風(fēng)積沙路基施工處理技術(shù)

梅正杰

摘要：首先介紹了風(fēng)積沙公路分布現(xiàn)狀，緊接著闡述了風(fēng)積沙形成機(jī)理及特點(diǎn)，其次分析了風(fēng)積沙對(duì)公路施工及運(yùn)營的影響，結(jié)合實(shí)際案例，說明了風(fēng)積沙對(duì)公路施工及運(yùn)營的影響，最后基于風(fēng)積沙防治方法的選擇和運(yùn)用討論了風(fēng)積沙道路施工控制要素，其主要內(nèi)容為：施工前期準(zhǔn)備，施工工藝及方法，控制要點(diǎn)，充分點(diǎn)明了風(fēng)積沙道路運(yùn)營及維護(hù)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)積沙;路基;公路工程;道路施工;風(fēng)積沙公路

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的快速發(fā)展，華北、西北地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也受到了重視。想要有效發(fā)展經(jīng)濟(jì)，首先需要保證華北、西北公路交通系統(tǒng)的有效建立以及維護(hù)。華北、西北地區(qū)風(fēng)沙較大，且多為風(fēng)積沙，這些地方的公路交通系統(tǒng)建立以及維護(hù)有著一定難度。文章結(jié)合格爾木至老茫崖公路擴(kuò)建工程實(shí)際情況，針對(duì)風(fēng)積沙路基施工處理技術(shù)開展研究，具體情況如下：

1.風(fēng)積沙公路分布現(xiàn)狀

風(fēng)積沙公路主要分布在風(fēng)積沙分布地區(qū)。風(fēng)積沙，是指被風(fēng)吹、積淀的沙層，主要分布在我國華北、西北地區(qū)，多見于沙漠、戈壁。戈壁、沙漠、黃土的分布主要是根據(jù)距離風(fēng)源地的遠(yuǎn)近進(jìn)行判斷，三者的分布依次是戈壁、沙漠、黃土，戈壁是風(fēng)力侵蝕搬運(yùn)后，裸巖上留下粗大的礫石分布的地區(qū);比粗大礫石小些的沙石吹得比戈壁區(qū)遠(yuǎn)些，堆積成沙丘和沙垅，統(tǒng)稱沙漠。我國是沙漠比較多的國家之一，沙漠的總面積約130萬平方千米，約占全國土地面積的13%左右。其中比較大的沙漠有12處，主要為塔克拉瑪干沙漠、古爾班通古特沙漠、巴丹吉林沙漠等。我國的沙漠主要分布在新疆、內(nèi)蒙古以及青海省。我國的戈壁灘主要分布在甘肅省中西部、內(nèi)蒙古自治區(qū)西部、青海省北部和新疆自治區(qū)南部。所以，我國風(fēng)積沙公路也主要分布在新疆、內(nèi)蒙古、青海省以及甘肅省等地區(qū)。

2.風(fēng)積沙形成機(jī)理及特點(diǎn)

關(guān)于風(fēng)積沙的形成機(jī)制，一般認(rèn)為是在干旱地區(qū)，一定能級(jí)的風(fēng)速（稱為起沙風(fēng)速）使沙源地的沙子開始起動(dòng)，并隨著風(fēng)向流動(dòng)或搬遷，被搬移到大片平原地區(qū)堆積起來形成沙丘、沙地、沙堆和沙壟。起沙風(fēng)速一般與沙粒的大小、地表特征等多種因素有關(guān)。沙漠形成的兩個(gè)主要因素就是干旱和風(fēng);加上人們?yōu)E伐森林樹木、破壞草原，令土地表面失去了植物的覆蓋，沙漠便因此而形成。

沙漠的形成，除了干旱氣候條件，以及濫伐森林樹木、破壞草原等人為條件外，還要有豐富的沙漠物質(zhì)來源。我國沙漠地區(qū)的風(fēng)積沙多來源于沉積物豐厚的內(nèi)陸山間盆地和剝蝕高原面上的洼地和低平地上。

風(fēng)積沙在沙漠的天然環(huán)境下內(nèi)聚力幾乎為零，呈松散狀態(tài)，抗剪水平不高，普通鋼輪壓路機(jī)根本無法碾壓至規(guī)定的壓實(shí)度，很難在上面順利行駛。但是根據(jù)風(fēng)積沙的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及部分物理力學(xué)性質(zhì)表明，風(fēng)積沙路基沉降量小、水穩(wěn)性好、沉降速度快、整體穩(wěn)定性好，其是存在可以被利用的價(jià)值。

3.風(fēng)積沙對(duì)公路施工及運(yùn)營的影響

我國沙漠、戈壁灘等地區(qū)人煙稀少，筑路材料缺乏，所需的土、砂石料、水泥、瀝青、鋼材等主材料均需遠(yuǎn)運(yùn)。本著就地取材的原則，為降低工程造價(jià)，路基填筑往往會(huì)選擇使用風(fēng)積沙為主的設(shè)計(jì)方案[1]。由于沙漠地帶特殊的氣候、地質(zhì)狀況，使得沙漠公路的施工比一般氣候、地質(zhì)條下的公路施工難度要大得多。

在發(fā)生沙塵暴期間，公路行車能見度低、視線差，行車速度受到限制，行車安全受到威脅;覆沙之后，路面構(gòu)造深度降低，抗滑力下降，極易導(dǎo)致交通事故。如果是低等級(jí)公路，車流量不大，封路養(yǎng)護(hù)影響不大，如果是高等級(jí)公路，封閉交通損失就比較大。沙漠公路從設(shè)計(jì)時(shí)候的選線、斷面設(shè)計(jì)、路基路面設(shè)計(jì)、附屬設(shè)置等等都會(huì)預(yù)防風(fēng)積沙掩蓋的病害[2]。

4.公路工程風(fēng)積沙防治措施

4.1 設(shè)置防沙網(wǎng)以及防沙障

路線設(shè)計(jì)首要繞避移動(dòng)沙丘區(qū)域和半固定沙丘區(qū)域，否則就要在路基兩側(cè)相當(dāng)寬度（ 50～ 200m，上風(fēng)口側(cè)要比下風(fēng)側(cè)寬）設(shè)置防防沙網(wǎng)以及防沙障，例如格庫鐵路旁邊采用蘆葦草方格防沙障。為阻滯風(fēng)沙流，切斷過路沙源，通過觀測(cè)公路積沙形成特點(diǎn)，在公路兩側(cè)30米處設(shè)置縱向防沙網(wǎng)，有效封堵沙流，避免形成路面積沙，或者重視對(duì)移動(dòng)和半固定沙丘的防護(hù)。具體情況下圖1。

4.2 移除阻沙帶、降低公路兩側(cè)山體坡度

為了遏制流沙上路，使用人員可以將路塹積沙路段外側(cè)邊坡進(jìn)行降坡處理，坡度降至1：4.8-1：5，清除路基路面原有積沙、爆破沙丘沙巖，為風(fēng)沙流創(chuàng)造非堆積條件，使風(fēng)沙流順利通過路面而不在路面及外側(cè)堆積，既不產(chǎn)生公路沙害，又降低清沙任務(wù)[3]。

半填半挖路基邊坡，無論是上風(fēng)側(cè)路基還是下風(fēng)側(cè)路基，均因挖方側(cè)風(fēng)速降低多，沙粒首先在挖方側(cè)堆積，然后延伸至路面[4]。因此，路基邊坡設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)放緩邊坡，并將坡頂修成流線形，其中在挖方坡腳設(shè)積沙平臺(tái)。

4.3 植樹造林

青海省海西州相關(guān)政府部門積極推進(jìn)在地下水豐富地區(qū)加強(qiáng)人工造林、封山（灘）育林（草），改良現(xiàn)有草場，種植中草藥及經(jīng)濟(jì)作物，抓緊莊廓四旁植樹和義務(wù)植樹等措施，在其公路工程風(fēng)積沙防治措施也可以將其有效運(yùn)用其中。

4.4積沙清除

積沙清除工作需要結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀箢A(yù)報(bào)信息，管理工作人員需加大道路巡查力度。在特殊天氣以及氣候時(shí)，及時(shí)清理路面積沙，對(duì)重點(diǎn)路段、事故多發(fā)路段著重進(jìn)行排查，消除沙阻隱患，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)處理，全力保障道路安全暢通。不僅如此，需定期對(duì)風(fēng)積沙進(jìn)行清掃管理，不能等到關(guān)鍵時(shí)期才進(jìn)行，一定要重視日常護(hù)理工作。

5.風(fēng)積沙防治方法的選擇和運(yùn)用

風(fēng)積沙防治還可以在迎風(fēng)面的適當(dāng)距離和位置上使用阻沙材料，設(shè)置防沙網(wǎng)以及防沙障，減弱風(fēng)沙流，降低近地區(qū)的風(fēng)速，在一定的范圍內(nèi)沉積沙粒，減輕其對(duì)公路負(fù)面影響，實(shí)現(xiàn)減少和阻止沙丘前移的施工目的[5]。設(shè)置防沙網(wǎng)以及防沙障施工便捷，能夠適應(yīng)復(fù)雜的安裝環(huán)境，能夠承受較大范圍的變形，簡單維護(hù)后防護(hù)能力不降低。其往往在一些復(fù)雜地形使用。

阻沙帶的使用情況為：沙漠戈壁地區(qū)低路堤的邊坡可視路側(cè)地形、地勢(shì)情況而定，盡量采用緩坡或流線型的路基斷面，以使風(fēng)沙流平順通過公路。路側(cè)防護(hù)工程可適當(dāng)縮減。至于植被較好、風(fēng)沙流較弱的地段，路基邊坡可適當(dāng)陡一些。路塹邊坡、路塹斷面有一般式與敞開式兩種。淺路塹一般采用敞開式，深路塹一般采用一般式?？紤]沙漠戈壁地區(qū)的風(fēng)沙環(huán)境，深路塹邊坡坡頂變坡點(diǎn)處做成流線形，為便于養(yǎng)護(hù)時(shí)用人工或機(jī)械清除積沙，在坡腳處設(shè)置積沙平臺(tái)。

植樹造林適用于風(fēng)積沙公路附近滿足植被或者植物生長環(huán)境。在初步設(shè)計(jì)中，往往會(huì)根據(jù)當(dāng)?shù)氐纳澈σ?guī)律進(jìn)行針對(duì)性干預(yù)，選擇路線和主導(dǎo)風(fēng)向夾角較小的路線，適當(dāng)抬高路基、基層，甚至為了防止其危害加劇，需要考慮沙漠的地形或者當(dāng)?shù)丨h(huán)境和植被，選擇當(dāng)?shù)夭牧献鲞m當(dāng)形式擋墻或者種植植物。其中種植植物則需要進(jìn)一步考量水源等問題。

積沙清除適用于所有路段，但其往往需要較大的人力成本以及時(shí)間成本，其主要運(yùn)用在日常管理以及應(yīng)急工作處理中。

6.風(fēng)積沙道路施工控制要素

6.1 施工前期準(zhǔn)備

設(shè)計(jì)人員盡可能在實(shí)地全面勘查風(fēng)積沙道路施工現(xiàn)場，結(jié)合當(dāng)?shù)仫L(fēng)沙特點(diǎn)，基于《沙漠項(xiàng)目管理手冊(cè)》的基礎(chǔ)上，開展風(fēng)積沙路基施工設(shè)計(jì)。路基斷面設(shè)計(jì)時(shí)，操作設(shè)計(jì)熱源必須考慮利于行風(fēng)和風(fēng)積沙輸送，將斷面設(shè)計(jì)得較為扁平（低填高+緩邊坡+無轉(zhuǎn)角+平齊式中間帶），在一定程度上減少風(fēng)阻、減少風(fēng)在路基上產(chǎn)生的紊流區(qū)域，從而盡量減少路面積沙。同時(shí)，在沙漠地區(qū)地下水較深，所以沿線需要打多眼機(jī)井，也可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐那闆r利用臨近的農(nóng)牧業(yè)機(jī)井，以能滿足路基填筑用水[6]。

6.2施工處理

在滿足路線總體走向的前提下，盡可能減小路線走向與主導(dǎo)風(fēng)向夾角：沙漠公路走向同主風(fēng)向交角越接近90°，通過路基的氣流越不順暢，越容易產(chǎn)生積沙，路線和主風(fēng)向小角度相交，利用有利地形布線的路段，配以防沙措施，一般不積沙或少積沙。在風(fēng)沙地貌特別復(fù)雜，路線無法順應(yīng)風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)方向的情況下，以宏觀總控制方向或路線基本走向?yàn)橐罁?jù)進(jìn)行布線，能保持路線為最短距離[7]。

線位布設(shè)盡量避開風(fēng)速較高的埡口等特殊地形：路線通過沙區(qū)迎風(fēng)坡坡腳或平坦開闊地比較安全有利，該處風(fēng)速和輸沙量都比較小，風(fēng)蝕和沙埋情況較輕;若路線通過沙壟和埡口處，背風(fēng)處沙埋和坡頂風(fēng)蝕都很強(qiáng)烈，是產(chǎn)生沙害最嚴(yán)重的部位，因此應(yīng)盡量避開風(fēng)速較高的埡口等特殊地形[8]。沙漠戈壁限制條件較少，因此平縱面均可采用較高指標(biāo)，但直線長度也不宜過長也不能太短，且要注意相鄰路段指標(biāo)的均衡，對(duì)大半徑曲線可視為直線進(jìn)行考慮?？刂葡噜徢€半徑及偏角：為確保前后指標(biāo)的均衡，相鄰曲線半徑控制在1.5倍范圍內(nèi)，偏角盡量不小于10度[9]。優(yōu)化縱面設(shè)計(jì)，保持合理路基高度，降低沙害威脅?？v面上盡量采用大半徑豎曲線：由于沙漠公路沿線開曠、交通量和橫向干擾少，實(shí)際行車速度遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)速度;同時(shí)沙漠公路的路面浮沙、沙塵暴、單調(diào)景觀等影響行車安全，為保持良好視距，保證交通安全，縱面上盡量采用大半徑豎曲線。合理利用地形、盡量使路線縱面與風(fēng)向協(xié)調(diào)，沙漠戈壁大風(fēng)日數(shù)多，風(fēng)速高，因此風(fēng)向?qū)π熊嚟h(huán)境有較大影響，當(dāng)?shù)缆菲孪蚺c風(fēng)向協(xié)調(diào)時(shí)風(fēng)力可改善行車條件，反之則可能對(duì)行車帶來不利影響。因此，縱面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合線位選擇，合理利用地形，盡量使路線縱面與風(fēng)向協(xié)調(diào)。

6.3 施工工藝及方法

基底清理測(cè)量放線→填料前基底清理碾壓→基底檢測(cè)-→拉運(yùn)土方分層填筑→推土機(jī)攤土粗平→分格澆水→平地機(jī)整平→壓路機(jī)碾壓→質(zhì)量檢測(cè)→下步工序施工。

挖方路基施工的施工工藝主要為：挖方前根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)標(biāo)出開挖線;挖方前要做好截水溝，并視土質(zhì)情況做好防滲工作;風(fēng)積沙開挖自上而下，分層挖棄，每層以1m左右為宜;根據(jù)路塹深度和縱向長度分別采取橫挖法、縱挖法和混合式開挖法。

沙基封層施工質(zhì)量控制的施工工藝主要為：灰土封層施工前應(yīng)提交石灰土有關(guān)試驗(yàn)報(bào)告;路基施工放樣;對(duì)沙路基進(jìn)行水墜，并碾壓平整;填土從一端或兩端同時(shí)向中間推進(jìn)并平整;用壓路機(jī)靜壓兩遍，再用平地機(jī)按要求平整;每個(gè)工作面按100m劃分，保證灰土壓實(shí)及拌合質(zhì)量;檢測(cè)含水率是否接近最佳含水率，否則要二次拌合及碾壓;測(cè)量平整后用膠輪壓路機(jī)封面。

6.4 控制要點(diǎn)

針對(duì)沙漠腹地施工存在的極端高溫天氣、沙塵暴等重大風(fēng)險(xiǎn)源，通過加強(qiáng)安全技術(shù)管理，制定落實(shí)加強(qiáng)防護(hù)用品配備、設(shè)置沙漠應(yīng)急避難所、搭設(shè)專用遮陽棚、設(shè)置臨時(shí)醫(yī)療點(diǎn)、配置北斗人員機(jī)械應(yīng)急管理系統(tǒng)等一系列有針對(duì)性的防范措施，落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任制，規(guī)范現(xiàn)場安全管理，并結(jié)合大整改大反思自查自糾專項(xiàng)活動(dòng)和建筑施工安全專項(xiàng)治理行動(dòng)要求，扎實(shí)開展安全檢查和專項(xiàng)整治，嚴(yán)格按照五落實(shí)原則做好隱患整治，確保“平安工程”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[10]。

7.風(fēng)積沙道路運(yùn)營及維護(hù)要點(diǎn)（應(yīng)寫與運(yùn)營及維護(hù)相關(guān)的內(nèi)容）

風(fēng)季來臨前，做好人員、材料、機(jī)械設(shè)備的準(zhǔn)備工作，一旦出現(xiàn)險(xiǎn)情，可以迅速趕赴現(xiàn)場清除積沙[11]。每次大風(fēng)過后，及時(shí)清除路面及公路兩側(cè)積沙，避免形成新的阻沙帶，從而危害公路。清除積沙后要盡快修補(bǔ)防護(hù)設(shè)施，切斷沙源防止重新積沙和二次積沙。清理后的積沙需要妥善處置，不可隨意丟棄在路邊，避免形成新的沙源。

8.結(jié)束語

綜上所述，風(fēng)積沙路基施工在一定程度上可以滿足華北、西北地區(qū)的公路交通建設(shè)，保證公路交通建設(shè)的順利開展。相信在未來不久之后，一定可以基于實(shí)際情況，提高風(fēng)積沙路基施工處理技術(shù)，延長公路交通使用壽命。

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