S319布吉公路风吹雪灾害防治技术措施研究.pdf

文章编号:():./.布吉公路风吹雪灾害防治技术措施研究赵 炜(新疆铁道勘察设计院有限公司 乌鲁木齐市)摘 要:布尔津至吉木乃口岸公路工程第二合同段沿线部分段落范围内存在较严重风吹雪灾害 通过调查气象、积雪分布现场监测风吹雪情况结合地理地形条件、风速风向、水文地质对风吹雪灾害形成特征进行详细分析 最终从路线选线、路基断面、路基填挖高度、工程防治措施等方面进行综合防治为公路风吹雪灾害防治提供参考 关键词:布吉公路风吹雪灾害防治措施阻雪栅栏中图分类号:.文献标识码:引言风吹雪又称风雪流是指空气挟带雪粒子运行的非典型的两相流也是雪粒被风卷起随风运行的一种天气现象在我国新疆北部、西北部尤其普遍当公路通行区域发生风吹雪现象时会使行车视线严重受阻积雪严重堆积时轻则中断交通重则威胁过往司乘人员生命财产安全严重影响当地社会经济的发展 风吹雪灾害是世界性难题在全球分布广泛在我国主要分布在西北、华北和东北地区受影响国土面积比例占.近 高速公路和.各等级公路冬季受风吹雪灾害影响文章以 布尔津至吉木乃口岸公路工程(以下简称“布吉公路”)第二合同段为例分析风吹雪灾害形成原因从路线选线、路基断面、路基填挖高度、工程防治措施等方面进行综合防治以期为公路风吹雪灾害防治提供参考 风吹雪灾害成因分析布吉公路第二合同段位于阿勒泰地区吉木乃县境内与第一合同段终点顺接 东西向沿哈土山北侧布线沿加曼喀拉山北侧边缘走行至 接至 随后路线沿 改建至吉木乃县城迎宾路与团结路交叉口处终点桩号 .路线长度.全线按四车道一级公路标准建设桥涵汽车荷载标准采用公路级设计时速及路基断面形式如表 所示表 布吉公路设计时速及路基断面形式分段起讫桩号设计速度/(/)路基宽度/路基断面形式 分离式 整体式 .整体式 项目沿线地貌由东向西依次为剥蚀丘陵区、冲洪积平原、山前倾斜平原区 项目属北温带大陆性干旱气候沿线年平均气温 极端最高气温 极端最低气温.年平均风速./最大风速./主导风向为、年平均大风日数(级).该区域降雪频繁自然降雪量大每年 月至次年 月为积雪期一般积雪厚度 最大积雪厚度 沿线部分段落由于风力较强、降雪量较大以及可使风速发生涡旋的地形条件极易产生风吹雪 图 所示为项目沿线地区 年 月至 年 月风向玫瑰图图 风向玫瑰图北方交通 年 第 期项目沿线主要表现为自然积雪及风吹雪风吹雪主要分布于冲洪积平原低洼处、剥蚀丘陵区沿线沟坎处 在地形发生改变的地段风速突然降低尤其在路堑及低填浅挖路基段容易产生风吹雪灾害 影响程度一般 段对路线影响严重 对路线影响中等经现场调查及监测分析上述段落风吹雪灾害发生均具备以下条件:()足够充足的雪量物质来源()足够的风速使雪粒运动动力来源()复杂的地形(阻碍物)形成堆积 即当雪量充足时大量雪粒由于气流运动在遇到复杂地形等障碍物时造成雪粒沉积 此时雪粒运动所需“启动风速”就会更大而能够使雪粒开始运动的“启动风速”又受诸多因素影响如雪粒的物理力学性质(如积雪密度、雪颗粒粒径、积雪硬度)等也与太阳辐射、气温、地面粗糙度等相联系 例如气温低于 时刚降下的干燥新雪(粒径小于 平均密度./)在风速./时就能起动细雪(粒径小于.平均密度./)起动风速在./而老细粒雪(粒径.平均密度./)则要在 /的风速条件下图 布吉公路沿线风吹雪照片 图 布吉公路沿线风吹雪照片 才能起动 相比于山区由于平原地区地势较为平坦雪粒运动相对更容易 图、图 所示为项目沿线风吹雪堆积情况 风吹雪灾害防治措施经现场调查和监测数据分析对布吉公路沿线风吹雪灾害及防治方法进行分类如表 和表 所示表 布吉公路沿线风吹雪灾害基本分类分类特征雪粒运动状态项目桩号段落堆积方式低风吹雪灾害积雪表面雪粒子在风力的作用下跳跃、移动的现象蠕动、滑动、跳跃 背风堆积、迎风堆积高风吹雪灾害降雪的同时强风吹动地表的积雪漫天飞舞能见度降低蠕动、滑动、跳跃、浮游 背风堆积、迎风堆积暴风吹雪灾害大量的雪被强风卷着随风运行一般伴有降雪水平能见度小于蠕动、滑动、跳跃、浮游 背风堆积、迎风堆积、屏障堆积表 布吉公路风吹雪灾害预防与治理方法分类方法措施控制雪源风吹雪灾害防治在路线设计时应尽量避开低洼地段及易积雪区域无法避免时考虑采取挡雪措施减少路面积雪堆积改变来流方向或增大风速路基路面本体形成的地形变化造成雪颗粒堆积导致路面雪阻在设计阶段时应尽可能让路线走向与主导风向平行改善风雪流流场因公路周围地形地貌等均会对风雪流流场产生影响造成雪颗粒堆积 为了阻雪栅栏减少雪颗粒的沉降和堆积可开挖积雪平台、储雪沟或改变路基断面形式使阻雪栅栏的雪颗粒不易沉降堆积减轻风吹雪灾害保证公路正常运营机械除雪在风吹雪灾害严重段落通过防治措施可减轻风吹雪灾害影响但仍不可避免公路积雪此时可根据项目段落实际情况通过人工、机械、化学产品相结合的方式进行除雪.路线设计防治技术路线选线时主要从控制雪源的角度出发 段落风吹雪较严重采用分离式路基 段落采用整体式路基在初步设计阶段 段路线在 之间主要以挖方通过最大挖深可达 沿线区域内冬季风向主要为东南风风向与路线夹角为 春、秋季节为西风风向与路线夹角为 综合考虑地形地物、地质情况、线型指标、支挡防护工程设置等因素对 段路线方案进行了优化调整 段线位沿加曼喀拉山山脚向左偏移绕开深挖方段落.路基路面设计防治技术在沿线风吹雪段落风吹雪的主要危害类型是路堑型风吹雪沉积其次为低路堤型风吹雪沉积 年 第 期 赵 炜:布吉公路风吹雪灾害防治技术措施研究主要采用输雪措施进行风吹雪灾害防治一是在风吹雪灾害严重段落()采用分离式路基改善风雪流流场加快雪颗粒通过公路减轻风吹雪在公路的堆积二是放缓边坡原则如下:()填方路基:当填土高度不大于 时采用放缓边坡的方式边坡坡率为 ()半路堑 填方侧边坡坡率一般为 挖方侧设置路堤式路堑内侧边坡高.坡率采用 并设置 积雪平台外侧边坡参照路堑边坡坡率原则设置()路堑 采用路堤式路堑路堤坡率为 高度.两侧设置 积雪平台外侧边坡参照路堑边坡坡率原则设置 拓宽加深路侧积雪平台可增加储雪量从而减少路面积雪.交通安全设施设计防治技术在沿线风吹雪段落若布设波形梁护栏易造成路面积雪堆积情况不利于改善风雪流流场因此在风吹雪严重段落设置防护等级相同的缆索护栏提高风雪流通过能力 中央分隔带设置混凝土护栏桥梁段路侧护栏为金属梁式护栏为保障风吹雪灾害天气行车安全在沿线未设置护栏段落设置有插拔式积雪标杆用于指示行车道边缘线间距.挡雪防治工程挡雪措施从控制雪源、改变来流方向或增大风速的角度出发结合沿线风吹雪危害程度及路基形式采用插板式阻雪栅栏进行阻雪 根据现场调查和监测数据确定阻雪栅栏的设置位置、高度、道数以达到最佳防治效果 设置方法见表 表 布吉公路挡雪防治工程设置方法起讫桩号路基形式防治措施 分离式高度小于 路堤及路堑段落路基右侧坡脚或堑顶外 处设置 高阻雪栅栏路基左侧坡脚或堑顶外 处设置 高阻雪栅栏 分离式高度小于 路堤及路堑段落路基右侧坡脚或堑顶外、处设置两道 高阻雪栅栏路基左侧坡脚堑顶外 设置一道 高阻雪栅栏边坡高度大于 段落路基右侧向坡脚或堑顶外 设置一道 高阻雪栅栏路基左侧坡脚或堑顶外 设置一道 高阻雪栅栏 整体式高度小于 路堤及路堑段落路基右侧坡脚或堑顶外 处设置 高阻雪栅栏 如图 所示插板式阻雪栅栏材料为混凝土立柱采用 混凝土预制 高阻雪栅栏下部 采用实板 高阻雪栅栏下部.采用实板 为保证插板式阻雪栅栏的阻雪效果当阻雪栅栏立柱与地面不密贴时立柱开槽部分采用 砂浆抹平支撑立柱下部可用混凝土块或较完整的石块做支撑避免立柱下部悬空无支撑使板挤压立柱导致倾斜的情况发生图 混凝土插板式阻雪栅栏正面图(单位:)结语文章以布吉公路第二合同段为例分析项目沿线风吹雪灾害的成因和特征 通过现场调查和监测等方法综合考虑地理地形、水文地质、风速风向、雪颗粒运动特征等因素从路线设计、路基路面设计、交通安全设施设计、挡雪防治工程防治技术等方面提出了风吹雪灾害防治的设计方法和措施为公路风吹雪灾害防治思路及措施提供一定参考同时风吹雪灾害防治理念也应遵循公路与自然相协调的原则设置防雪工程应因地制宜、因势利导以达到最佳防雪效果为目的 风吹雪灾害防治是一个动态完善的过程在施工及运营阶段应持续调查监测根据实时情况验证风吹雪灾害防治效果并与养护保通工作相结合最大程度保障公路通行性和司乘人员生命财产安全参考文献 依力亚尔阿力木.新疆地区公路风吹雪致灾机理与防治技术研究.西安:长安大学.王建忠陈春燕贾丽红等.新疆牧区雪灾预报预警系统研究:第 届中国气象学会年会 天气预报灾害天气研究与预报论文集.厦门:.蒋毫.新疆东天山北麓京新高速公路()风吹雪防治技术研究.北京:北京交通大学.王瑞祥魏静刘佳昕等.京新高速()新疆伊吾 木垒段风吹雪特征及危险度评价.冰川冻土():.(下转第 页)北方交通 年 第 期 .():.谭忆秋 邢超 任俊达 等.基于颗粒堆积理论的沥青混合料细观结构特性研究.中国公路学报():.(.).:.(上接第 页)(.).北方交通 年 第 期