公路防护工程风积沙防治技术研究

罗文功

(新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830006)

1 风沙灾害特征、成因及常见的防护方法

1.1 风沙灾害特征及成因

风沙灾害对公路工程的影响主要表现为风蚀作用和风积作用，其中以风积作用为主，常形成道路掩埋和局部路段中断交通现象，危害较为严重。

(1)风蚀作用

风蚀是指地面上风沙的侵蚀作用，即：在公路风吹沙灾害防护中，公路结构(边坡、路肩、边沟坡面等)受到强风吹蚀造成的破坏。公路结构的破坏强度随着气流的速度、气流含沙不饱和度及构筑物对气流的不适应程度成正相关关系。

(2)风积作用

风积是指风沙在一定条件下，由风的强度和风向等因素导致的风中携带泥沙在道路上形成积聚和堆积，主要包括两种形式：①沙丘掩埋道路，此类沙害较为严重，但除极端地形地貌条件外此类沙害较为少见；②片状或舌状沙丘形成，主要表现为过境风沙造成的局部积聚现象。

风沙灾害形成因素主要包括：沙源、地质地形和风力因素等，其中风力和沙源为主要因素，在各种因素的相互协同制约下，往往形成较为严重的风沙囤积和破坏现象。

1.2 风沙灾害常见防护方法

根据不同的风积沙形式及危害程度，可以采取路基封固、人工障碍物及构筑物防护等不同的防护形式；根据风积沙的危害程度，还可以因地制宜进一步形成针对性防治方案，从而达到有效防护风积沙的最终目的。

当前工程中常见的风积沙路基防护类型主要包括：路基方格网防护、防沙障、路侧草方格防护和挡风板防护等，各防护类型针对性强，防护效果较好，在广大工程项目防沙治理中效果良好。

2 风积沙防护工程实例

2.1 过境公路风积沙方格网治理方案

新疆G315线洛浦至墨玉项目途径多处风积沙路段，沿线沙害较为严重。在沙源、地质地形和风力因素的促使下，公路沿线多形成大面积风沙堆积成丘，公路掩埋较为严重，难以治理。其中，对风积沙影响较大的因素为风力条件，介于项目为沙漠边缘过境公路，地理位置和地形条件为固定因素不可更改，也导致了沿线沙源条件丰富且地形固定。

项目区风向以偏西风为主，平原区最大风速14～22 m/s，瞬间最大风速28 m/s。在多重条件的促使下，沿线风积沙丘形态上多为平行新月形沙丘链，走向多呈南北向，间距120～170 m左右，沙丘高度在4～12 m，迎风面坡度在12°～13°，背风面坡度在21°～25°，该区域沙丘表面无植被或少植被，且在风力作用下，易发生顺风向移动，属于流动沙丘。

根据沙丘的形态和沙害的规模及治理难度综合考虑，采用方格网防护方案对沿线进行治理，以形成稳定的路基边坡防护。

(1)方格网设计

本项目方案方格网采用C30水泥混凝土预制块砌筑，M10砂浆勾缝，方格尺寸为1.0 m×1.0 m。路基边坡方格网护坡须达到路基压实度，经刷坡后方可进行施工作业。

(2)防护效果

方格网可有效增大边坡对坡面风沙的阻力，从而降低坡面风力和携沙能力，使大量泥沙无法携带至公路表面形成风蚀和风积沙危害。

对照临近公路G217线的高效方格网防护工程，发现G315线公路沿线防护效果同样较好，沙害得到一定的有效控制，风沙段落防护适用性好。

G315线K2414+110～K2496+740区间主要采用方格网路基防护方法，配合砾类土包边施工工艺，极大缓解了沿线约58 km路基风积沙及风蚀边坡灾害。同时施工工艺操作简易使用，相比其他防治工艺，节省巨大工程开支，经济性良好。

2.2 沙漠公路风积沙处置方案

新疆境内民丰县沙漠公路改造工程多处位于沙漠路段，沿线沙害较为严重，且易发生风蚀啃边危害，故公路主线K0+000～K17+813段为防止路面发生啃边、风蚀等病害在路面边缘设置了路牙石结构。沙漠公路路段沙源丰富，地形较为平坦，风力作用成为沙害主导因素，且路基施工技术也成为风积沙形成因素之一。

本项目主线K0+000～K17+600段位于塔克拉玛干沙漠南部边缘，风沙活动较强烈，对公路沙害类型主要为路基、路面风蚀和路基、路面的风积沙掩埋。根据项目区自然地理环境、沙害防治重点和沙漠区现有植被条件等多重因素考虑，采用草方格搭配拦沙栅栏方案进行防护。

(1)草方格及防沙栅栏防护工程设计

草方格尺寸采用1.0m×1.0m，主风向侧(路基左侧)设草方格60 m，次风向侧设40 m，主风向侧设三道防沙栅栏，次风向侧设两道防沙栅栏；防沙栅栏之间间距及防沙栅栏至草方格间距控制在8～15 m，可根据沙丘位置、状态适当调整，不应破坏地表原有植被。

(2)防治效果

民丰县沙漠公路项目后期防护效果较好，不仅使沿线风蚀和风积沙危害得到了有效控制，而且高效运用了当地植被和地理环境特点，对环境破坏较小，从项目理念“不破坏就是最大的保护”方面出发，使草方格搭配防沙栅栏方案发挥了高效的防护效果。

沙漠公路主线17.813 km风积沙灾害在“草方格搭配防沙栅栏防护工程”治理下收效较好，且使沿线地形得到草方格植被有效控制，在一定程度上也形成了较为优美的沙漠景观现象；风积沙路段通过土样采样和针对性的施工工艺，使本项目沙漠公路风积沙防护方案更具针对性和适用性，后期防护效果较好，同时节约了风积沙重复破坏的修复费用，工程经济性强。

介于疆内沙漠公路建设工程不可避免穿越沙漠路段，草方格搭配防沙栅栏方案可在后续沙漠公路项目改扩建和新建中进行推广，使沙漠公路路段风沙灾害得到较好控制。

3 结 论

(1)公路工程风沙灾害可以分为风蚀和风积沙，防护类型主要包括：路基封固防护、人工障碍物防护和人工构造物及人为改变地形防护方法三种类型。公路工程风沙灾害防护可根据沙源、地质地形、风力条件和沙害危害程度等多个方面因地制宜设置适用于当地的防护方案，以达到较优的防护效果。

(2)通过风积沙防护工程实例进行防护方案设计，发现戈壁过境公路具备沙源较为丰富、地形呈微丘起伏状、风力较强的特点，可通过公路路基方格网防护方案进行防治，实践证明后期防护效果较好；沙漠公路同样具备沙源丰富、地形平坦和风力强的特点，通过针对性草方格搭配防沙栅栏方案进行防治设计，防治效果良好。方格网方案及草方格搭配防沙栅栏方案在实践中防护效果良好，可在今后防护工程中在疆内进行推广。