系統(tǒng)地考慮路基橫斷面、路基路面排水、路基主體防護(hù)、路側(cè)防沙工程等各種因素，進(jìn)行總體規(guī)劃和設(shè)計(jì)，使之成為一個(gè)完善的體系，以求工程經(jīng)濟(jì)、合理，效果最佳。

2 調(diào)查與勘測(cè)

2.1 地形地貌

搜集區(qū)域內(nèi)地形特點(diǎn)及路線位置附近微地形特點(diǎn)，從宏觀上了解沿線風(fēng)沙的分布范圍、地貌特點(diǎn)、形態(tài)特征以及發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)風(fēng)沙地貌調(diào)查和形態(tài)測(cè)量，確定風(fēng)蝕洼地的長(zhǎng)度、寬度、深度、輪廓以及排列方向;確定沙丘的相對(duì)高度、沙丘間距、排列方向、迎風(fēng)坡和背風(fēng)坡的長(zhǎng)度、坡度、坡向、走向、沙丘表層結(jié)皮厚度及干沙層厚度;確定地表植被覆蓋種類(lèi)、高度以及生長(zhǎng)狀況等;確定地表組成物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)，如顆粒大小、礦物組成、結(jié)構(gòu)、膠結(jié)物等。

2.2 沙源

通過(guò)調(diào)查沙漠周?chē)貐^(qū)山體的巖性、沙漠下覆地貌特征、剝蝕區(qū)和堆積區(qū)的地貌輪廓，圈定沙源的可能區(qū)域。查明下覆地層沉積物類(lèi)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(jié)構(gòu)及剝蝕面等，必要時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)易勘探。

2.3 水文地質(zhì)

針對(duì)不同地貌單元，查明地下水的存在形式、補(bǔ)給來(lái)源和季節(jié)變化情況，并重點(diǎn)調(diào)查:洪積扇的分布范圍，含水層的巖性、厚度，地下水補(bǔ)給來(lái)源、運(yùn)移規(guī)律、及潛水溢出帶的位置;古河床的位置、形態(tài)、規(guī)模、埋藏深度及富水性等;現(xiàn)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(fēng)向、風(fēng)速、能見(jiàn)度、沙面溫度等，確定定時(shí)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(shí)間與降水種類(lèi)及降水強(qiáng)度等;確定風(fēng)向、風(fēng)速及風(fēng)的性質(zhì)，明確起沙風(fēng)的風(fēng)速、風(fēng)向與頻率。

2.5 風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)

風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)可使用集沙儀及手持風(fēng)速儀，在不同沙質(zhì)地表和沙丘部位進(jìn)行觀測(cè)，獲得起沙風(fēng)速、風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)特征、靠近地表氣流層中沙粒移動(dòng)的方向和數(shù)量、沙丘表面風(fēng)沙流速度變化情況等資料。還應(yīng)通過(guò)多次測(cè)量沙丘，掌握沙丘的移動(dòng)方式、移動(dòng)方向、移動(dòng)速度以及移動(dòng)規(guī)模。

3 防沙工程設(shè)計(jì)

3.1 固沙設(shè)計(jì)

3.1.1 覆蓋物固沙

(1)柴草類(lèi)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(lèi)，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(lèi)覆蓋沙面?？刹捎盟苄灾笖?shù)大于7 黏性土覆蓋沙面。厚度為2 ～10 cm。為增加抗沖蝕強(qiáng)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(nèi)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(chēng)為固沙方格或條帶狀沙障。矮立式沙障一般為防護(hù)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?？刹捎昧⑹街踩嘶蛟墒笃椒挪⒐潭?。固沙方格規(guī)格有多種，一般路基兩側(cè)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(qiáng)烈風(fēng)蝕部位也應(yīng)采用1.0 m×0.5 m 規(guī)格。在主導(dǎo)風(fēng)向明顯或風(fēng)向單一的流沙地區(qū)導(dǎo)風(fēng)向垂直，可采用條帶狀沙障，沙障走向必須與主導(dǎo)風(fēng)向垂直，間距不小于0.8 m。

3.1.3 化學(xué)固沙

化學(xué)固沙是用化學(xué)合成材料均勻噴灑沙面，使之形成固結(jié)層。材料主要有乳化原油、乳化瀝青、高分子聚合物等?；瘜W(xué)固沙所形成的沙面結(jié)皮易破裂或被風(fēng)掀起，故宜與其他機(jī)械固沙措施、生物固沙措施相結(jié)合(鑲嵌)，以形成更加穩(wěn)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(yīng)以根系發(fā)達(dá)、耐早、耐鹽堿、耐貧痔、耐風(fēng)沙、固沙能力強(qiáng)，發(fā)芽迅速的當(dāng)?shù)刂参餅橹?。引進(jìn)植物應(yīng)進(jìn)行引種試驗(yàn)。

3.2 阻沙設(shè)計(jì)

阻沙沙障設(shè)置在防護(hù)帶外圍，主要用于阻擋外側(cè)來(lái)沙，并將沙丘的前移運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為較弱的風(fēng)沙流。阻沙措施方法很多，各有優(yōu)缺點(diǎn)及一定的使用條件，設(shè)計(jì)時(shí)可依據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粻顩r(包括風(fēng)況、風(fēng)沙流強(qiáng)度等)、材料來(lái)源與品質(zhì)、施工條件、管養(yǎng)水平與難易程度、經(jīng)濟(jì)費(fèi)用等選擇不同的阻沙沙障。在風(fēng)力較大的地區(qū)，靠立樁支撐而直立的沙障，應(yīng)加密立樁，并應(yīng)將立樁釘人而不是埋入沙中，且楔入深度應(yīng)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(lèi)及尼龍網(wǎng)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(cè)宜用垂直于柵欄平面與立樁呈45°左右?jiàn)A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(yīng)大于所防御沙丘的最大尺寸。

3.3 輸沙設(shè)計(jì)

輸沙措施雖可大幅度節(jié)約成本，但其限制因素較多，且在考慮不周時(shí)反倒容易引起更加嚴(yán)重的沙害，因此在采用時(shí)一定要慎重。輸沙設(shè)計(jì)應(yīng)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(yīng)修筑路旁平整帶，將路基兩側(cè)20 ～50 m 范圍內(nèi)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(jié) 語(yǔ)

風(fēng)積沙對(duì)路基的危害是多種多樣的，路基的防沙設(shè)計(jì)也受到多重因素的制約，應(yīng)該在防沙設(shè)計(jì)中詳細(xì)考慮各種影響因素，綜合確定因地制宜、行之有效的防沙設(shè)計(jì)，將風(fēng)沙的危害降低到最小，以減少公路后期維護(hù)成本，保證公路運(yùn)營(yíng)安全。

［1］ 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn). 公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D30－2004)［S］.87－88.

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

［3］ 李嘉.公路設(shè)計(jì)百問(wèn)［M］. 北京:人民交通出版社，2009:88－89.