南疆沙漠地區(qū)草方格沙障施工技術(shù)與應(yīng)用評價(jià)

孔慶波，納守貴，賀金明，高勛輝

（中交路橋華北工程有限公司，北京 100000）

引言

新疆烏尉公路項(xiàng)目處于新疆南疆沙漠地區(qū)，塔里木盆地東北邊緣，塔克拉瑪干沙漠東北角，路線展布于孔雀河及塔里木河沖積區(qū)，局部穿越風(fēng)積沙漠區(qū)。該地區(qū)地形復(fù)雜，氣候特殊，公路沿線多河谷、風(fēng)沙，全線地貌單元分為風(fēng)積地貌和河流沖積平原地貌。當(dāng)?shù)卮杭径囡L(fēng)，夏季炎熱，干旱、沙塵等災(zāi)害性天氣較多，對施工影響較大。

項(xiàng)目區(qū)風(fēng)沙對公路的危害主要包括沙埋和風(fēng)蝕[1-3]。公路沙埋主要有兩種情況：（1）由于風(fēng)沙流通過路基時(shí)，風(fēng)速減弱，導(dǎo)致沙粒沉落、堆積，掩埋路基。（2）由于沙丘移動(dòng)上路而掩埋路基。風(fēng)蝕是在風(fēng)沙的直接沖擊下，路基上的沙粒或土顆粒被風(fēng)吹走，出現(xiàn)路基削底、掏空和坍塌等現(xiàn)象，從而引起路基的寬度和高度的減小。風(fēng)蝕的程度與風(fēng)力、風(fēng)向、路基形式、填料組成及防護(hù)措施等有關(guān)?，F(xiàn)有工程經(jīng)驗(yàn)也闡釋在開展沙漠地區(qū)，公路工程建設(shè)易出現(xiàn)沙埋和風(fēng)蝕等問題，對工程建設(shè)順利推進(jìn)和工程質(zhì)量保障都產(chǎn)生過不利影響，因此，需針對南疆沙漠地區(qū)的氣候環(huán)境特點(diǎn)，利用當(dāng)?shù)厥a(chǎn)的蘆葦，就地取材，形成南疆沙漠地區(qū)草方格沙障施工工藝。

1 草方格沙障現(xiàn)場施工關(guān)鍵技術(shù)

1.1 施工工藝流程

施工工藝流程：整平邊坡→測量放樣→蘆葦制備→鋪放蘆葦→蘆葦植入→質(zhì)量檢測→完工驗(yàn)收，見圖1。

圖1 草方格植護(hù)工序

1.2 整平邊坡

清除坡面的松土、石屑等。沙漠地區(qū)邊坡應(yīng)采用低填的方式為主，在裸露平坦的沙礫戈壁地區(qū)，一般坡高不超過50 cm為宜。沙漠地區(qū)公路坡度設(shè)計(jì)值為1∶4，矮邊坡坡度緩于1∶3，取土坑應(yīng)做成淺槽狀，邊坡相交的棱角削成圓弧狀的流線型。另外沙漠地區(qū)挖方邊坡弊多利少，應(yīng)盡量不設(shè)或少設(shè)。

1.3 測量放樣

根據(jù)防護(hù)位置進(jìn)行邊線放線，確定草方格距離道路的位置、草方格施工范圍和面積，通過拉設(shè)圍圈來標(biāo)定邊界。在區(qū)域內(nèi)部用彩旗或木樁做出明顯標(biāo)識，方便后期施工放樣。根據(jù)圖紙要求將草方格間距進(jìn)行放樣，并在坡面上掛線或?yàn)⒉际倚纬?00 cm×100 cm的正方形網(wǎng)格，見圖2。蘆葦沙障施工要保證主帶（橫對風(fēng)向的為主帶）、副帶間距均勻?yàn)? m，主、副帶銜接得當(dāng),以保證草方格沙障施工后的美觀。

圖2 草方格植護(hù)劃線

1.4 蘆葦制備

水旁生長的蘆葦叢經(jīng)收割后是不能直接利用的，需要先進(jìn)行初步處理，包括：晾曬、碾壓、濕潤和裁剪等步驟。（1）晾曬：利用沙漠地區(qū)的太陽光進(jìn)行暴曬，保證蘆葦?shù)母稍镄砸约翱刹僮餍?，降低后期的施工難度。（2）碾壓：一般采用機(jī)械設(shè)備對蘆葦進(jìn)行碾壓，能夠?qū)⒐苤鶢畹奶J葦壓劈為兩半，改變其形狀，將其變?yōu)槿嵝钥蓮澱鄄牧?。?）濕潤：運(yùn)送到施工現(xiàn)場后，蘆葦扎制草方格前需在材料上灑一些水，使之濕潤，提高材料的柔性，以免扎制時(shí)折斷。（4）裁剪：蘆葦原料長度為1.4 m左右，施工前將蘆葦切成標(biāo)準(zhǔn)長度為70 cm的草段。

1.5 鋪放蘆葦

使用挖槽機(jī)沿布設(shè)好的網(wǎng)格線挖深度為15 cm的倒等腰三角形槽，將蘆葦中間位置垂直擺放于網(wǎng)格線上，然后在蘆葦中間部位稍加噴水，使中間部分軟化，適當(dāng)增加蘆葦材料的柔性，以方便下一步的植入。為處理好網(wǎng)格交叉點(diǎn)的重疊問題，在迎風(fēng)側(cè)應(yīng)先鋪設(shè)主帶,后鋪設(shè)副帶；在背風(fēng)側(cè)應(yīng)先鋪設(shè)副帶，后鋪設(shè)主帶，并按照“先遠(yuǎn)后近，自上而下”的順序進(jìn)行施工。

1.6 蘆葦植入

用平板銑在草中部用力將其對折壓入沙層內(nèi)15 cm，擁沙扶直（高出地面2～3 cm）；出露高度20 cm（偏差為±2 cm），頂部寬度5～6 cm，再用腳將草帶兩側(cè)的沙踩實(shí)，并用鐵锨或刮沙板將沙障內(nèi)的沙向草帶處刮一刮，使草方格提前形成碟形凹槽，有利于沙障內(nèi)地面穩(wěn)定。

蘆葦沙障應(yīng)壓沙插實(shí)，埋設(shè)穩(wěn)固。蘆葦埋置應(yīng)垂直坡面,外露部分表面平整,種植牢固，如有破口應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)。

1.7 質(zhì)量檢測及完工驗(yàn)收

草方格沙障的施工過程以及防護(hù)效果必須符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范以及圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，監(jiān)理抽查、檢驗(yàn)完成，合格后再進(jìn)行完工驗(yàn)收。質(zhì)量要求見表1。

表1 蘆葦草方格沙障質(zhì)量要求

另外，蘆葦草方格要求線條順直，縱橫向蘆葦之間銜接緊密。草方格沙障每隔1 000 m布設(shè)一條防火通道（兼維護(hù)通道、動(dòng)物通道），寬度不小于1 m，通道內(nèi)不埋設(shè)蘆葦或麥秸草。

2 試驗(yàn)段應(yīng)用與效益分析

2.1 現(xiàn)場應(yīng)用

中國交建新疆烏尉公路包PPP項(xiàng)目YSTJ-02標(biāo)段局部穿越風(fēng)積沙漠區(qū)，選用項(xiàng)目沿線巴州境內(nèi)博斯騰湖域生長的蘆葦，結(jié)合現(xiàn)場施工條件，在烏尉公路風(fēng)積沙漠區(qū)段鋪設(shè)了埋深為15 cm，出露高度為20 cm，方格尺寸為100 cm×100 cm的草方格沙障試驗(yàn)段，見圖3。并對該區(qū)段內(nèi)的公路邊坡防沙固沙效果進(jìn)行現(xiàn)場質(zhì)量檢測。

圖3 草方格沙障現(xiàn)場鋪設(shè)

2.2 工程效益分析

草方格沙障試驗(yàn)段鋪設(shè)完畢后，對該區(qū)段進(jìn)行為期6個(gè)月的觀測。相比非鋪設(shè)區(qū)段，鋪設(shè)區(qū)段公路路面較整潔，路肩、路面上基本無可見沙粒沉積?？梢娫摬莘礁裆痴弦?guī)格（埋深為15 cm，出露高度為20 cm，方格尺寸為100 cm×100 cm）具有良好的阻沙效果，有效防止了風(fēng)沙對路基路面的掩埋、風(fēng)蝕，保證了沙漠公路的長期使用質(zhì)量，增加了行車安全及舒適性。

2.3 經(jīng)濟(jì)效益分析

試驗(yàn)段用草方格采用新疆巴州境內(nèi)博斯騰湖域生長的蘆葦，博斯騰湖域是中國四大蘆葦產(chǎn)區(qū)之一，蘆葦水上生長面積達(dá)60多萬畝，水面以上高度4～6 m，每年盛產(chǎn)蘆葦約40萬噸，且不易脆斷，現(xiàn)場應(yīng)用證明其完全適宜作為草方格沙障。就地取材節(jié)省了材料成本，節(jié)約了從外地大量調(diào)運(yùn)蘆葦?shù)倪\(yùn)輸成本，相應(yīng)提高了施工進(jìn)度；而且長期來看該蘆葦草方格跟換或加密方便，節(jié)省了養(yǎng)護(hù)成本。

2.4 環(huán)保效益分析

草方格沙障的鋪設(shè)可以減緩沙丘的推進(jìn)速度，有效減小了土地荒漠化的速度。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，草方格沙障底部沙粒的含水率明顯高于未鋪設(shè)區(qū)段，而且在草方格沙障內(nèi)部可種植多種沙漠植物，植物的根部又可以起到固沙的效果。另外相比于機(jī)械沙障，采用可降解的蘆葦作為草方格沙障的原材料，不會(huì)對環(huán)境造成污染，更是對沙漠地區(qū)脆弱的自然環(huán)境起到了有效保護(hù)。

3 結(jié)語

針對新疆南疆沙漠地區(qū)多風(fēng)沙的氣候特點(diǎn)，提出了蘆葦草方格沙障防護(hù)工程的施工工藝流程：整平邊坡→測量放樣→蘆葦制備→鋪放蘆葦→蘆葦植入→質(zhì)量檢測→完工驗(yàn)收。通過對草方格沙障試驗(yàn)段的鋪設(shè)應(yīng)用與效果評價(jià)，驗(yàn)證其具有良好的工程、經(jīng)濟(jì)與環(huán)保效益，為沙漠地區(qū)草方格沙障的施工應(yīng)用提供了依據(jù)。