沙漠公路背后的工程智慧

朱少鵬

2017年7月15日，京新高速公路內(nèi)蒙古臨河至白疙瘩段、甘肅白疙瘩至明水段和新疆明水至哈密段三個(gè)路段同時(shí)通車，這標(biāo)志著G7京新高速公路在6年艱苦卓絕的建設(shè)之后，終于全線開通。京新高速公路是世界上穿越沙漠距離最長(zhǎng)的高速公路。這條橫跨東西的高速公路大通道于2012年9月動(dòng)工，從北京出發(fā)，經(jīng)過河北、山西、內(nèi)蒙古、甘肅和新疆的廣袤區(qū)域，直達(dá)烏魯木齊。它的建成串聯(lián)起五省一市，使北京至烏魯木齊的里程縮短近1300千米。

京新高速公路新通車的三個(gè)路段大多位于戈壁、荒漠地區(qū)，自然條件惡劣，沿途干旱缺水。在如此惡劣的建設(shè)環(huán)境下，建設(shè)者們是怎樣開辟出一條沙漠天路的？其中又凝聚了建設(shè)者多少攻堅(jiān)克難的智慧？

就地取材，公路與風(fēng)景兼得

京新高速公路臨河段始于內(nèi)蒙古巴彥淖爾市。巴彥淖爾市素有“塞上江南”的美譽(yù)，境內(nèi)大小湖泊有300多個(gè)，獨(dú)特的北國(guó)風(fēng)光會(huì)讓你聯(lián)想到《敕勒歌》中的描寫：“敕勒川，陰山下，天似穹廬，籠蓋四野。天蒼蒼，野茫茫，風(fēng)吹草低見牛羊?！痹谶@樣的地方建造高速，不應(yīng)該是一片坦途嗎？

巴彥淖爾市的草原濕地

與京新高速公路沙漠段的極度缺水相反，在巴彥淖爾建路的難題恰恰是“水太多”。河套平原的地下水位太高，只要稍往地下挖上1米，說不定就能挖出水來?？上攵?，在這樣松軟的地面上建造的公路，很快就會(huì)塌陷。為了讓公路的地基足夠硬實(shí)，建設(shè)者們首先用井底打水的方法，把地下水水位降低。而且抽出來的水并沒有浪費(fèi)，有一部分水還回到了路基里，成為了風(fēng)積沙填料的幫手，助力打造致密的地基。

風(fēng)積沙和地下水的完美結(jié)合解決了在巴彥淖爾建造高速公路的難題。取走了風(fēng)積沙的地方，由于地下水水位高，往往稍微再往下挖就能形成新的湖泊，開發(fā)成旅游景點(diǎn)還能集聚不少的人氣。這樣一箭雙雕的就地取材方式，是不是巧妙得令人稱贊？

因地制宜，

風(fēng)沙宜疏不宜堵

修建京新高速公路所在的沙漠地區(qū)風(fēng)沙大，常常會(huì)出現(xiàn)沙塵暴，甚至?xí)辛鲃?dòng)沙丘。如果不采取有效的措施，新建造的公路往往用不了多久就會(huì)被沙子掩埋。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，沙生植物是保證公路不被風(fēng)沙“埋葬”的綠色屏障，但植物的生長(zhǎng)期長(zhǎng)，綠色屏障的建成絕非一朝一夕之功。在沙生植物成林之前，建設(shè)者必須設(shè)計(jì)出一整套防風(fēng)沙方案，確保沙漠公路的安全。

沙漠公路上的沙塵暴

從路線選擇上看，公路建設(shè)要盡量繞過移動(dòng)沙丘、埡口、坡頂或背風(fēng)坡的坡底等地質(zhì)不穩(wěn)定、風(fēng)力大、容易被埋的區(qū)域，要選擇平坦開闊的地區(qū)或者迎風(fēng)坡的坡腳處。京新高速公路的建設(shè)并沒有深入沙漠腹地，而是盡量選擇了戈壁和沙漠邊緣，并注意避開流沙。此外，假如公路的走向和盛行風(fēng)向垂直，公路對(duì)風(fēng)的阻礙作用較大，通過公路的氣流不暢，就容易導(dǎo)致風(fēng)沙在公路上堆積。因此，公路的建造方向應(yīng)盡量和當(dāng)?shù)氐氖⑿酗L(fēng)向呈一個(gè)小的夾角。

另外，公路建設(shè)還需要考慮邊坡的設(shè)計(jì)。沙漠公路穿過凹陷的沙谷，要確保風(fēng)沙不會(huì)堆積，這就需要將邊坡設(shè)計(jì)得具有疏導(dǎo)風(fēng)沙的能力。在沙漠地區(qū)，既然無法完全防止沙子吹來，那么只要保證這些沙子會(huì)再被吹走，公路就不會(huì)有積沙。此外，在坡腳處還需要設(shè)置積沙平臺(tái)，讓實(shí)在無法被吹走的沙子優(yōu)先堆積在平臺(tái)上，以便定期養(yǎng)護(hù)時(shí)進(jìn)行機(jī)械除沙。

多管齊下，讓沙子不再“好動(dòng)”

除了防風(fēng)沙之外，公路兩旁的固沙對(duì)于沙漠公路來說也極其重要。沙漠公路兩邊應(yīng)當(dāng)設(shè)有相當(dāng)寬度的防護(hù)帶，從根本上防止公路附近的揚(yáng)沙和流沙。而為了讓這些“好動(dòng)”的沙子抱團(tuán)扎根，工程師們也動(dòng)足了腦筋。

沙障固沙是沙漠公路最普遍的固沙方法。除了一般沙漠公路常用的方格狀蘆葦或柴草沙障，京新高速公路還大量采用鰭狀防沙袋，通過用網(wǎng)格布局進(jìn)行防風(fēng)固沙。這種特別的設(shè)計(jì)不僅能將沙子束縛在沙袋形成的網(wǎng)格中，還能減緩風(fēng)速。在鰭狀防沙袋網(wǎng)格的外圍還鋪設(shè)了立式沙障和阻沙堤，這樣的設(shè)計(jì)能使固沙效能更加全面。

此外，用新型材料作為黏合劑，將松散的沙子粘在一起，沙子就會(huì)變得“老實(shí)”了?；瘜W(xué)固沙只要用機(jī)械或車輛噴灑固沙劑即可，在條件惡劣的沙漠里，這種方法簡(jiǎn)單有效。不過，固沙劑成本高昂，只適用于條件最為惡劣的路段，并且固沙劑必須無毒，不能破壞生態(tài)，不能阻礙沙生植物的生長(zhǎng)。不要忘了，無論是沙障固沙還是化學(xué)固沙，最終都是要為生物固沙創(chuàng)造條件，讓路邊茁壯成長(zhǎng)的植物逐漸成為永久的天然風(fēng)沙屏障。

生態(tài)建設(shè)，讓綠洲閃亮登場(chǎng)

京新高速公路穿越的既有無人區(qū)，也有動(dòng)植物等生態(tài)資源異常豐富的地區(qū)，更有生態(tài)環(huán)境極其脆弱的敏感區(qū)域。在建設(shè)京新高速公路這條“大動(dòng)脈”時(shí)，建設(shè)者始終把保護(hù)生態(tài)環(huán)境作為建設(shè)工作的重中之重。

在修筑施工便道時(shí)，建設(shè)者主動(dòng)避讓胡楊林，繞開梭梭、駱駝刺、白刺等植被較為繁茂的區(qū)域，以減少地表擾動(dòng)和植被損壞范圍。京新高速新疆明水至哈密段是國(guó)家一級(jí)野生動(dòng)物蒙古野驢的生活區(qū)域，還經(jīng)常有黃羊、狼等野生動(dòng)物出現(xiàn)。為保護(hù)野生動(dòng)物遷徙，施工路段專門設(shè)計(jì)了14處動(dòng)物穿越通道，沿線還設(shè)置了野生動(dòng)物飲水區(qū)域。為方便高速沿線兩側(cè)駱駝、羊群的遷徙，建設(shè)者還架設(shè)了通道橋涵400余座，環(huán)保隔離柵300多千米。

同時(shí)，修建沙漠公路還可以提供一個(gè)改善沿線生態(tài)的契機(jī)。

在松散的沙丘上，植物是無法生根固定的，但由于固沙手段的運(yùn)用，固沙帶內(nèi)變得適合沙生植物生根。此外，由于建造公路，人們帶來了水，也帶來了有機(jī)養(yǎng)料，而且公路運(yùn)行后，無論是物資保障還是道路養(yǎng)護(hù)，甚至是行車本身，都會(huì)不間斷地在公路沿線進(jìn)行水和養(yǎng)料的配給，這必然會(huì)給沿線的植物帶來益處。在完全自然的狀態(tài)下無法支持植物生存的區(qū)域，因?yàn)槎ㄆ诘牡缆佛B(yǎng)護(hù)，沙生植物得以生長(zhǎng)，區(qū)域內(nèi)由此便可以容納更多的植物乃至形成人造綠洲，開啟良性的生態(tài)循環(huán)。

一條“大動(dòng)脈”，穿越了各種地質(zhì)和氣候條件截然不同的區(qū)域，包括一些幾乎是人類禁區(qū)的惡劣路段。這項(xiàng)工程壯舉背后，不但有建設(shè)者的汗水，更有他們綜合地質(zhì)、氣候、水文、生物、力學(xué)、結(jié)構(gòu)、化學(xué)等諸多學(xué)科，攻克工程難題的智慧！

Tips 風(fēng)積沙

風(fēng)積沙是沙漠里的沙子被風(fēng)吹到附近的平原上，而后沉積下來形成的一層沙土。它的特點(diǎn)是顆粒極細(xì)，含水量極低，非常松散。奇特的是，風(fēng)積沙一旦遇到適量的水，就會(huì)變得非常密實(shí)，完全可以作為路基的填料，為路基加固。內(nèi)蒙古地區(qū)臨近沙漠，有非常豐富的風(fēng)積沙資源，獲取風(fēng)積沙可謂是就地取材。endprint