風積沙路基施工處理技術

梅正杰

摘要：首先介紹了風積沙公路分布現狀，緊接著闡述了風積沙形成機理及特點，其次分析了風積沙對公路施工及運營的影響，結合實際案例，說明了風積沙對公路施工及運營的影響，最后基于風積沙防治方法的選擇和運用討論了風積沙道路施工控制要素，其主要內容為：施工前期準備，施工工藝及方法，控制要點，充分點明了風積沙道路運營及維護要點。

關鍵詞：風積沙;路基;公路工程;道路施工;風積沙公路

引言

隨著我國經濟與社會的快速發展，華北、西北地區的經濟發展也受到了重視。想要有效發展經濟，首先需要保證華北、西北公路交通系統的有效建立以及維護。華北、西北地區風沙較大，且多為風積沙，這些地方的公路交通系統建立以及維護有著一定難度。文章結合格爾木至老茫崖公路擴建工程實際情況，針對風積沙路基施工處理技術開展研究，具體情況如下：

1.風積沙公路分布現狀

風積沙公路主要分布在風積沙分布地區。風積沙，是指被風吹、積淀的沙層，主要分布在我國華北、西北地區，多見于沙漠、戈壁。戈壁、沙漠、黃土的分布主要是根據距離風源地的遠近進行判斷，三者的分布依次是戈壁、沙漠、黃土，戈壁是風力侵蝕搬運后，裸巖上留下粗大的礫石分布的地區;比粗大礫石小些的沙石吹得比戈壁區遠些，堆積成沙丘和沙垅，統稱沙漠。我國是沙漠比較多的國家之一，沙漠的總面積約130萬平方千米，約占全國土地面積的13%左右。其中比較大的沙漠有12處，主要為塔克拉瑪干沙漠、古爾班通古特沙漠、巴丹吉林沙漠等。我國的沙漠主要分布在新疆、內蒙古以及青海省。我國的戈壁灘主要分布在甘肅省中西部、內蒙古自治區西部、青海省北部和新疆自治區南部。所以，我國風積沙公路也主要分布在新疆、內蒙古、青海省以及甘肅省等地區。

2.風積沙形成機理及特點

關于風積沙的形成機制，一般認為是在干旱地區，一定能級的風速（稱為起沙風速）使沙源地的沙子開始起動，并隨著風向流動或搬遷，被搬移到大片平原地區堆積起來形成沙丘、沙地、沙堆和沙壟。起沙風速一般與沙粒的大小、地表特征等多種因素有關。沙漠形成的兩個主要因素就是干旱和風;加上人們濫伐森林樹木、破壞草原，令土地表面失去了植物的覆蓋，沙漠便因此而形成。

沙漠的形成，除了干旱氣候條件，以及濫伐森林樹木、破壞草原等人為條件外，還要有豐富的沙漠物質來源。我國沙漠地區的風積沙多來源于沉積物豐厚的內陸山間盆地和剝蝕高原面上的洼地和低平地上。

風積沙在沙漠的天然環境下內聚力幾乎為零，呈松散狀態，抗剪水平不高，普通鋼輪壓路機根本無法碾壓至規定的壓實度，很難在上面順利行駛。但是根據風積沙的實驗結果以及部分物理力學性質表明，風積沙路基沉降量小、水穩性好、沉降速度快、整體穩定性好，其是存在可以被利用的價值。

3.風積沙對公路施工及運營的影響

我國沙漠、戈壁灘等地區人煙稀少，筑路材料缺乏，所需的土、砂石料、水泥、瀝青、鋼材等主材料均需遠運。本著就地取材的原則，為降低工程造價，路基填筑往往會選擇使用風積沙為主的設計方案[1]。由于沙漠地帶特殊的氣候、地質狀況，使得沙漠公路的施工比一般氣候、地質條下的公路施工難度要大得多。

在發生沙塵暴期間，公路行車能見度低、視線差，行車速度受到限制，行車安全受到威脅;覆沙之后，路面構造深度降低，抗滑力下降，極易導致交通事故。如果是低等級公路，車流量不大，封路養護影響不大，如果是高等級公路，封閉交通損失就比較大。沙漠公路從設計時候的選線、斷面設計、路基路面設計、附屬設置等等都會預防風積沙掩蓋的病害[2]。

4.公路工程風積沙防治措施

4.1 設置防沙網以及防沙障

路線設計首要繞避移動沙丘區域和半固定沙丘區域，否則就要在路基兩側相當寬度（ 50～ 200m，上風口側要比下風側寬）設置防防沙網以及防沙障，例如格庫鐵路旁邊采用蘆葦草方格防沙障。為阻滯風沙流，切斷過路沙源，通過觀測公路積沙形成特點，在公路兩側30米處設置縱向防沙網，有效封堵沙流，避免形成路面積沙，或者重視對移動和半固定沙丘的防護。具體情況下圖1。

4.2 移除阻沙帶、降低公路兩側山體坡度

為了遏制流沙上路，使用人員可以將路塹積沙路段外側邊坡進行降坡處理，坡度降至1：4.8-1：5，清除路基路面原有積沙、爆破沙丘沙巖，為風沙流創造非堆積條件，使風沙流順利通過路面而不在路面及外側堆積，既不產生公路沙害，又降低清沙任務[3]。

半填半挖路基邊坡，無論是上風側路基還是下風側路基，均因挖方側風速降低多，沙粒首先在挖方側堆積，然后延伸至路面[4]。因此，路基邊坡設計時適當放緩邊坡，并將坡頂修成流線形，其中在挖方坡腳設積沙平臺。

4.3 植樹造林

青海省海西州相關政府部門積極推進在地下水豐富地區加強人工造林、封山（灘）育林（草），改良現有草場，種植中草藥及經濟作物，抓緊莊廓四旁植樹和義務植樹等措施，在其公路工程風積沙防治措施也可以將其有效運用其中。

4.4積沙清除

積沙清除工作需要結合當地氣象預報信息，管理工作人員需加大道路巡查力度。在特殊天氣以及氣候時，及時清理路面積沙，對重點路段、事故多發路段著重進行排查，消除沙阻隱患，發現隱患及時處理，全力保障道路安全暢通。不僅如此，需定期對風積沙進行清掃管理，不能等到關鍵時期才進行，一定要重視日常護理工作。

5.風積沙防治方法的選擇和運用

風積沙防治還可以在迎風面的適當距離和位置上使用阻沙材料，設置防沙網以及防沙障，減弱風沙流，降低近地區的風速，在一定的范圍內沉積沙粒，減輕其對公路負面影響，實現減少和阻止沙丘前移的施工目的[5]。設置防沙網以及防沙障施工便捷，能夠適應復雜的安裝環境，能夠承受較大范圍的變形，簡單維護后防護能力不降低。其往往在一些復雜地形使用。

阻沙帶的使用情況為：沙漠戈壁地區低路堤的邊坡可視路側地形、地勢情況而定，盡量采用緩坡或流線型的路基斷面，以使風沙流平順通過公路。路側防護工程可適當縮減。至于植被較好、風沙流較弱的地段，路基邊坡可適當陡一些。路塹邊坡、路塹斷面有一般式與敞開式兩種。淺路塹一般采用敞開式，深路塹一般采用一般式。考慮沙漠戈壁地區的風沙環境，深路塹邊坡坡頂變坡點處做成流線形，為便于養護時用人工或機械清除積沙，在坡腳處設置積沙平臺。

植樹造林適用于風積沙公路附近滿足植被或者植物生長環境。在初步設計中，往往會根據當地的沙害規律進行針對性干預，選擇路線和主導風向夾角較小的路線，適當抬高路基、基層，甚至為了防止其危害加劇，需要考慮沙漠的地形或者當地環境和植被，選擇當地材料做適當形式擋墻或者種植植物。其中種植植物則需要進一步考量水源等問題。

積沙清除適用于所有路段，但其往往需要較大的人力成本以及時間成本，其主要運用在日常管理以及應急工作處理中。

6.風積沙道路施工控制要素

6.1 施工前期準備

設計人員盡可能在實地全面勘查風積沙道路施工現場，結合當地風沙特點，基于《沙漠項目管理手冊》的基礎上，開展風積沙路基施工設計。路基斷面設計時，操作設計熱源必須考慮利于行風和風積沙輸送，將斷面設計得較為扁平（低填高+緩邊坡+無轉角+平齊式中間帶），在一定程度上減少風阻、減少風在路基上產生的紊流區域，從而盡量減少路面積沙。同時，在沙漠地區地下水較深，所以沿線需要打多眼機井，也可以根據當地的情況利用臨近的農牧業機井，以能滿足路基填筑用水[6]。

6.2施工處理

在滿足路線總體走向的前提下，盡可能減小路線走向與主導風向夾角：沙漠公路走向同主風向交角越接近90°，通過路基的氣流越不順暢，越容易產生積沙，路線和主風向小角度相交，利用有利地形布線的路段，配以防沙措施，一般不積沙或少積沙。在風沙地貌特別復雜，路線無法順應風沙運動方向的情況下，以宏觀總控制方向或路線基本走向為依據進行布線，能保持路線為最短距離[7]。

線位布設盡量避開風速較高的埡口等特殊地形：路線通過沙區迎風坡坡腳或平坦開闊地比較安全有利，該處風速和輸沙量都比較小，風蝕和沙埋情況較輕;若路線通過沙壟和埡口處，背風處沙埋和坡頂風蝕都很強烈，是產生沙害最嚴重的部位，因此應盡量避開風速較高的埡口等特殊地形[8]。沙漠戈壁限制條件較少，因此平縱面均可采用較高指標，但直線長度也不宜過長也不能太短，且要注意相鄰路段指標的均衡，對大半徑曲線可視為直線進行考慮。控制相鄰曲線半徑及偏角：為確保前后指標的均衡，相鄰曲線半徑控制在1.5倍范圍內，偏角盡量不小于10度[9]。優化縱面設計，保持合理路基高度，降低沙害威脅。縱面上盡量采用大半徑豎曲線：由于沙漠公路沿線開曠、交通量和橫向干擾少，實際行車速度遠大于設計速度;同時沙漠公路的路面浮沙、沙塵暴、單調景觀等影響行車安全，為保持良好視距，保證交通安全，縱面上盡量采用大半徑豎曲線。合理利用地形、盡量使路線縱面與風向協調，沙漠戈壁大風日數多，風速高，因此風向對行車環境有較大影響，當道路坡向與風向協調時風力可改善行車條件，反之則可能對行車帶來不利影響。因此，縱面設計時應結合線位選擇，合理利用地形，盡量使路線縱面與風向協調。

6.3 施工工藝及方法

基底清理測量放線→填料前基底清理碾壓→基底檢測-→拉運土方分層填筑→推土機攤土粗平→分格澆水→平地機整平→壓路機碾壓→質量檢測→下步工序施工。

挖方路基施工的施工工藝主要為：挖方前根據施工組織設計標出開挖線;挖方前要做好截水溝，并視土質情況做好防滲工作;風積沙開挖自上而下，分層挖棄，每層以1m左右為宜;根據路塹深度和縱向長度分別采取橫挖法、縱挖法和混合式開挖法。

沙基封層施工質量控制的施工工藝主要為：灰土封層施工前應提交石灰土有關試驗報告;路基施工放樣;對沙路基進行水墜，并碾壓平整;填土從一端或兩端同時向中間推進并平整;用壓路機靜壓兩遍，再用平地機按要求平整;每個工作面按100m劃分，保證灰土壓實及拌合質量;檢測含水率是否接近最佳含水率，否則要二次拌合及碾壓;測量平整后用膠輪壓路機封面。

6.4 控制要點

針對沙漠腹地施工存在的極端高溫天氣、沙塵暴等重大風險源，通過加強安全技術管理，制定落實加強防護用品配備、設置沙漠應急避難所、搭設專用遮陽棚、設置臨時醫療點、配置北斗人員機械應急管理系統等一系列有針對性的防范措施，落實安全生產責任制，規范現場安全管理，并結合大整改大反思自查自糾專項活動和建筑施工安全專項治理行動要求，扎實開展安全檢查和專項整治，嚴格按照五落實原則做好隱患整治，確保“平安工程”目標的實現[10]。

7.風積沙道路運營及維護要點（應寫與運營及維護相關的內容）

風季來臨前，做好人員、材料、機械設備的準備工作，一旦出現險情，可以迅速趕赴現場清除積沙[11]。每次大風過后，及時清除路面及公路兩側積沙，避免形成新的阻沙帶，從而危害公路。清除積沙后要盡快修補防護設施，切斷沙源防止重新積沙和二次積沙。清理后的積沙需要妥善處置，不可隨意丟棄在路邊，避免形成新的沙源。

8.結束語

綜上所述，風積沙路基施工在一定程度上可以滿足華北、西北地區的公路交通建設，保證公路交通建設的順利開展。相信在未來不久之后，一定可以基于實際情況，提高風積沙路基施工處理技術，延長公路交通使用壽命。

參考文獻

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