搭接包防沙技術(shù)在阿-和公路中的應(yīng)用分析

劉　蘭

(阿克蘇公路管理局，新疆　阿克蘇　843000)

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搭接包防沙技術(shù)在阿-和公路中的應(yīng)用分析

劉蘭

(阿克蘇公路管理局，新疆阿克蘇843000)

劉蘭(1984—)，工程師，研究方向：公路養(yǎng)護(hù)(路面)。

摘要：隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，我國西部地區(qū)交通迎來黃金發(fā)展期，但由于西部地區(qū)沙漠戈壁區(qū)發(fā)育廣泛，給公路交通建設(shè)帶來極大麻煩，必須采取必要的防沙措施。文章以新疆阿-和沙漠公路為實(shí)例，介紹了搭接包防沙及其優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用情況，為以后類似的工程施工提供了一定的可參考經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：搭接包防沙；沙漠公路；應(yīng)用分析

0引言

我國西部地區(qū)干旱少雨，沙漠發(fā)育廣泛，其中新疆維吾爾自治區(qū)沙漠面積約為43.05 km2，占我國沙漠總面積的60%左右。隨著西部地區(qū)建設(shè)步伐的加快，公路交通作為基礎(chǔ)性工程必然也會(huì)快速發(fā)展。新疆地區(qū)很多公路需穿越沙漠地帶，受風(fēng)沙危害較大，大大降低了公路運(yùn)輸?shù)哪芰桶踩?，所以，發(fā)展公路防沙技術(shù)已成為當(dāng)?shù)亟煌ńㄔO(shè)的重要內(nèi)容[1]。搭接包防沙技術(shù)因其施工簡單、快速，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的防沙技術(shù)之一，而且針對(duì)該技術(shù)的優(yōu)化工作也從未間斷。

1工程概況

新疆S210線阿-和段(阿拉爾至和田)全長約25 km，建設(shè)于2005年，該線路是新疆地區(qū)第一條沿河流縱穿塔克拉瑪干沙漠腹地的二級(jí)公路，也是新疆穿越塔克拉瑪干流動(dòng)沙漠的第二條公路。由于該段路處于沙漠之中，受風(fēng)沙影響較大，從2010年起，阿克蘇公路局就將治理公路沙害作為阿和公路的養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)，從研究工程固沙機(jī)理、分析原有防沙設(shè)施的特點(diǎn)等方面進(jìn)行了深入的分析研究，經(jīng)過幾年的探索試驗(yàn)，總結(jié)出適合S210線的防沙創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

2搭接包防沙及其優(yōu)化技術(shù)分析

2.1公路原有防沙設(shè)施介紹

阿-和沙漠公路原有的防沙形式組合較為單一，全部使用蘆葦進(jìn)行防護(hù)。根據(jù)線路的分布區(qū)不同可分為：綠洲區(qū)、沙漠過渡段、沙漠腹地。其相應(yīng)的防沙形式為：蘆葦高沙障Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型(見圖1，其中Ⅱ和Ⅲ的形式基本一致)[2]。

圖1　原防沙設(shè)施示意圖(上為Ⅰ型；下為Ⅱ、Ⅲ型)

由于風(fēng)沙影響，目前公路蘆葦柵欄沙障損壞嚴(yán)重。此外，由于該地區(qū)沙漠為流動(dòng)沙丘，很多蘆葦柵欄已變?yōu)榈度行透叽笊城穑粼賹?duì)其修復(fù)，沙丘會(huì)越來越高、越來越大，成為以后的主要沙源。阿-和沙漠公路原有防沙設(shè)施的主要缺點(diǎn)如下：

(1)防沙工程基本沿路線平行布設(shè)，線型變化單一。沙障局部風(fēng)毀、沙埋嚴(yán)重。

(2)原沙障只體現(xiàn)了對(duì)沙的“固”和“阻”的特點(diǎn)，未體現(xiàn)“疏”和“導(dǎo)”的作用。

2.2搭接包防沙技術(shù)

隨著阿-和沙漠公路使用時(shí)間的增長，原有的防沙措施改變了局部地形，包括局部的風(fēng)流導(dǎo)向和沙丘走向。原設(shè)計(jì)高沙障與路線平行，致使現(xiàn)有沙丘與路線成15°～30°的夾角。沙丘與路線形成夾角后，沙丘自身已起到阻沙作用，但沙丘也越來越陡，加上風(fēng)蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，使該地區(qū)在風(fēng)季時(shí)容易出現(xiàn)“沙流”。

為了應(yīng)對(duì)這一災(zāi)害，技術(shù)人員決定采用搭接包防沙技術(shù)，即：充分利用原有沙丘，對(duì)其進(jìn)行包坡，在沙丘深溝對(duì)面的沙丘上另布設(shè)高沙障，有利于二次沙丘的形成，大大降低了風(fēng)積沙推進(jìn)的速度，阻止風(fēng)積沙被帶入路邊草方格，“阻”的作用大大提高，延長了蘆葦防沙的使用壽命。新的沙丘工作面寬，好施工。高沙障“搭接”也得到了體現(xiàn)，有利于地形的調(diào)整和沙障走向的控制。解決了因沙丘走向不一，高沙障太長，施工人員進(jìn)出困難等問題，也給沙漠動(dòng)物來回穿越提供了通道，如圖2所示。

圖2　搭接包坡后的效果示例圖

2.3搭接包防沙技術(shù)的具體優(yōu)化措施

2.3.1立樁、拉筋和綁扎的優(yōu)化

原設(shè)計(jì)木樁直徑和長度偏小，木樁立柱埋深不足，抗風(fēng)能力差。因此將原有的高沙障木樁由4 cm×4 cm×150 cm改為5 cm×5 cm×170 cm，將木樁原有埋設(shè)深度從50 cm調(diào)整為70～80 cm。通過增大木樁直徑和埋置深度，提高了高沙障的抗風(fēng)能力。此外，要求起、終點(diǎn)立柱向外傾斜10°～15°，有利于立柱與立柱間自動(dòng)產(chǎn)生拉力，在起、終點(diǎn)立柱采用拉線三方進(jìn)行固定(前方、左側(cè)、右側(cè))，以此提高起、終點(diǎn)立柱的抗風(fēng)強(qiáng)度[3]。

對(duì)原高沙障中的一道鐵絲拉筋改為兩道，木樁之間兩道縱向鐵絲在30 m內(nèi)進(jìn)行固定。原設(shè)計(jì)高沙障距地面1 m處只有一道12號(hào)縱向鐵絲鋪草幫扎，在風(fēng)季，若一根立柱折斷，則其前后幾根也都會(huì)折斷，造成大面積高沙障倒塌。因此，將原設(shè)計(jì)上部1 m處12號(hào)鐵絲改成10號(hào)鐵絲，下部在離地面0.3 m處增加1道12號(hào)鐵絲，高沙障的走向依據(jù)沙丘走勢(shì)作一定角度調(diào)整，縱向長度以30 m進(jìn)行固定。

在對(duì)蘆葦進(jìn)行綁扎時(shí)，要求間距控制在15 cm左右，綁扎必須與蘆葦交叉，以此減少蘆葦在拉筋時(shí)的前后晃動(dòng)、變形。在高沙障施工中，原設(shè)計(jì)對(duì)綁扎未作明確要求，通過后期養(yǎng)護(hù)，高沙障柵欄是在鐵絲與蘆葦夾條中成形，對(duì)蘆葦在鐵絲與夾條的固定也很講究，綁扎中鐵絲與夾條不夾蘆葦，一個(gè)風(fēng)季后，高沙障會(huì)出現(xiàn)一邊倒現(xiàn)象。當(dāng)傾斜角度>60°時(shí)，蘆葦高沙障柵欄出現(xiàn)空架，高沙障防風(fēng)效果大大降低；通過改進(jìn)后，綁扎間距控制在0.1～0.15 m之間，鐵絲與夾條中必須夾有蘆葦，在一個(gè)風(fēng)季后，蘆葦高沙障傾斜現(xiàn)象明顯減少，抗風(fēng)效果明顯增強(qiáng)。

2.3.2增大沙埋緩沖區(qū)

針對(duì)公路在上風(fēng)口和易攻難守的路段，通過增加阻沙屏障和增大沙埋緩沖區(qū)來減緩風(fēng)沙推進(jìn)速度。由實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可得：如果沙障間距過大容易被掏蝕，起不到“阻”沙的作用，間距過小則浪費(fèi)原材料。因此，在設(shè)置沙障前應(yīng)確定沙障的合理間距和規(guī)格。

沙障的間距和高度與沙丘的坡度及風(fēng)速的強(qiáng)弱密切相關(guān)。沙障高，間距大；沙障低，間距應(yīng)小一些。沙丘坡面緩，沙障間距可大一些，沙丘坡度陡，間距小，計(jì)算公式見式(1)。風(fēng)速小的地方沙障間距大一些，風(fēng)速大的地方間距要縮小。在沙丘設(shè)沙障時(shí)，下一列沙障的頂部與前一列沙障基部等高。此外，沙障的方向應(yīng)和主風(fēng)向垂直[4]。

L=Hcosθ

(1)

式中：L——沙障間間距；

H——沙障高度；

θ——沙面坡度。

2.3.3草方格的材料優(yōu)化

草方格是最為有效的防沙措施之一，但其工程量巨大，其材料的選擇直接決定了工程投資。為降低材料費(fèi)用，本工程選擇在冬季施工，材料為稻草和棉花桿。稻草草方格的優(yōu)點(diǎn)是可緩解冬季施工材料的不足，其柔韌性可充分發(fā)揮；缺點(diǎn)是材料使用壽命較短(一般為3～5年)，需求量大，且對(duì)施工要求較高。因此，本工程積極引入了棉花桿草方格(見圖3)。

棉花是該地區(qū)的重要經(jīng)濟(jì)作物，材料來源廣泛，此外還可以重復(fù)多次使用，棉花桿的使用壽命可達(dá)10年以上。其主要施工工序?yàn)椋翰牧蠝?zhǔn)備、扎切→放線→鋪料→插埋。其具體規(guī)格如下：捆綁控制在25～30根，方格規(guī)格1m×1m，把子直徑13～15cm，透風(fēng)率控制在20%，因材料中的附屬物棉花殼在風(fēng)季脫落，材料自身脫水，透風(fēng)率還會(huì)增大。但棉桿方格也存在一定的缺點(diǎn)：棉花桿施工需全手工，各道工序需要嚴(yán)格把關(guān)才能滿足設(shè)計(jì)要求[5]。此外材料運(yùn)輸?shù)某杀据^高。

圖3　棉花桿方格施工示例圖

3結(jié)語

阿克蘇公路局通過采取“搭接包坡式防沙、優(yōu)化原設(shè)計(jì)、增大沙埋緩沖區(qū)、用材因地制宜”等綜合治理措施和方法，重點(diǎn)突出“疏”和“導(dǎo)”的防沙理念，因地制宜對(duì)沙害進(jìn)行治理，效果顯著，大大降低了公路沙害的影響，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，也為以后的公路防沙工程積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)[6]。

參考文獻(xiàn)

[1]韓致文，王濤.塔克拉瑪干沙漠公路風(fēng)沙危害與防治[J].地理學(xué)報(bào)，2003(2)：62-64.

[2]王世杰，徐新文.機(jī)械防沙體系風(fēng)沙危害狀況及其空間分異——以阿拉爾—和田沙漠公路為例[J].干旱區(qū)研究，2015(5)：72-75.

[3]胡智峰.防沙技術(shù)在新疆阿-和沙漠公路的應(yīng)用[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2010(20)：121-125.

[4]魏天琦，伍永秋.榆靖高速公路防護(hù)體系近地面流場特征[J].中國沙漠，2013(3)：90-93.

[5]羅小剛.阿和沙漠公路工程防沙體系養(yǎng)護(hù)實(shí)踐及思考[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2015(8)：46-47.

[6]馬韞娟，馬志福.阿拉爾—和田沙漠公路運(yùn)動(dòng)若干規(guī)律監(jiān)測研究[J].干旱區(qū)地理，2014(1)：80-83.

Application Analysis of Lapping-bag Sands Control Technology in Ahe Expressway

LIU Lan

(Aksu Highway Administration Bureau，Aksu，Xinjiang，843000)

Abstract：With the implementation of Western Development Strategy，the traffic in China’s western re-gion is facing the golden period of development，but due to the wide development of gobi desert area in western region，it has caused the great trouble to highway transportation construction，thus the neces-sary sand prevention measures must be taken.With Xinjiang Ahe desert highway as an example，this article introduced the application situation of lapping-bag sand prevention and its optimization technology，thereby providing some reference experience for the construction of future similar projects.

Keywords：Lapping-bag sands control；Desert highway；Application analysis

收稿日期：2016-01-20

文章編號(hào)：1673-4874(2016)02-0031-04

中圖分類號(hào)：U416.1+66

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2016.02.007

作者簡介