王延濤

摘 要：文章通過(guò)對(duì)三莎高速項(xiàng)目的研究，提出了防沙治沙主要思路和防沙治沙技術(shù)措施。最終得出了解決路基施工存在問(wèn)題的方案。希望對(duì)今后的相關(guān)工程建設(shè)有所幫助。

關(guān)鍵詞：沙漠公路；防風(fēng)沙；治沙固沙；措施

1 工程概況

三莎高速項(xiàng)目地處葉爾羌河和喀什噶爾河沖積平原，路線經(jīng)過(guò)區(qū)域?yàn)閺V闊平坦、海拔1120-1250米的農(nóng)田區(qū)、荒漠區(qū)、沙漠區(qū)、村莊巖性多為粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂、細(xì)砂、黏土，沿線地下水位較高，一般為1～3米。地層以沖積及風(fēng)積為主，沖積層以粉砂與粉質(zhì)粘土或粘土粉砂互層狀沉積，密實(shí)程度較好，但部分地段由于地下水位較高，受地下水長(zhǎng)期浸泡影響，土體性能較差，呈現(xiàn)軟弱土的性狀；風(fēng)積地貌主要為粉砂及細(xì)砂層，表層沉積，土體大部分未有效固結(jié)，較為松散，在很多段落由于鹽脹作用，地表一定深度呈現(xiàn)蓬松狀，地層壓縮性大，工程地質(zhì)條件差，全線均為鹽漬土，部分屬于軟弱土。

2 研究背景

本項(xiàng)目有幾處位于沙漠地段，路線兩側(cè)的風(fēng)積沙粒徑較小。位于沙漠地段路線區(qū)域砂多風(fēng)大，風(fēng)向以東南風(fēng)為主，東風(fēng)為次，年平均風(fēng)速1.6-1.9米/秒，一年中以4-8月風(fēng)力最大，風(fēng)速大于17米/秒的天氣年平均13-30天，沙塵暴及揚(yáng)塵天氣在4-6月份最為常見(jiàn)。

根據(jù)中國(guó)科學(xué)院在莎車對(duì)塔克拉瑪干沙漠的觀測(cè)得知：起動(dòng)臨界風(fēng)速與沙粒粒徑關(guān)系密切，如表1：

經(jīng)過(guò)勘察，路線兩側(cè)的風(fēng)積沙粒徑較小，沙粒的粒徑分布見(jiàn)表2：

因此，只需要風(fēng)速>5.6米/秒即可造成風(fēng)沙移動(dòng)對(duì)公路的危害主要表現(xiàn)為風(fēng)沙上路掩埋路基，或?qū)蔑L(fēng)積沙填筑的路基造成侵蝕作用，本區(qū)域風(fēng)速>5.6米/秒的大風(fēng)天氣是很常見(jiàn)的，因此風(fēng)沙對(duì)公路的危害較為明顯，易對(duì)路基造成風(fēng)沙上路基侵蝕的危害。所以對(duì)風(fēng)沙上路的病害我們要重點(diǎn)防治，其中沙埋是風(fēng)積沙對(duì)路基破壞的主要形式。

3 防沙治沙主要思路分析

為進(jìn)一步保證項(xiàng)目路基路面施工的安全性，且基本上不受到沙丘前移所帶來(lái)的影響，要在路段沿線布置一定的防風(fēng)帶，這樣不僅能夠發(fā)揮防風(fēng)作用，還能阻礙風(fēng)沙的侵蝕。為此，對(duì)于公路防沙治沙工作而言，要在保證公路通行暢通的前提下，采用生物固沙相關(guān)措施，逐漸恢復(fù)公路沿線的生態(tài)環(huán)境，保證其平衡性。與此同時(shí)，要將化學(xué)固沙方法作為輔助手段，開(kāi)展全面防沙治療工程。

4 防沙治沙技術(shù)措施分析

本項(xiàng)目防沙治沙綜合措施為工程治沙、植物防沙相結(jié)合，并采取相應(yīng)的固沙技術(shù)措施。其中，要將工程防沙作為核心措施，其他輔助措施提供幫助，形成相對(duì)完善的綜合性治理系統(tǒng)。一般情況下，風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)具有移動(dòng)性特征，這種情況下，本工程路段一年四季均可形成風(fēng)沙危害，對(duì)沿線公路造成明顯影響。

（1）“四帶一體”防護(hù)路基。本項(xiàng)目在工程實(shí)體中設(shè)置保護(hù)帶、防風(fēng)固沙帶、平整帶及中央分隔帶，“四帶一體”防風(fēng)固沙體系降低風(fēng)速，削弱了風(fēng)沙流運(yùn)動(dòng)軌跡；緊密村莊樹(shù)林帶與稀疏村莊樹(shù)林帶的科學(xué)營(yíng)造，改變了風(fēng)力方向，降低了沙流速度；路塹坡腳積沙平臺(tái)，邊坡戈壁料包邊土，人工沙障、三維植被固土網(wǎng)格防護(hù)等措施的實(shí)施保證了防沙效果。路線與風(fēng)向大部分段落都成較小交角相交，對(duì)工程防沙較為有利。在流動(dòng)、半流動(dòng)沙丘地段，適當(dāng)提高路基高度，放緩邊坡，以加大風(fēng)速；對(duì)于挖方路基采用敞開(kāi)式路基斷面。

（2）合理設(shè)置路基邊坡。路堤的填方邊坡坡度，根據(jù)路基填料的物理力學(xué)性質(zhì)、氣候條件、填土高度以及基地的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件確定。

5 路基施工存在問(wèn)題及解決方案

風(fēng)積沙路基施工存在的主要問(wèn)題及其解決辦法：

5.1 風(fēng)積沙問(wèn)題

對(duì)于風(fēng)積沙路段施工而言，其核心在于灑水問(wèn)題。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為若存在灑水不當(dāng)現(xiàn)象，則會(huì)對(duì)風(fēng)積沙施工本身的效率及質(zhì)量產(chǎn)生很大制約。例如，在施工過(guò)程中，若存在灑水不均勻現(xiàn)象，或出現(xiàn)灑水不徹底，則可導(dǎo)致風(fēng)積沙施工壓實(shí)度不夠。因此，要格外重視風(fēng)積沙灑水施工的技巧，例如針對(duì)路基灑水而言，需采用分格方式，保證灑水的均勻性，并保證其及時(shí)性和穩(wěn)定性。

5.2 污染問(wèn)題

在對(duì)風(fēng)積沙運(yùn)輸時(shí)，施工過(guò)程常會(huì)發(fā)生風(fēng)積沙移動(dòng)現(xiàn)象，或被風(fēng)吹起，引起污染。因此，在操作時(shí)，要采用噸位比較大型的自卸汽車，對(duì)風(fēng)積沙實(shí)施運(yùn)輸。注意要保證自卸汽車性能的穩(wěn)定性，并保證其狀車廂封閉狀態(tài)處于正常情況。這樣一來(lái)，可有效避免漏沙。為避免施工時(shí)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的揚(yáng)沙情況，要在保證風(fēng)積沙灑水效果的前提下，對(duì)施工便道進(jìn)行濕潤(rùn)處理，從而有效緩解污染。針對(duì)失水比較嚴(yán)重的風(fēng)積沙路基，要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)水。施工現(xiàn)場(chǎng)要做好相應(yīng)規(guī)劃，避免出現(xiàn)亂挖現(xiàn)象，從而做到集中取土，減少對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的破壞作用。

5.3 陷車問(wèn)題

在對(duì)第2層之上的風(fēng)積沙開(kāi)展施工過(guò)程中，鑒于風(fēng)積沙結(jié)構(gòu)本身穩(wěn)定性較差，若其表面水分大量流失，則會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的翻沙現(xiàn)象。這種情況不僅會(huì)增加運(yùn)料車陷車現(xiàn)象，還會(huì)明顯增加安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)安全施工帶來(lái)較大影響。

防止風(fēng)積沙陷車方法：

（1）在包邊礫石土的兩端修筑上下車道，車輛從壓實(shí)包邊礫石土上通過(guò)，卸料后直行出去，所卸的料采用推土機(jī)推料攤鋪。

（2）在風(fēng)積沙路基通行前對(duì)風(fēng)積沙灑水濕潤(rùn)，針對(duì)車輛駛上路基坡道，要用礫石土對(duì)其進(jìn)行修筑。同時(shí)，要嚴(yán)格對(duì)坡道方向進(jìn)行明確，一般情況下與倒車方向相符，這樣安排能夠?yàn)檫\(yùn)料車倒檔駛?cè)胩峁┍憷麠l件，從而減少運(yùn)料車掉頭，并且有效避免車體在風(fēng)積沙上停車，控制陷車現(xiàn)象。

5.4 滲水問(wèn)題

在對(duì)風(fēng)積沙路基結(jié)構(gòu)開(kāi)展填筑時(shí)，一般情況下，若到達(dá)一定高度，且結(jié)構(gòu)域高出施工便道時(shí)，路基內(nèi)部水分可逐漸滲出邊坡，這是因?yàn)樗w自身的重力作用，同時(shí)上層也會(huì)對(duì)其造成一定壓力，這時(shí)水便會(huì)直接流到施工便道上，從而增加邊坡坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。且長(zhǎng)期被水浸泡，容易損壞施工便道，對(duì)整體施工及物料運(yùn)送帶來(lái)較大影響。要解決滲水造成的不利情況發(fā)生，第一要對(duì)風(fēng)積沙灑水量進(jìn)行科學(xué)合理的控制，盡量避免盲目灑水或大量灑水。第二，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)滲水進(jìn)行處理，采用一定排水方法，及時(shí)有效的將水分引流出去，從而保證施工便道的安全性能，并對(duì)路基坡腳產(chǎn)生較大保護(hù)作用。為此，可在施工便道上直接挖設(shè)一條淺溝，不影響交通且能排水。

6 質(zhì)量保證措施

功能帶設(shè)置，包括積沙平臺(tái)、草方網(wǎng)格、防沙障。在此基礎(chǔ)上，保證路側(cè)防沙系統(tǒng)的功能，將公路作為主要軸線，以邊坡作為出發(fā)點(diǎn)，由內(nèi)至外構(gòu)筑新型防沙帶。根據(jù)次序，分別為積沙帶、固沙帶及阻沙帶。

（1）積沙帶，設(shè)置3m積沙平臺(tái)，具有阻沙功能，還可作為體系維護(hù)的通道和臨時(shí)的交通便道，積沙平臺(tái)由5cm厚C30水泥砼預(yù)制板組成。砼預(yù)制板施工時(shí)每隔4米設(shè)置一道伸縮縫，縫寬為1cm，伸縮縫用聚氯乙烯膠泥和瀝青油氈板填塞，水泥砼采用抗硫酸鹽水泥。

（2）固沙帶，設(shè)置草方網(wǎng)格。草方格沙障是一種防風(fēng)固沙，涵養(yǎng)水分的治沙方法，草方格沙障是用麥草，稻草，蘆葦?shù)炔牧显沙煞礁駹畹陌腚[蔽式的沙障。本項(xiàng)目部采用蘆葦草方網(wǎng)格作為固沙帶。具體設(shè)置方法：先在沙丘迎風(fēng)坡橫對(duì)主風(fēng)方向劃線，沿線平鋪蘆葦，以蘆葦為材料，草方格蘆葦用量為1.2kg/每格。路基兩側(cè)各設(shè)置50米，其作用一是截留上風(fēng)向來(lái)沙，二是控制就地起沙，三是保護(hù)植物生長(zhǎng)。

（3）阻沙帶，設(shè)置蘆葦防沙障。

蘆葦防沙障：沙區(qū)群眾把沙障統(tǒng)稱為“風(fēng)墻”，蘆葦防沙障是用麥草、稻草、蘆葦?shù)炔牧?，在流?dòng)沙丘上扎設(shè)成擋風(fēng)墻，以削弱風(fēng)力的侵蝕。

a.蘆葦防沙障防風(fēng)固沙機(jī)理及主要作用分析

新型蘆葦防沙障設(shè)置完成后，若氣流、風(fēng)沙直接侵襲沙障，根據(jù)相關(guān)觀察，可在附近產(chǎn)生一定的渦旋，在此基礎(chǔ)上，也會(huì)合并出現(xiàn)一定的積沙現(xiàn)象。在蝕積的作用下，形成蝕積平衡洼面。而對(duì)于方格沙障而言，人們親切的將其稱呼為“風(fēng)墻”，此種沙障不僅取材方便，同時(shí)能夠?qū)⑵湓O(shè)置為方格狀擋風(fēng)墻，能夠有效緩解風(fēng)沙的侵蝕作用。

b.草方格沙障植護(hù)技術(shù)分析

采用稻草、麥秸草等材料，設(shè)置草方格沙障。布置前，要在其材料表面上灑上一定量水，保證其結(jié)構(gòu)的濕潤(rùn)性，目的在于更好的強(qiáng)化稻草、麥秸草自身的柔性，從而避免設(shè)置時(shí)出現(xiàn)折斷現(xiàn)象。對(duì)于蘆葦材料而言，在綁扎前，要對(duì)其進(jìn)行充分碾壓，從而使其管狀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，增加其柔韌性。我項(xiàng)目部在固沙帶外側(cè)15米開(kāi)外設(shè)置高立式蘆葦柵欄，阻止風(fēng)沙進(jìn)入高速公路界內(nèi)。柵欄蘆葦用量為2.0kg/每延米，柵欄為空隙率30%的疏透型蘆葦柵欄，葦排中間設(shè)兩排葦腰，并固定于每3米間距一根的200米長(zhǎng)木棍上（釘入100cm，外露100cm），木棍直徑為10cm。

c.草方格沙障對(duì)植物的影響

草方格沙障的固沙措施能增大地表的粗糙度，有效降低地表的風(fēng)速，而無(wú)草方格固定的地面則處于風(fēng)蝕狀態(tài)。

在草方格形成的風(fēng)積環(huán)境條件下，細(xì)粒沙物質(zhì)能夠?qū)⒙湓谏潮砻娴闹参锓N子埋積起來(lái)，便于植物種子的萌發(fā)生長(zhǎng)。草方格中細(xì)粒物質(zhì)增多，使沙面緊實(shí)，能夠?qū)⒁归g空氣中凝結(jié)水分和微弱的降水蓄積在沙層表面，不至于很快下滲到沙層的下部，一定程度上為淺根性的先鋒植物種的生長(zhǎng)提供了短暫的水分供應(yīng)。

細(xì)粒物質(zhì)中多含有碳酸鈣、二氧化硅和鹽份，它們能溶解于水中并下滲，毛細(xì)作用可以將其帶到沙表面，失水后將細(xì)粒物質(zhì)膠結(jié)在一起，硬化而形成沙面結(jié)皮；草方格表層鹽分含量明顯比次表層高。

隨著植物在草方格中定居生長(zhǎng)和進(jìn)一步的演化，沙面趨向固定，生物結(jié)皮的厚度、硬度增大，有機(jī)質(zhì)逐漸在沙層中積累。雖然有機(jī)質(zhì)含量很低，但隨時(shí)間變化成正比，表層的含量明顯比次表層高。

原始背景植被覆蓋不同，影響植物種源和植物的定居速度。

d.草方格沙障對(duì)沙的影響

草方格沙障的固沙措施能增大地表的粗糙度，有效降低地表的風(fēng)速，而無(wú)草方格固定的地面則處于風(fēng)蝕狀態(tài)。

在草方格形成的風(fēng)積環(huán)境條件下，細(xì)粒沙物質(zhì)能夠?qū)⒙湓谏潮砻娴闹参锓N子埋積起來(lái)，便于植物種子的萌發(fā)生長(zhǎng)；草方格中細(xì)粒物質(zhì)增多，使沙面緊實(shí)，能夠?qū)⒁归g空氣中凝結(jié)水分和微弱的降水蓄積在沙層表面，不至于很快下滲到沙層的下部，一定程度上為淺根性的先鋒植物種的生長(zhǎng)提供了短暫的水分供應(yīng)。

細(xì)粒物質(zhì)中多含有碳酸鈣、二氧化硅和鹽分它們能溶解于水中并下滲，毛細(xì)作用可以將其帶到沙表面，失水后將細(xì)粒物質(zhì)膠結(jié)在一起，硬化而形成沙面結(jié)皮；草方格表層鹽分含量明顯比次表層高。

隨著植物在草方格中定居生長(zhǎng)和進(jìn)一步的演化，沙面趨向固定，生物結(jié)皮的厚度、硬度增大，有機(jī)質(zhì)逐漸在沙層中積累。雖然有機(jī)質(zhì)含量很低，但與時(shí)間變化成正比，表層的含量明顯比次表層高。

7 預(yù)計(jì)成效及適宜推廣區(qū)

（1）成效：省道215三岔口——莎車高速公路的興建將進(jìn)一步改善喀什地區(qū)的交通狀況，大幅提升公路運(yùn)輸能力，增強(qiáng)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的保障和支撐能力，將有利于推動(dòng)喀什南部經(jīng)濟(jì)發(fā)展，加快各族人民群眾脫貧致富步伐和維護(hù)邊防穩(wěn)固和社會(huì)安定。

針對(duì)高速公路路段較長(zhǎng)，區(qū)域較多等特征，應(yīng)逐漸減少人工對(duì)高速公路防沙防風(fēng)工程施工的參與力度，提高人工與機(jī)械化相結(jié)合的綠化應(yīng)用管理模式，選擇專業(yè)性較強(qiáng)，資質(zhì)較高的施工單位對(duì)綠化帶進(jìn)行管理，提高經(jīng)濟(jì)效益，減少維修費(fèi)用。

（2）適宜推廣區(qū)。我國(guó)現(xiàn)有的高速公路防風(fēng)防沙相關(guān)工作，對(duì)相關(guān)專業(yè)知識(shí)與職業(yè)素養(yǎng)的要求較高，在借鑒成功案例時(shí)，要注重植被生長(zhǎng)條件及主要養(yǎng)護(hù)方式，從而減少養(yǎng)護(hù)難度。由于每種防風(fēng)防沙治理?xiàng)l件存在明顯差異，面臨的危害也是不同的。要對(duì)防沙防風(fēng)問(wèn)題強(qiáng)化自身的認(rèn)知，從而達(dá)到滿意的預(yù)防效果。由于高速公路路段較長(zhǎng)，跨越地區(qū)較多，各地區(qū)地形地貌，氣候環(huán)境，土壤成分，自然生長(zhǎng)環(huán)境等不同，也加大高速公路風(fēng)沙防治施工的難度。上述防風(fēng)防沙工程施工技術(shù)適用于大部分沙漠、沙漠腹地公路生物防沙，同時(shí)適宜在需要開(kāi)展綠化處理的地區(qū)。

8 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)一系列防護(hù)措施，路基未出現(xiàn)積沙，達(dá)到了設(shè)計(jì)及使用效果。該路于2016年10月通過(guò)驗(yàn)收。結(jié)合以往其他高速公路、鐵路路基防沙治沙的經(jīng)驗(yàn)，沙漠區(qū)防沙治沙是一個(gè)長(zhǎng)期而復(fù)雜的過(guò)程，宜根據(jù)所在地沙害的具體情況，分階段、分重點(diǎn)的進(jìn)行調(diào)整防沙措施，以有效的防止風(fēng)沙對(duì)路基的危害，達(dá)到人與自然和諧共處的良好效果。