公路防護工程風積沙防治技術(shù)研究

羅文功

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

1 風沙災害特征、成因及常見的防護方法

1.1 風沙災害特征及成因

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

(1)風蝕作用

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

(2)風積作用

風積是指風沙在一定條件下，由風的強度和風向等因素導致的風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，此類沙害較為嚴重，但除極端地形地貌條件外此類沙害較為少見；②片狀或舌狀沙丘形成，主要表現(xiàn)為過境風沙造成的局部積聚現(xiàn)象。

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

1.2 風沙災害常見防護方法

根據(jù)不同的風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)筑物防護等不同的防護形式；根據(jù)風積沙的危害程度，還可以因地制宜進一步形成針對性防治方案，從而達到有效防護風積沙的最終目的。

當前工程中常見的風積沙路基防護類型主要包括：路基方格網(wǎng)防護、防沙障、路側(cè)草方格防護和擋風板防護等，各防護類型針對性強，防護效果較好，在廣大工程項目防沙治理中效果良好。

2 風積沙防護工程實例

2.1 過境公路風積沙方格網(wǎng)治理方案

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

項目區(qū)風向以偏西風為主，平原區(qū)最大風速14～22 m/s，瞬間最大風速28 m/s。在多重條件的促使下，沿線風積沙丘形態(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，迎風面坡度在12°～13°，背風面坡度在21°～25°，該區(qū)域沙丘表面無植被或少植被，且在風力作用下，易發(fā)生順風向移動，屬于流動沙丘。

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)防護方案對沿線進行治理，以形成穩(wěn)定的路基邊坡防護。

(1)方格網(wǎng)設(shè)計

本項目方案方格網(wǎng)采用C30水泥混凝土預制塊砌筑，M10砂漿勾縫，方格尺寸為1.0 m×1.0 m。路基邊坡方格網(wǎng)護坡須達到路基壓實度，經(jīng)刷坡后方可進行施工作業(yè)。

(2)防護效果

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

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

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路基風積沙及風蝕邊坡災害。同時施工工藝操作簡易使用，相比其他防治工藝，節(jié)省巨大工程開支，經(jīng)濟性良好。

2.2 沙漠公路風積沙處置方案

新疆境內(nèi)民豐縣沙漠公路改造工程多處位于沙漠路段，沿線沙害較為嚴重，且易發(fā)生風蝕啃邊危害，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，風力作用成為沙害主導因素，且路基施工技術(shù)也成為風積沙形成因素之一。

本項目主線K0+000～K17+600段位于塔克拉瑪干沙漠南部邊緣，風沙活動較強烈，對公路沙害類型主要為路基、路面風蝕和路基、路面的風積沙掩埋。根據(jù)項目區(qū)自然地理環(huán)境、沙害防治重點和沙漠區(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行防護。

(1)草方格及防沙柵欄防護工程設(shè)計

草方格尺寸采用1.0m×1.0m，主風向側(cè)(路基左側(cè))設(shè)草方格60 m，次風向側(cè)設(shè)40 m，主風向側(cè)設(shè)三道防沙柵欄，次風向側(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)適當調(diào)整，不應破壞地表原有植被。

(2)防治效果

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

沙漠公路主線17.813 km風積沙災害在“草方格搭配防沙柵欄防護工程”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；風積沙路段通過土樣采樣和針對性的施工工藝，使本項目沙漠公路風積沙防護方案更具針對性和適用性，后期防護效果較好，同時節(jié)約了風積沙重復破壞的修復費用，工程經(jīng)濟性強。

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)沙漠公路項目改擴建和新建中進行推廣，使沙漠公路路段風沙災害得到較好控制。

3 結(jié) 論

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

(2)通過風積沙防護工程實例進行防護方案設(shè)計，發(fā)現(xiàn)戈壁過境公路具備沙源較為豐富、地形呈微丘起伏狀、風力較強的特點，可通過公路路基方格網(wǎng)防護方案進行防治，實踐證明后期防護效果較好；沙漠公路同樣具備沙源豐富、地形平坦和風力強的特點，通過針對性草方格搭配防沙柵欄方案進行防治設(shè)計，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踐中防護效果良好，可在今后防護工程中在疆內(nèi)進行推廣。