沙漠地区风积沙的危害及防护措施.doc

　沙漠地区风积沙的危害及防护措施

[摘要]公路沙害主要有两种形式：风蚀与风积，防范沙害除了对路基表面加固，减少风蚀外，针对风积危害，还可以采取“固”、“阻”、“输(导)”等方法。　
　 前言：因为本项目大部分路段为沙漠地段，路线两侧的风积沙粒径较小。根据中国科学院在莎车对塔克拉玛干沙漠的观测得知：启动临界风速与沙粒粒径关系密切。
沙粒粒径（mm）
离地面2m高处沙粒起动风速（m/s）
0.1-0.25
4.0
0.25-0.5
5.6
0.5-1.0
6.7
>1.0
7.1
而经过勘查，我路线两侧的风积沙粒径较小，沙粒粒径分布情况如下：
粒径（mm）
2-0.5
0.5-0.25
0.25-0.1
0.1-0.074
≤0.074
平均值(%)
1.64
22.25
48.19
15.77
12.15
由以上可以得出结论：只需要风速>5.6m/s，即可造成风沙移动对公路的危害。
　1 公路沙害的类型
　　1．1风蚀风蚀作用是风和风沙对地表物质的吹蚀(包括掏蚀)和磨蚀作用。表现在公路沙害方面，主要是对公路构筑物——路基迎风边坡的上部、路肩、路堑外边坡的上部及顶部等的破坏作用。破坏作用的强度随气流的速度、气流含沙不饱和程度及构筑物对气流的不适应程度的增大而增大。
　　1．2风积风积作用是风沙流在一定条件下，如风力减弱，风向变化等，造成气流中的含沙在公路上的堆积，主要有以下两种形式：
　　a)沙丘前移，埋压公路。这种沙害一旦出现就比较严重，因沙丘的运移速度取决于沙丘的高度及当地风况等自然特征，与公路的几何特征关系不大，此种沙害并不多；b)片状或舌状积沙。其为过境风沙流受局部地形等影响而在路窟、路面上造成的积沙灾害，与公路的几何特征关系最为密切。
　　2 公路防沙中的工程防护方法
　　对于上述不同的沙害形式，需采取不同的防护措施，如针对路基风蚀，应对路基表面进行封固，以抵制风蚀作用，达到保护路基的目的，丽防止风积沙埋的措施则有“固”、“阻”、“输(导)”等多种方式，详述如下：
　　2．1封固为使沙质路基免遭风浊，可用下列材料封固(以全铺为宜)，对路基进行防护。
　　1)柴草类防护：利用各类柴草、草皮在路基通风面上或突出部位，进行平铺、层铺或叠铺；2)土类防护：用粘性土或天然矿质盐盖等覆盖路基土表面；3)砾卵石类防护：平铺砾卵石或栽砌卵石后填沙砾；4)无机结合料防护：用水泥土、石灰土以及水玻璃加固土等封固；5)有机结合料防护：用石油沥青土、煤沥青土或喷洒乳化沥青等封固。

　　2. 2防止沙埋的措施为防止公路受沙理危害，在公路两侧的一定范围内必须采取各种防护措施，以控制风蚀过程的发生和改变沙子移动与堆积条件。按措施的作用与性质可分为圄、阻、输(导)三种方法。在具体实施过程中，应针对沙害的具体类型和当地的情况，各有侧重的配合使用。并在每次风沙过后，及时全面检查，对损坏的工程部位立即修理恢复。找出造成损坏的原因和防护措施的不足，及时弥补。
　　2．2．1固沙一是采用各种材料作为覆盖物，将沙质表土与风的作用隔离；二是设置各种沙障，降低地表风速，减少风沙流活动的目的。
　　(1)覆盖物固沙：利用柴草、土类和砂砾石等材料覆盖于沙面上，以隔离风对沙面的作用；
(2)沙障固沙：用柴草、粘土、树枝等材料设置成沙障，以减小地表风速，削弱风沙流活动能力，并阻挡部分外来流沙。草方格沙障：在流动沙丘上，将麦草等扎成1～2m见方的草方格(方格的一边必须与主风向垂直)半埋于沙中，这种半隐蔽式沙障防沙效果良好。粘土沙障：用粘土碎块在沙丘上堆砌成小土埂，它不但设置简便、耐用。且固沙与保水性能均较好。草把子沙障：将芦苇扎成束，铺设与流动沙丘上，并将其束径的1／2埋入沙中，以增加地面的粗糙度．阻止沙丘的移动。高立式沙障：
　　用树枝条或芦苇按行列式或格状插入沙内，其外露高度要在lm以上，可削弱风沙活动能力，并阻挡部分路外流沙侵入。
　　2．2．2阻沙利用各种材料在迎 风面的适当距离和位置上，设置若干人工障碍物，以降低近地区的风速，减弱风沙流的作用，使沙粒沉积在一定的范围内，减少和阻止沙丘前移，从而减轻其对公路的危害。
　　(1)直立式防沙栅栏：芦苇立式阻沙是通过工程措施将行进中的风动流沙阻止在距公路较远或有一定距离的地方，防止公路沙害。
栅栏位置在固定芦苇方格的外侧，原则上与固沙带之间有15米的空余带用于停积外侧来沙，可适当地调整位置，设置在沙丘顶部迎风侧距脊线2m左右的位置，切忌设置在落沙坡、落沙坡角及丘间洼地等位置。材料以原状芦苇，原芦苇高度150cm，挖沟埋入沙中20cm，外露130cm；设置两排芦苇束加条。每隔3m设置木桩一个，桩径不小于5cm，长1.5m。木桩钉入沙中0.5m，外露1m。木桩间先用铁丝连接，铁丝绑在距桩顶10cm处，再用铁丝牵引加固。然后，用芦苇束在离地20cm与90cm处把芦苇夹紧，用铁丝绑牢即可。芦苇束用原苇错开接头，弥接而成，切忌齐茬相接。每个木桩均在两侧设锚固，即用铁丝的一头拴住木桩，另一头在小木棍或小芦苇束上，并在拉直铁丝时将后者埋入沙中。栅栏为空隙率25～30%的疏透型芦苇栅栏，为一层芦苇，用量为每延米2.0～2.5kg（干芦苇），要均匀地摆开。芦苇间稍有透风的间隙，但此间隙不能过大，应控制在5mm以内。
栅栏两侧设置两格芦苇方格。栅栏芦苇应每200克芦苇用两道细铁丝进行绑扎成把子状后再固定于栅栏中。
由于防风篱笆的排歹和笆块编织孔径不同，造成风阻作用和透风程度有明显的差别。一般紧密不透风的篱笆减低风速的有效距离是其篱笆高度的l5～20倍，而迎风侧积沙宽度是篱笆高的2—3倍。背风侧的积沙宽度为篱笆高的5倍左右。当篱笆的孔隙率为50％时，其迎风侧积沙甚少+但背风侧积沙宽度为篱笆高的l2一l4倍。因此，从防风阻沙的效果来看，直立式防沙栅栏以紧密结构为好。
(2)挡沙墙(堤)：是直接利用就地沙土或沙砾修筑的紧密不透风的挡沙结构，其高度一般为2～2。5m，两铡边坡为1：1．5～1 ：2，当采用就地沙土修筑时，应用土或砂砾进行表面封固。(3)组合结构：为提高阻沙效果，可采取栅栏与挡沙墙(堤)相结合的形式，阻沙设施设置的道数及近路的一道距路基边缘的最近间距，应根据沙漠数量、年风沙流量、风向与路线交角等因素进行综合考虑。一般单道阻沙设施距路基边缘的最小距离，不能小于15Ore；多道防沙设施之间的距离，应不小于设施高度的l5—2O倍。
　　2．2．3输(导)沙借助人工构造物与人为地改变地形，加大地表风速，使公路两侧的防护范围内成为非堆积搬运地带。达到防沙目的。
　　(1)修筑路旁平整带，将路基两侧20～50m范围内的一切突出物整平，并用固沙材料封固，有取土坑的，可将坑修成弧形的浅槽。(2)设下导板(又称聚风板)。由立柱、横撑木及栅板组成，其板面与下日高度以1 ：0．7为宜。主要适用于风向单一，沙丘分布稀疏、移动块的低矮沙丘、沙垄造成的局部严重沙害。下导风板设置长度应超过需防护沙害路段的长度，以免板的绕流作用使两端出现舌状积沙。(3)设有浅槽与风力堤的输沙法。在沙源较丰富的流动沙丘地区，为防止沙丘前移造成对路基的危害，在路基迎风侧设置浅槽与风力堤，借助浅槽特有的气流升力与风力堤的综合作用，加大风速，达到公路的输沙目的。(4>将路堤作成输沙断面，若路堤高度低于30era，边坡坡度作成1：3，路堤高度大于50era，风向与路线成锐角相交的边坡度采用1：6，成钝角相交的边坡度应用1：8，将路堤作成输沙断面时，路肩边缘均应作成流线形。
　　2.2.4我们运用较为成熟的施工防护措施就是草方格的应用，作用比较明显。
草方格沙障是将芦苇插入砂层内直立沙丘上在流沙上扎成方格状的半层隐蔽式沙障。防沙工程体系每公里设置3至4条防火隔离带，防火隔离带宽度为2m。测量放线：按设计要求布设草方格，格状规格为1. 0×1. 0m。规划好沙障靠路基一侧的芦苇方格的位置后，将已截好的芦苇，长度为70cm，沿位置线整齐均匀的摆好，材料中心落在直线上，再用平头铲将其插入设计要求的深度，掌握在20cm左右，芦苇外露15cm左右。或将芦苇直接截成长35cm长，垂直埋入沙土20cm并踩紧，外露15cm左右。
方格形成后用脚将芦苇根部的沙踩紧，用平铁铲将方格中心的沙子向外扒一扒，以便使方格内形成浅弧形洼地。规划好沙障外侧的芦苇方格的位置后，将芦苇绑成1米的把子状，用两道铁丝进行绑扎，同时保证有一定的透风性，每把芦苇秆用量不小于600g/m。选用长度35cm、直径1cm的木桩（或直径8mm钢筋，钢筋露出一端折成弯钩）垂直插入把子中，将其固定在沙面上，保证插入沙面的深度不小于15cm。每米把子不少于两根木桩（或直径8mm钢筋）插入沙中固定。芦苇方格应线条顺直，纵横向芦苇把子之间衔接紧密。
固沙方格芦苇采用水生芦苇秆，不能采用旱生芦苇；芦苇外观应无变色、霉变，有弹性。每个芦苇格的干芦苇用量（算两个长一米的边）1. 2kg。

2.2.5防沙埋：我项目路线大部分段落与风向呈较小交角，对工程防沙较为有利，在挖方路基两侧预留3M宽积沙平台，两侧设置芦苇草方格和高立式芦苇栅栏。

结束语：由于沙害情况比较复杂，且影响因素较多，各种工程设施如设置不当，容易造成严重的沙害。因此，在设置防沙工程设施时，应先进行小规模试验，并及时总结经验，逐步推广应用，才能使工程措施真正起到作用。