沙漠地區(qū)邊坡防護(hù)技術(shù)

陳衛(wèi)東，徐順蓮，譚紅照

(1.烏海市交通運(yùn)輸局;2.烏海市交通設(shè)計(jì)研究院;3.包頭市公路設(shè)計(jì)院)

沙漠地區(qū)邊坡防護(hù)技術(shù)

陳衛(wèi)東1，徐順蓮2，譚紅照3

(1.烏海市交通運(yùn)輸局;2.烏海市交通設(shè)計(jì)研究院;3.包頭市公路設(shè)計(jì)院)

通過針對(duì)烏海、鄂爾多斯、錫林郭勒、阿拉善等沙漠地區(qū)存在的防沙、固沙、邊坡處理等問題的系統(tǒng)研究，提出合理有效的防治手段，達(dá)到工程實(shí)際應(yīng)用的目的。

公路;防沙;固沙;邊坡處理

1 沙漠地區(qū)地貌特點(diǎn)

沙漠與沙地地區(qū)的風(fēng)速大，溫差大，冷熱變化劇烈，氣候干燥，雨量稀少，一般僅有幾十mm，甚至不足20 mm;植物生長十分困難，植被稀松矮小，加之風(fēng)速特大，流沙的面積廣大蔓延，分布有流動(dòng)沙丘、半固定沙丘、固定沙丘，沙丘高大形態(tài)復(fù)雜。

2 沙漠地區(qū)路基病害分析

在風(fēng)沙地區(qū)路基工程沙害主要有邊坡的風(fēng)蝕、沙埋以及道路的風(fēng)蝕、沙埋。

2.1 風(fēng)蝕

邊坡風(fēng)蝕多發(fā)生在迎風(fēng)邊坡和邊坡上部，特別是高邊坡風(fēng)蝕最為嚴(yán)重，見表1，常常形成上陡下緩、坎坷不平的風(fēng)蝕坡面，一般風(fēng)蝕深度為十幾cm，最大可達(dá)數(shù)十cm，整個(gè)邊坡可風(fēng)蝕殆盡。不僅增加養(yǎng)護(hù)維修工程，而且由于風(fēng)蝕后邊坡變窄，嚴(yán)重影響其穩(wěn)定性。

表1 邊坡高度與風(fēng)蝕深度的關(guān)系

風(fēng)蝕以邊坡頂最為嚴(yán)重。當(dāng)主導(dǎo)風(fēng)向與邊坡平行時(shí)，坡面常被風(fēng)蝕成犁溝狀，溝深可達(dá)20 cm以上，當(dāng)主導(dǎo)風(fēng)向與邊坡垂直時(shí)，塹頂形成渾圓狀或不規(guī)則形狀，迎風(fēng)坡面常被風(fēng)蝕呈犬牙狀，或形成袋形渦穴。被風(fēng)蝕的沙土塌落于塹溝內(nèi)影響道路正常運(yùn)行。

2.2 沙埋

沙埋是風(fēng)沙地區(qū)的主要沙害，按其積沙形式，可分為片狀積沙、舌狀積沙和堆狀積沙。

(1)片狀積沙

特點(diǎn)是積沙范圍大，往往積沙整片相連，綿延數(shù)十m至數(shù)百m，甚至可達(dá)數(shù)km。沙子堆積過程一般先在邊坡迎風(fēng)一側(cè)，或下風(fēng)側(cè)開始，然后逐漸擴(kuò)展，使整個(gè)邊坡被沙埋。片狀積沙厚度較小一般為10～20 cm。

(2)舌狀積沙

這種沙害掩埋地段不長，為數(shù)米至十多米;沙子堆積形態(tài)呈前低后高、前窄后寬，狀似舌頭的沙體。主要發(fā)生在風(fēng)口地段，特別是邊坡上風(fēng)側(cè)有障礙物時(shí)較為普遍。舌狀積沙形成較快，積沙厚度較大。

(3)堆狀積沙

它是由沙丘前移造成的，由于沙丘的移動(dòng)方向和速度可以測(cè)量，所以沙害能夠預(yù)測(cè)。但一經(jīng)形成，因積沙量大，清除積沙工作艱巨，因而危害嚴(yán)重。

3 沙漠地區(qū)邊坡防護(hù)形式

3.1 填方邊坡

沙漠地區(qū)邊坡高度應(yīng)以低填為主，在裸露平坦的沙礫戈壁地區(qū)，一般不超過50 cm為宜。矮邊坡坡度采用緩于1∶3，取土坑應(yīng)做成淺槽狀，把邊坡相交的棱角削成圓弧狀的流線型，能消除貼地層氣流分離，不產(chǎn)生渦流，創(chuàng)造了平滑的環(huán)流條件，改變了風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)和提高過沙能力，有利于風(fēng)沙流的非堆積搬運(yùn)通過。當(dāng)?shù)缆肺挥谛略滦紊城鸷蜕硥诺貛В暽城鸷蜕硥鸥叨?，若沙丘和沙壟的平均高度?.5 m以下時(shí)，其站址高度大體與附近沙丘或沙壟平均高度相同，最高不要超過沙丘和沙壟平均高度30 cm。

按沙地類型、填土高度不同，填方邊坡可按表2取值。

表2 填方邊坡值

3.2 挖方邊坡

沙漠地區(qū)挖方邊坡，弊多利少，應(yīng)盡量不設(shè)或少設(shè)。因?yàn)橥诜綁q溝是風(fēng)力弱速區(qū)，無論風(fēng)沙流或沙丘移動(dòng)最易積沙于塹溝之中。根據(jù)觀測(cè)，短的深塹(不長于30 m)塹內(nèi)除背風(fēng)坡腳處有少量積沙外，一般積沙較少;但淺塹(深度小于1.5 m)積沙就很嚴(yán)重。但距離很短的淺塹，積沙情況就比較好些，因?yàn)橛捎趬q內(nèi)的拉溝風(fēng)作用，易將刮入塹內(nèi)的沙子順溝方向刮走。這種拉溝風(fēng)隨塹的深度而變，一般塹愈深拉溝風(fēng)愈大;這就是深塹使用情況較淺塹好的原因之一。深塹不挖邊溝，但為了防止可能出現(xiàn)的少量積沙，塹底增加2～3 m積沙平臺(tái)。其邊坡可視挖方深度、風(fēng)況、沙土的穩(wěn)定程度確定，見表3。

淺塹若距離較長，塹內(nèi)積沙必不可免。為了防止和減輕其積沙危害，宜設(shè)敞開式的路塹。邊坡采用1∶6～1∶10，將變坡點(diǎn)處修成圓弧形，土壤不穩(wěn)定者，應(yīng)予以加固。

3.3 邊坡防護(hù)

為防止風(fēng)沙對(duì)邊坡的風(fēng)蝕，必須對(duì)邊坡進(jìn)行全面防護(hù)，以保證其穩(wěn)固。按防護(hù)材料不同，常見的邊坡防護(hù)有以下類型。

表3 斷面形式及邊坡值

3.3.1 粘土封層與粘土包邊防護(hù)

為防止邊坡遭受風(fēng)蝕和雨水沖刷，保證邊坡穩(wěn)定，在有粘土料的地區(qū)采用粘土封層與粘土包邊防護(hù)是風(fēng)沙地區(qū)常用的一種經(jīng)濟(jì)而有效的防護(hù)措施。在場(chǎng)平成型后，在頂面鋪30 cm厚的粘土封層(封層標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)高程)并滿足要求的壓實(shí)度。沿邊坡坡面等厚度用粘土包邊。粘土包邊設(shè)置在填方邊坡高度小于3.0 m及挖方邊坡高度小于6.0 m段落。包邊施工方法為：先整平邊坡，然后虛鋪30 cm厚粘土，撒種草籽，然后人工拍實(shí)到25 cm，適當(dāng)灑水后采用蛙式打夯機(jī)或手扶式壓路機(jī)分層夯實(shí)，并取樣測(cè)其壓實(shí)度，每點(diǎn)壓實(shí)度不小于85%。坡面防護(hù)材料，每1 000 m2需粘土250 m3，草籽1.8 kg。鑒于沙漠地區(qū)氣候干燥，且雨量集中，多暴雨的特點(diǎn)，為增加粘土的抗沖蝕強(qiáng)度和避免干裂，粘土中應(yīng)摻配一定量的砂礫，見表4。

表4 粘性土摻配粒料表

粘土封層與粘土包邊所用粘土材料塑性指數(shù)應(yīng)在6～10之間。

3.3.2 石灰土封層

石灰土封層應(yīng)當(dāng)選擇在石灰產(chǎn)量豐富的地區(qū)，石灰土封層所用材料及施工技術(shù)要求與石灰穩(wěn)定土路面底基層要求基本相同。土的塑性指數(shù)不小于8，混合料中石灰含量約為：7% ～10%。石灰土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于0.5 MPa以上。

3.3.3 礫卵石防護(hù)

(1)平鋪礫卵石

此種鋪砌方法適用于填方邊坡高度小于1.5 m的防護(hù)，平鋪的礫卵石需整平、夯實(shí)。防護(hù)厚度以15～20 cm為宜。

(2)栽砌卵石方格

適用于填方邊坡高度1.5 m以上的防護(hù)，鋪砌方法是先將10 cm以上的卵石，在邊坡上栽砌成1 m×1 m或2 m×2 m的和邊坡邊緣成45°交角的方格，再于方格內(nèi)平鋪粒徑較小的礫石(5～7 cm)，礫卵石防護(hù)具有經(jīng)久耐用、防風(fēng)蝕效果好，但較費(fèi)工。

①柴草類防護(hù)

適用于有柴草來源的沙漠地區(qū)，所用材料有麥草、稻草、蘆葦、沙蒿及其他雜草。如果沙質(zhì)邊坡水分條件較好，植物可自然繁殖，將起到長久穩(wěn)固邊坡的作用。

②層鋪柴草

將植物根莖桿砍成50 cm左右的短節(jié)，堆集整齊，然后從坡腳開始向上層鋪，每5～10 cm為一層，逐層灌沙、搗實(shí)。

③平鋪編織植物束笆

將整枝植扎成5～10 cm直徑的束笆，或?qū)⑵渚幙棾砂蕢K，沿邊坡坡腳逐個(gè)向上平鋪，束笆的銜接處以樁釘固定。

3.3.4 漿砌片石、混凝土塊邊坡防護(hù)

漿砌片石、混凝土塊邊坡防護(hù)有挖方邊坡和填方邊坡兩種形式，在石料豐富地區(qū)應(yīng)采用漿砌片石防護(hù)，缺乏石料地區(qū)可采用現(xiàn)澆水泥混凝土或用預(yù)制水泥混凝土塊砌筑。采用混凝土?xí)r，其強(qiáng)度不應(yīng)低于C15號(hào)，砂漿強(qiáng)度不應(yīng)低于M5，寒冷地區(qū)不應(yīng)低于M7.5。采用漿砌片石時(shí)，石料應(yīng)是不易風(fēng)化的堅(jiān)硬巖石或大塊卵石，厚度不小于25 cm。漿砌片石墻身應(yīng)設(shè)泄水孔，并每隔10～15 m設(shè)一道伸縮縫(或沉降縫)。墻身基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)在穩(wěn)定的地基上，埋深不小于1.5 m，冰凍地區(qū)應(yīng)埋置在凍結(jié)線以下不小于25 cm處。

邊坡防護(hù)，由于風(fēng)積沙土質(zhì)邊坡坡度較緩，漿砌片石墻身除自重外，不承擔(dān)其他荷載，也不考慮墻后的土壓力。

U418.9

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1008-3383(2012)11-0157-01

2012-07-07