公路防护工程风积沙防治技术研究

公路防护工程风积沙防治技术研究

张飞

中国市政工程西北设计研究院有限公司内蒙分公司 , 内蒙古 呼和浩特

摘要：根据不同的风积沙形式及危害程度，可以采取路基封固、人工障碍物及构筑物防护等不同的防护形式;根据风积沙的危害程度，还可以因地制宜进一步形成针对性防治方案，从而达到有效防护风积沙的最终目的。当前工程中常见的风积沙路基防护类型主要包括:路基方格网防护、防沙障、路侧草方格防护和挡风板防护等，各防护类型针对性强，防护效果较好，在广大工程项目防沙治理中效果良好。

关键词：公路防护；风积沙；防治技术

1风积沙应用简述

风积沙作为沙漠中最为丰富的资源，国外一开始对于风积沙的研究重点放在沙漠地区合理选线和防风固沙方面。多年以来，国外通过对风积沙工程应用及性能研究的不断深化，其认为风积沙属于较好的建筑填料。随着对风积沙填料深入研究，用风积沙填筑铁路或公路路基也取得诸多成果。在阿尔及利亚的Thesixth Project沙漠公路修筑过程中，采用了以砾石改良风积沙填料的方法来填筑路基，同时以土工合成材料作为加筋筋材对路基进行处理，目前仍处于良好运营状态；意大利至法国的高速公路采用级配良好的沙进行填筑；风积沙也被伊拉克和沙特阿拉伯等中东国家大量应用在道路修建中，并且取得了良好的效果。Chauhan M S等研究了在沙土路基中加入纤维对强度增强效果。加入纤维后的沙土围压和弹性应变呈现反比关系，无论加筋与否，弹性应变都随荷载循环次数和偏移应力的增大而增大，对摩擦系数越大的纤维，改善效果越好。Santoni R L等通过室内和现场试验研究了新纤维技术对沙土稳定性的影响，研究显示：采用51mm长单丝聚丙烯纤维增强级配不良沙土稳定性，其最佳纤维含量约为1%。沙土经过沙纤维加固后可承受1000次的C-130轮胎负载。美国《AASHTO》规范规定，A-3组填料包括沙漠砂、海滩砂、细砂以及河流冲积细砂等，其小于0.074mm的颗粒含量均小于35%。相比于国外，我国的风积沙也属于路用性能良好的填料，且符合上述规定的填料类型要求。我国在风积沙研究方面虽起步较晚，但近年来随着沙漠地区铁路、公路等交通工程建设的迅猛发展，在风积沙工程特性方面的研究颇有建树，标准也在不断的提高，其工程应用也在研究辅助下涌现出很多成功案例。例如路基部分全部以风积沙作为填料的穿越塔克拉玛干沙漠的公路；部分采用风积沙为路基填料填筑的榆靖高速公路；以风积沙作为路基填料填筑185km的三莎高速公路；在内蒙古地区的较高等级公路建设中，也有采用风积沙作为路面基层填料的工程案例。随着我国在沙漠地区交通建设工程的不断发展，不仅对沙漠中风积沙的研究越来越深入，而且积累了许多的经验，研究工作囊括道路工程的设计、施工、检测、防沙治沙和病害处理等多个方面，以室内试验和工程实践相结合为研究方法，主要进行风积沙作为筑路材料的路用性能的研究及利用防风固沙技术减少风积沙对道路危害的研究等。

2公路防护工程常见的风积沙防治技术

2.1固沙、阻沙类工程防治技术

采用传统或新型材料配合组合成各种规格的阻沙沙障、固沙网格或修筑工程类防（阻）沙墙等，能有效降低风速，阻沙效率高，抗风蚀能力强，减弱了地表输沙强度，使流沙表面得以稳定。如HDPE网固沙新材料、尼龙网格栅、草方格、高立式阻沙格栅、砼防沙墙等都是此类工程固沙、阻沙形式。

2.2化学材料固沙技术

化学固沙是在风沙危害一定范围内，利用化学材料与工艺，对易产生沙害的沙丘或沙质地表建造一层能够防止风吹沙扬又能保持水分和改良沙地性质的固结层，以达到控制和改善沙害环境，提高沙地生产力的技术措施，是机械固沙的一种。该措施收效快，便于机械化作业，但成本高，多用于严重风沙危害地区开发建设项目的防护，如铁路、公路、机场、国防设施、油田等，比如，石油产品类用于固沙是将适量的石油产品喷洒在沙地表面，借助其与沙粒的粘结作用使沙面固结，主要产品包括原油、重油、渣油、沥青等。其中，乳化沥青作为应用较为广泛的化学固沙材料，是在沥青乳化剂作用下由乳化设备制成的有机化合物。20世纪80年代初期，宁夏中卫沙坡头流动沙丘上曾进行的OT沥青乳液和ABS沥青的固沙试验，表明两者均可有效固定流沙2~3年，弱风地区在4-5年；同期，铁道部铁道科学研究院西北所在包兰线实施了喷洒渣油乳液配合植物固沙，也取得了良好成效。但是，石油产品在使用中存在诸多问题，如抗老化性能差、渗透深度有限、固结强度不高、稳定性有限。同时，原油和沥青作为宝贵的资源，用于固沙用量大，对环境也会产生一定影响。研究者在配制石油固沙液时通过加入有机、无机材料（胶乳、高强度树脂、硫胺、唾吩、亚硫酸废液、烧碱粉末、水泥、石灰、黄土、硅藻土、膨润土、泥炭土等）来提高其固结强度，改善其抗老化性、韧性、不龟裂性、储存稳定性、高温稳定性等各方面的性能，加强使用效果。但选择化学胶结物时应考虑沙地的透气性，尽可能与植物措施相结合。

2.3改良土壤、人工植被恢复技术

选取合适的植物物种，结合工程防沙措施，通过人工培育、驯化等手段，建立稳定的人工防护体系，用于增加粗糙度，削弱近地面风速，减小风的吹蚀搬运能力，使沙面得以稳定。或者，结合使用耐盐保水剂抑制水分蒸发，减少土壤水分的渗透和流失，不仅达到保水的目的，还可以刺激作物根系生长和发育，使植物在干旱条件下保持较好长势，并可利用保水剂吸收和保蓄水分的作用，将溶于水中的化肥，农药等农作物生长所需要的营养物质固定其中，达到节水节肥，提高水肥利用率，改善并稳定沙土结构等作用。

3风积沙防护工程实例

乌兰布和沙漠综合治理工程建设项目-防火通道公路工程位于沙漠路段，沿线沙害较为严重，且易发生风蚀啃边危害，故公路主线K5+100-K18+944段为防止路面发生啃边、风蚀等病害在路面边缘设置了路牙石结构。沙漠公路路段沙源丰富，地形较为平坦，风力作用成为沙害主导因素，且路基施工技术也成为风积沙形成因素之一。本项目主线位于乌兰布和沙漠东部边缘，风沙活动较强烈，对公路沙害类型主要为路基、路面风蚀和路基、路面的风积沙掩埋。根据项目区自然地理环境、沙害防治重点和沙漠区现有植被条件等多重因素考虑，采用草方格搭配拦沙栅栏方案进行防护。（1）草方格及防沙栅栏防护工程设计。草方格尺寸采用1.0m×1.0m，主风向侧(路基左侧)设草方格60m，次风向侧设40m，主风向侧设三道防沙栅栏，次风向侧设两道防沙栅栏；防沙栅栏之间间距及防沙栅栏至草方格间距控制在8-15m，可根据沙丘位置、状态适当调整，不应破坏地表原有植被。（2）防治效果。沙漠公路项目后期防护效果较好，不仅使沿线风蚀和风积沙危害得到了有效控制，而且高效运用了当地植被和地理环境特点，对环境破坏较小，从项目理念“不破坏就是最大的保护”方面出发，使草方格搭配防沙栅栏方案发挥了高效的防护效果。沙漠公路主线18.944km风积沙灾害在“草方格搭配防沙栅栏防护工程”治理下收效较好，且使沿线地形得到草方格植被有效控制，在一定程度上也形成了较为优美的沙漠景观现象；风积沙路段通过土样采样和针对性的施工工艺，使本项目沙漠公路风积沙防护方案更具针对性和适用性，后期防护效果较好，同时节约了风积沙重复破坏的修复费用，工程经济性强。

4结束语

通过风积沙防护工程实例进行防护方案设计，发现戈壁过境公路具备沙源较为丰富、地形呈微丘起伏状、风力较强的特点，可通过公路路基方格网防护方案进行防治，实践证明后期防护效果较好;沙漠公路同样具备沙源丰富、地形平坦和风力强的特点，通过针对性草方格搭配防沙栅栏方案进行防治设计，防治效果良好。方格网方案及草方格搭配防沙栅栏方案在实践中防护效果良好，可在今后类似防护工程中进行推广。

参考文献

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