菲力敦

摘 要：輪臺(tái)至民豐公路是我國(guó)首條沙漠公路，該公路的建設(shè)與投入使用解決了流動(dòng)性強(qiáng)、顆粒細(xì)沙漠地區(qū)長(zhǎng)距離公路建設(shè)的難題，具有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值，為沙漠公路修筑及改造奠定了技術(shù)基出。本文結(jié)合輪臺(tái)至民豐沙漠公路改造項(xiàng)目的地形地貌，對(duì)沙漠地區(qū)公路路基路面設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并對(duì)沙漠地區(qū)公路沙害的防護(hù)治理措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：沙漠公路 路基路面設(shè)計(jì) 防沙固沙

Design of Desert Highway from Luntai to Minfeng

Fei Lidun

Abstract：The Luntai-Minfeng highway is the first desert highway in China. The construction and use of this highway solves the problem of long-distance highway construction in desert areas with strong mobility and fine particles. It has high academic value and construction of the highway has laid the technological foundation for highway construction in desert areas. Based on the topography and landform of the desert highway reconstruction project from Luntai to Minfeng， this paper analyzes the roadbed and pavement design of highways in desert areas， and discusses the prevention and control measures of highway sand damage in desert areas.

Key words：desert highway， roadbed and pavement design， sand prevention and sand fixation

1 引言

輪臺(tái)至民豐沙漠公路位于新疆維吾爾自治區(qū)境內(nèi)，是新疆首條在流動(dòng)沙漠區(qū)域中修建的公路，北部始于輪南，南至沙漠南端的民豐縣。K2-K12段延線沙漠為新月形沙丘和沙丘鏈，還存在復(fù)合型沙壟、淤積平地和水蝕洼地。K12-K32段存在大型風(fēng)蝕洼地，具有密集沙壟和沙丘鏈、復(fù)合新月形沙丘鏈等。K32-K77段是稀疏的沙壟、沙丘、穹狀復(fù)合沙丘等，公路總里程為522公里，支線從塔中鎮(zhèn)延伸到且末縣，呈現(xiàn)出Y字型[1]。自沙漠公路通車(chē)以后，極大地縮短了兩地物資運(yùn)輸?shù)木嚯x，提高了物資運(yùn)輸效率，促進(jìn)了兩地經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也為游客進(jìn)入沙漠進(jìn)行探險(xiǎn)提供了條件。沙漠公路路基寬度為10米，瀝青路面寬度為7米，為強(qiáng)基薄面路面結(jié)構(gòu)方式，采取了沙基振動(dòng)干壓實(shí)工藝修建路基，并利用土工布對(duì)沙基進(jìn)行鞏固，公路附近設(shè)置有蘆葦防護(hù)欄，建立起方格防沙體系。

2 沙漠地區(qū)公路路基路面設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)

2.1 斷縱面設(shè)計(jì)

在K2-K12區(qū)段，以多填少挖作為設(shè)計(jì)原則，將多數(shù)縱坡坡度控制在1%以下，縱向高度結(jié)合公路延線兩側(cè)50米寬度的沙丘均高來(lái)確定。K12-K32公路區(qū)段，將最大縱坡控制在4.25%左右，縱向高度以公路沿線兩側(cè)50米沙丘均高來(lái)進(jìn)行確定。K32-K77公路段，最大縱坡設(shè)置在4.5%，部分縱坡值低于1.5%，縱向高度按照公路延線兩側(cè)50米寬度沙丘均高來(lái)確定[2]。

為保證在沙漠區(qū)域順利開(kāi)展公路建設(shè)，保證路基高度設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性，將路堤高度控制在20-50厘米，邊坡比控制在1：10-1：3左右最為合適，路塹深度設(shè)置不可以太深，可以減少公路工程土方工程量，防止沙害對(duì)公路造成影響。深度應(yīng)該控制在15米左右，邊坡最大控制在1：2以下，坡度應(yīng)該適度放緩。由于沙漠區(qū)域缺少水源和砂石材料，沙質(zhì)呈現(xiàn)出松散狀態(tài)，無(wú)法進(jìn)行有效進(jìn)行壓實(shí)處理，與砂石材料建立起結(jié)構(gòu)層存在著較大的困難，這給公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的困難。

通過(guò)大量的實(shí)踐和摸索，由于塔克拉瑪克沙漠沙質(zhì)密實(shí)度和強(qiáng)度都比較高，具有很好的整體穩(wěn)定性?？梢詫⑸撑c砂石相互間填加合理的材料進(jìn)行隔斷，可以充分發(fā)揮出沙漠沙性能特點(diǎn)，保證沙漠沙地基的承載能力[3]。在對(duì)沙漠公路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合不同區(qū)段的地形、地質(zhì)特點(diǎn)、氣象條件等多方面因素，設(shè)置多種路面結(jié)構(gòu)型式，對(duì)不同的路段進(jìn)行實(shí)踐和探索，確定最為合理的路面結(jié)構(gòu)方式，輪臺(tái)至民豐的沙漠公路路基采用標(biāo)準(zhǔn)斷面結(jié)構(gòu)，具體見(jiàn)圖1所示。

2.2 路基土方施工

為保證施工順利進(jìn)行，選用了推土機(jī)、平地機(jī)、壓路機(jī)等施工設(shè)備。路基采取推筑施工的方式，利用推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)對(duì)路基進(jìn)行初步地壓實(shí)處理，鋪設(shè)完天然砂礫基層以后，利用平地機(jī)、重型壓路機(jī)等進(jìn)行再次壓實(shí)，嚴(yán)格按照路基施工規(guī)范要求進(jìn)行施工。由于沙漠表面較為松軟，不可直接應(yīng)用自卸車(chē)輛進(jìn)行施工材料的運(yùn)輸，需要修建運(yùn)輸材料的便道，但由于沙漠的流動(dòng)性比較大，開(kāi)辟的便道容易被掩埋，后期的維修成本比較高。

2.3 路基施工操作要點(diǎn)

2.3.1 施工放樣

受到沙漠區(qū)域風(fēng)沙流動(dòng)因素的影響，勘察設(shè)計(jì)控制樁會(huì)出現(xiàn)掩埋、移位和傾斜等問(wèn)題，還會(huì)受到野生動(dòng)物的破壞。在沙基施工作業(yè)以前，需在結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谑┕ぷ鳂I(yè)現(xiàn)場(chǎng)將控制樁進(jìn)行恢復(fù)，結(jié)合地形采用切實(shí)有效的固定方法，根據(jù)設(shè)計(jì)高程算出需要填挖的高度，再按著復(fù)核以后的控制點(diǎn)，對(duì)開(kāi)挖邊線和沙基邊線進(jìn)行控制。

2.3.2 推筑沙基

路堤填筑有水平和豎向兩種方法，水平分層是根據(jù)沙基放樣寬度，每層填筑起30-50厘米，采用施工機(jī)械根據(jù)路堤橫斷面寬度推砌成型。分層填筑的方法可以保證沙土地基得到有效壓實(shí)。豎直填筑，是沿著設(shè)計(jì)路線縱向逐步填筑施工，在沙丘高差大等特殊路段可以采用該方法，路堤應(yīng)該一次填筑成型，盡可能采用從下層豎向填筑，上層采用水平填筑的作業(yè)方法。如果填土段高度超過(guò)3米，沙基兩側(cè)需要加寬0.5-1米，并留出足夠的風(fēng)蝕寬度，可以更好地保證施工機(jī)械作業(yè)，提高沙基整體移穩(wěn)定性。

路塹開(kāi)挖可以結(jié)合實(shí)際情況采取合理的開(kāi)挖方法，棄土需要推到下風(fēng)側(cè)地勢(shì)低洼部位，開(kāi)挖深度超過(guò)2米的路塹兩側(cè)需要加寬1-1.5米，避免風(fēng)沙移動(dòng)和侵蝕使沙基積沙過(guò)多。

2.3.3 初壓、整型

推筑起一層沙基以后，利用推土機(jī)沿著路線縱向整平，碾壓次數(shù)控制在3-4遍。利用裝載機(jī)根據(jù)測(cè)量放樣標(biāo)高和寬度值來(lái)進(jìn)地調(diào)平整型，建立起沙基的輪廓。再據(jù)施工圖要求的路基寬度、拱度和高程 ，利用平地機(jī)對(duì)沙基進(jìn)行精平，并形成路拱后對(duì)表面進(jìn)行整平。

3 沙漠地區(qū)公路沙害的防護(hù)治理措施

在沙漠公路建設(shè)早期，在公路路基兩側(cè)設(shè)置40-60米寬的方格網(wǎng)和防沙墻，通過(guò)人工綠化的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。間隔4公里設(shè)置水井，用于對(duì)附近2公里綠化區(qū)域進(jìn)行供水，采取滴灌綠化技術(shù)可以取得很好的澆灌效果。對(duì)改善公路附近區(qū)域生態(tài)環(huán)境發(fā)揮著很好的作用。

3.1 公路沙害形式預(yù)測(cè)

沙漠風(fēng)季在每年的3-4月份，空氣中刮起的浮沙會(huì)使空氣能見(jiàn)度降低，過(guò)往車(chē)輛無(wú)法以較快的速度行駛，流動(dòng)性的沙粒直徑在0.06-0.22毫米，當(dāng)風(fēng)速超過(guò)每秒4米時(shí)會(huì)在公路附近形成風(fēng)流沙，如果在公路路基產(chǎn)生大量堆積，會(huì)嚴(yán)重影響公路的正常使用。因?yàn)樯衬L(fēng)向無(wú)法確定，會(huì)在公路中形成阻擋路段，產(chǎn)生風(fēng)積沙。風(fēng)積沙量如果太多，會(huì)在公路表層形成一定的厚度的砂堆，對(duì)公路交通帶來(lái)安全隱患。沙漠公路施工過(guò)程中，需要結(jié)合不同區(qū)段的地形和環(huán)境特點(diǎn)，確定合理的公路路徑，并設(shè)置緩坡路堤，可以避免風(fēng)積沙對(duì)公路路基產(chǎn)生的危害[4]。

沙丘每年可以移動(dòng)10-15米，如果在大風(fēng)氣象條件下，離沙漠公路近的沙丘就會(huì)不斷移動(dòng)并埋壓公路路基，在進(jìn)行公路施工應(yīng)該在路基主導(dǎo)風(fēng)向上風(fēng)口側(cè)對(duì)沙丘進(jìn)行防護(hù)。公路施工經(jīng)過(guò)大沙丘時(shí)，在風(fēng)力條件較大的情況下，堆積沙數(shù)量過(guò)大會(huì)將公路完全淹沒(méi)，應(yīng)該在施工期間做好防護(hù)措施，在風(fēng)季過(guò)后再進(jìn)行施工。如果施工段為大沙山，施工路線應(yīng)該在凹地區(qū)段通過(guò)，這樣可以降低路基挖方的工程量，有利于對(duì)施工成本進(jìn)行控制。

3.2 公路沙害防護(hù)

3.2.1 草方格防護(hù)

該種防沙方法不具備較強(qiáng)的邊坡的防護(hù)能力，需要在路肩上增設(shè)防護(hù)裝置。蘆葦草方格可以使用4-6年，3年后的破損率會(huì)高達(dá)到26%，4年破損率可達(dá)到41%。公路工程項(xiàng)目施工工期在2年，施工期間不需對(duì)蘆葦草進(jìn)行補(bǔ)栽。而工期超過(guò)3年的公路項(xiàng)目，一般情況下會(huì)有30%的方格需要進(jìn)行補(bǔ)栽，應(yīng)該在設(shè)計(jì)時(shí)考慮防護(hù)體系維護(hù)費(fèi)用。也可以采取棉桿靶子草方格的方式進(jìn)行防護(hù)，該種防護(hù)材料在新疆南疆地區(qū)容易采購(gòu)，施工作業(yè)更為方便。

可將草方格設(shè)置在路基兩側(cè)或邊坡進(jìn)行防沙，在上風(fēng)口沿著公路60-80米區(qū)間內(nèi)設(shè)置草方格，下風(fēng)口沿著公路30-50米區(qū)間進(jìn)行設(shè)置。草方格防沙設(shè)置為1米的方格網(wǎng)，邊坡草方格可以設(shè)置為10.5米的方格網(wǎng)。

3.2.2 高立式沙障防沙欄

結(jié)合輪臺(tái)至民豐公路的實(shí)際情況，結(jié)合草方格固沙和乳化瀝青固沙方法，公路兩側(cè)15-20米區(qū)間采用紅柳、梭梭樹(shù)等植被進(jìn)行防護(hù)，利用滴灌系統(tǒng)來(lái)補(bǔ)充水分。植物的外側(cè)設(shè)置為草方格固沙方式，可以起到很好的固沙效果。高立沙障采用蘆葦立式柵欄和高立阻沙柵欄兩種方式。采取輸導(dǎo)防沙的方法，如果路基高度在50厘米以下，可以在路基兩側(cè)進(jìn)行輸導(dǎo)防沙，設(shè)置合理的緩坡來(lái)保證風(fēng)沙能順利通過(guò)，將坡度設(shè)置在1：5-1：10范圍內(nèi)。針對(duì)沙害嚴(yán)重的公路區(qū)段，可在上風(fēng)側(cè)進(jìn)行阻沙，防護(hù)寬度設(shè)置在150米左右。

4 結(jié)語(yǔ)

輪臺(tái)至民豐沙漠公路自1995建成通車(chē)以來(lái)，經(jīng)過(guò)二十多年的使用，瀝青表面雖然部分出現(xiàn)老化現(xiàn)象，還存在著一些路面裂縫，路基的整體性能還保持穩(wěn)定狀態(tài)，路面還保持著較好的平整度。在沙漠公路兩側(cè)設(shè)置的風(fēng)沙防護(hù)體系和滴灌綠化，對(duì)防沙固沙起到了很好的作用，有效地抑止了風(fēng)沙對(duì)沙漠公路的侵害，可以為其它沙漠公路建設(shè)和防護(hù)設(shè)計(jì)提供參考[5]。隨著沙漠公路的建成，極大地促進(jìn)了新疆維吾爾自治區(qū)的開(kāi)發(fā)和建設(shè)，將沙漠的南北交通完全打通，為百姓出行帶來(lái)很大的便利，促進(jìn)行了新疆維吾爾自治區(qū)南北兩地經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，具有很好的社會(huì)效益。利用沙漠沙作為路基材料，可以降低施工成本，利用綠色滴灌技術(shù)可以對(duì)實(shí)現(xiàn)大范圍的綠化，可以對(duì)沙漠環(huán)境和氣候進(jìn)行一定程度的改善，起到很好的防沙固沙效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫久暢. 新疆沙漠公路防沙設(shè)施的改進(jìn)[J]. 人民交通，2019（04）：64-65.

[2]李斌. 淺析沙漠地區(qū)公路設(shè)計(jì)要點(diǎn)——以閆（地拉圖）迎（水橋）公路為例[J]. 智能城市，2019，5（12）：42-43.

[3]張帥，丁國(guó)棟，高廣磊，趙媛媛，于明含，包巖峰，王春媛. 風(fēng)沙區(qū)公路防積沙的新型防護(hù)欄研究[J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，40（02）：90-97.

[4]王瑩.風(fēng)沙地區(qū)公路設(shè)計(jì)淺析[J]. 北方交通，2018（03）：90-93+98.

[5]劉剛，高海男. 沙漠地區(qū)公路風(fēng)沙病害分析及處治措施研究[J].公路，2018，63（04）：57-59.