搭接包防沙技术在阿-和公路中的应用分析

刘　兰

(阿克苏公路管理局，新疆　阿克苏　843000)



搭接包防沙技术在阿-和公路中的应用分析

刘兰

(阿克苏公路管理局，新疆阿克苏843000)

刘兰(1984—)，工程师，研究方向：公路养护(路面)。

摘要：随着西部大开发战略的实施，我国西部地区交通迎来黄金发展期，但由于西部地区沙漠戈壁区发育广泛，给公路交通建设带来极大麻烦，必须采取必要的防沙措施。文章以新疆阿-和沙漠公路为实例，介绍了搭接包防沙及其优化技术的应用情况，为以后类似的工程施工提供了一定的可参考经验。

关键词：搭接包防沙；沙漠公路；应用分析

0引言

我国西部地区干旱少雨，沙漠发育广泛，其中新疆维吾尔自治区沙漠面积约为43.05 km2，占我国沙漠总面积的60%左右。随着西部地区建设步伐的加快，公路交通作为基础性工程必然也会快速发展。新疆地区很多公路需穿越沙漠地带，受风沙危害较大，大大降低了公路运输的能力和安全，所以，发展公路防沙技术已成为当地交通建设的重要内容[1]。搭接包防沙技术因其施工简单、快速，是当前应用最为广泛的防沙技术之一，而且针对该技术的优化工作也从未间断。

1工程概况

新疆S210线阿-和段(阿拉尔至和田)全长约25 km，建设于2005年，该线路是新疆地区第一条沿河流纵穿塔克拉玛干沙漠腹地的二级公路，也是新疆穿越塔克拉玛干流动沙漠的第二条公路。由于该段路处于沙漠之中，受风沙影响较大，从2010年起，阿克苏公路局就将治理公路沙害作为阿和公路的养护重点，从研究工程固沙机理、分析原有防沙设施的特点等方面进行了深入的分析研究，经过几年的探索试验，总结出适合S210线的防沙创新设计。

2搭接包防沙及其优化技术分析

2.1公路原有防沙设施介绍

阿-和沙漠公路原有的防沙形式组合较为单一，全部使用芦苇进行防护。根据线路的分布区不同可分为：绿洲区、沙漠过渡段、沙漠腹地。其相应的防沙形式为：芦苇高沙障Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型(见图1，其中Ⅱ和Ⅲ的形式基本一致)[2]。

图1　原防沙设施示意图(上为Ⅰ型；下为Ⅱ、Ⅲ型)

由于风沙影响，目前公路芦苇栅栏沙障损坏严重。此外，由于该地区沙漠为流动沙丘，很多芦苇栅栏已变为刀刃型高大沙丘，若再对其修复，沙丘会越来越高、越来越大，成为以后的主要沙源。阿-和沙漠公路原有防沙设施的主要缺点如下：

(1)防沙工程基本沿路线平行布设，线型变化单一。沙障局部风毁、沙埋严重。

(2)原沙障只体现了对沙的“固”和“阻”的特点，未体现“疏”和“导”的作用。

2.2搭接包防沙技术

随着阿-和沙漠公路使用时间的增长，原有的防沙措施改变了局部地形，包括局部的风流导向和沙丘走向。原设计高沙障与路线平行，致使现有沙丘与路线成15°～30°的夹角。沙丘与路线形成夹角后，沙丘自身已起到阻沙作用，但沙丘也越来越陡，加上风蚀现象严重，使该地区在风季时容易出现“沙流”。

为了应对这一灾害，技术人员决定采用搭接包防沙技术，即：充分利用原有沙丘，对其进行包坡，在沙丘深沟对面的沙丘上另布设高沙障，有利于二次沙丘的形成，大大降低了风积沙推进的速度，阻止风积沙被带入路边草方格，“阻”的作用大大提高，延长了芦苇防沙的使用寿命。新的沙丘工作面宽，好施工。高沙障“搭接”也得到了体现，有利于地形的调整和沙障走向的控制。解决了因沙丘走向不一，高沙障太长，施工人员进出困难等问题，也给沙漠动物来回穿越提供了通道，如图2所示。

图2　搭接包坡后的效果示例图

2.3搭接包防沙技术的具体优化措施

2.3.1立桩、拉筋和绑扎的优化

原设计木桩直径和长度偏小，木桩立柱埋深不足，抗风能力差。因此将原有的高沙障木桩由4 cm×4 cm×150 cm改为5 cm×5 cm×170 cm，将木桩原有埋设深度从50 cm调整为70～80 cm。通过增大木桩直径和埋置深度，提高了高沙障的抗风能力。此外，要求起、终点立柱向外倾斜10°～15°，有利于立柱与立柱间自动产生拉力，在起、终点立柱采用拉线三方进行固定(前方、左侧、右侧)，以此提高起、终点立柱的抗风强度[3]。

对原高沙障中的一道铁丝拉筋改为两道，木桩之间两道纵向铁丝在30 m内进行固定。原设计高沙障距地面1 m处只有一道12号纵向铁丝铺草帮扎，在风季，若一根立柱折断，则其前后几根也都会折断，造成大面积高沙障倒塌。因此，将原设计上部1 m处12号铁丝改成10号铁丝，下部在离地面0.3 m处增加1道12号铁丝，高沙障的走向依据沙丘走势作一定角度调整，纵向长度以30 m进行固定。

在对芦苇进行绑扎时，要求间距控制在15 cm左右，绑扎必须与芦苇交叉，以此减少芦苇在拉筋时的前后晃动、变形。在高沙障施工中，原设计对绑扎未作明确要求，通过后期养护，高沙障栅栏是在铁丝与芦苇夹条中成形，对芦苇在铁丝与夹条的固定也很讲究，绑扎中铁丝与夹条不夹芦苇，一个风季后，高沙障会出现一边倒现象。当倾斜角度>60°时，芦苇高沙障栅栏出现空架，高沙障防风效果大大降低；通过改进后，绑扎间距控制在0.1～0.15 m之间，铁丝与夹条中必须夹有芦苇，在一个风季后，芦苇高沙障倾斜现象明显减少，抗风效果明显增强。

2.3.2增大沙埋缓冲区

针对公路在上风口和易攻难守的路段，通过增加阻沙屏障和增大沙埋缓冲区来减缓风沙推进速度。由实际经验可得：如果沙障间距过大容易被掏蚀，起不到“阻”沙的作用，间距过小则浪费原材料。因此，在设置沙障前应确定沙障的合理间距和规格。

沙障的间距和高度与沙丘的坡度及风速的强弱密切相关。沙障高，间距大；沙障低，间距应小一些。沙丘坡面缓，沙障间距可大一些，沙丘坡度陡，间距小，计算公式见式(1)。风速小的地方沙障间距大一些，风速大的地方间距要缩小。在沙丘设沙障时，下一列沙障的顶部与前一列沙障基部等高。此外，沙障的方向应和主风向垂直[4]。

L=Hcosθ

(1)

式中：L——沙障间间距；

H——沙障高度；

θ——沙面坡度。

2.3.3草方格的材料优化

草方格是最为有效的防沙措施之一，但其工程量巨大，其材料的选择直接决定了工程投资。为降低材料费用，本工程选择在冬季施工，材料为稻草和棉花杆。稻草草方格的优点是可缓解冬季施工材料的不足，其柔韧性可充分发挥；缺点是材料使用寿命较短(一般为3～5年)，需求量大，且对施工要求较高。因此，本工程积极引入了棉花杆草方格(见图3)。

棉花是该地区的重要经济作物，材料来源广泛，此外还可以重复多次使用，棉花杆的使用寿命可达10年以上。其主要施工工序为：材料准备、扎切→放线→铺料→插埋。其具体规格如下：捆绑控制在25～30根，方格规格1m×1m，把子直径13～15cm，透风率控制在20%，因材料中的附属物棉花壳在风季脱落，材料自身脱水，透风率还会增大。但棉杆方格也存在一定的缺点：棉花杆施工需全手工，各道工序需要严格把关才能满足设计要求[5]。此外材料运输的成本较高。

图3　棉花杆方格施工示例图

3结语

阿克苏公路局通过采取“搭接包坡式防沙、优化原设计、增大沙埋缓冲区、用材因地制宜”等综合治理措施和方法，重点突出“疏”和“导”的防沙理念，因地制宜对沙害进行治理，效果显著，大大降低了公路沙害的影响，取得了较好的经济效益和社会效益，也为以后的公路防沙工程积累了宝贵的经验[6]。

参考文献

[1]韩致文，王涛.塔克拉玛干沙漠公路风沙危害与防治[J].地理学报，2003(2)：62-64.

[2]王世杰，徐新文.机械防沙体系风沙危害状况及其空间分异——以阿拉尔—和田沙漠公路为例[J].干旱区研究，2015(5)：72-75.

[3]胡智峰.防沙技术在新疆阿-和沙漠公路的应用[J].交通标准化，2010(20)：121-125.

[4]魏天琦，伍永秋.榆靖高速公路防护体系近地面流场特征[J].中国沙漠，2013(3)：90-93.

[5]罗小刚.阿和沙漠公路工程防沙体系养护实践及思考[J].公路交通科技(应用技术版)，2015(8)：46-47.

[6]马韫娟，马志福.阿拉尔—和田沙漠公路运动若干规律监测研究[J].干旱区地理，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

文章编号：1673-4874(2016)02-0031-04

中图分类号：U416.1+66

文献标识码：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2016.02.007

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