轮台至民丰沙漠公路设计

菲力敦

摘 要：轮台至民丰公路是我国首条沙漠公路，该公路的建设与投入使用解决了流动性强、颗粒细沙漠地区长距离公路建设的难题，具有较高的学术价值，为沙漠公路修筑及改造奠定了技术基出。本文结合轮台至民丰沙漠公路改造项目的地形地貌，对沙漠地区公路路基路面设计进行分析，并对沙漠地区公路沙害的防护治理措施进行探讨。

关键词：沙漠公路 路基路面设计 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

轮台至民丰沙漠公路位于新疆维吾尔自治区境内，是新疆首条在流动沙漠区域中修建的公路，北部始于轮南，南至沙漠南端的民丰县。K2-K12段延线沙漠为新月形沙丘和沙丘链，还存在复合型沙垄、淤积平地和水蚀洼地。K12-K32段存在大型风蚀洼地，具有密集沙垄和沙丘链、复合新月形沙丘链等。K32-K77段是稀疏的沙垄、沙丘、穹状复合沙丘等，公路总里程为522公里，支线从塔中镇延伸到且末县，呈现出Y字型[1]。自沙漠公路通车以后，极大地缩短了两地物资运输的距离，提高了物资运输效率，促进了两地经济的发展，也为游客进入沙漠进行探险提供了条件。沙漠公路路基宽度为10米，沥青路面宽度为7米，为强基薄面路面结构方式，采取了沙基振动干压实工艺修建路基，并利用土工布对沙基进行巩固，公路附近设置有芦苇防护栏，建立起方格防沙体系。

2 沙漠地区公路路基路面设计与施工要点

2.1 断纵面设计

在K2-K12区段，以多填少挖作为设计原则，将多数纵坡坡度控制在1%以下，纵向高度结合公路延线两侧50米宽度的沙丘均高来确定。K12-K32公路区段，将最大纵坡控制在4.25%左右，纵向高度以公路沿线两侧50米沙丘均高来进行确定。K32-K77公路段，最大纵坡设置在4.5%，部分纵坡值低于1.5%，纵向高度按照公路延线两侧50米宽度沙丘均高来确定[2]。

为保证在沙漠区域顺利开展公路建设，保证路基高度设计的科学性、合理性，将路堤高度控制在20-50厘米，边坡比控制在1：10-1：3左右最为合适，路堑深度设置不可以太深，可以减少公路工程土方工程量，防止沙害对公路造成影响。深度应该控制在15米左右，边坡最大控制在1：2以下，坡度应该适度放缓。由于沙漠区域缺少水源和砂石材料，沙质呈现出松散状态，无法进行有效进行压实处理，与砂石材料建立起结构层存在着较大的困难，这给公路路面结构设计带来很大的困难。

通过大量的实践和摸索，由于塔克拉玛克沙漠沙质密实度和强度都比较高，具有很好的整体稳定性。可以将沙与砂石相互间填加合理的材料进行隔断，可以充分发挥出沙漠沙性能特点，保证沙漠沙地基的承载能力[3]。在对沙漠公路进行设计时，需要结合不同区段的地形、地质特点、气象条件等多方面因素，设置多种路面结构型式，对不同的路段进行实践和探索，确定最为合理的路面结构方式，轮台至民丰的沙漠公路路基采用标准断面结构，具体见图1所示。

2.2 路基土方施工

为保证施工顺利进行，选用了推土机、平地机、压路机等施工设备。路基采取推筑施工的方式，利用推土机、铲运机对路基进行初步地压实处理，铺设完天然砂砾基层以后，利用平地机、重型压路机等进行再次压实，严格按照路基施工规范要求进行施工。由于沙漠表面较为松软，不可直接应用自卸车辆进行施工材料的运输，需要修建运输材料的便道，但由于沙漠的流动性比较大，开辟的便道容易被掩埋，后期的维修成本比较高。

2.3 路基施工操作要点

2.3.1 施工放样

受到沙漠区域风沙流动因素的影响，勘察设计控制桩会出现掩埋、移位和倾斜等问题，还会受到野生动物的破坏。在沙基施工作业以前，需在结合设计图纸在施工作业现场将控制桩进行恢复，结合地形采用切实有效的固定方法，根据设计高程算出需要填挖的高度，再按着复核以后的控制点，对开挖边线和沙基边线进行控制。

2.3.2 推筑沙基

路堤填筑有水平和竖向两种方法，水平分层是根据沙基放样宽度，每层填筑起30-50厘米，采用施工机械根据路堤横断面宽度推砌成型。分层填筑的方法可以保证沙土地基得到有效压实。竖直填筑，是沿着设计路线纵向逐步填筑施工，在沙丘高差大等特殊路段可以采用该方法，路堤应该一次填筑成型，尽可能采用从下层竖向填筑，上层采用水平填筑的作业方法。如果填土段高度超过3米，沙基兩侧需要加宽0.5-1米，并留出足够的风蚀宽度，可以更好地保证施工机械作业，提高沙基整体移稳定性。

路堑开挖可以结合实际情况采取合理的开挖方法，弃土需要推到下风侧地势低洼部位，开挖深度超过2米的路堑两侧需要加宽1-1.5米，避免风沙移动和侵蚀使沙基积沙过多。

2.3.3 初压、整型

推筑起一层沙基以后，利用推土机沿着路线纵向整平，碾压次数控制在3-4遍。利用装载机根据测量放样标高和宽度值来进地调平整型，建立起沙基的轮廓。再据施工图要求的路基宽度、拱度和高程 ，利用平地机对沙基进行精平，并形成路拱后对表面进行整平。

3 沙漠地区公路沙害的防护治理措施

在沙漠公路建设早期，在公路路基两侧设置40-60米宽的方格网和防沙墙，通过人工绿化的方式进行养护。间隔4公里设置水井，用于对附近2公里绿化区域进行供水，采取滴灌绿化技术可以取得很好的浇灌效果。对改善公路附近区域生态环境发挥着很好的作用。

3.1 公路沙害形式预测

沙漠风季在每年的3-4月份，空气中刮起的浮沙会使空气能见度降低，过往车辆无法以较快的速度行驶，流动性的沙粒直径在0.06-0.22毫米，当风速超过每秒4米时会在公路附近形成风流沙，如果在公路路基产生大量堆积，会严重影响公路的正常使用。因为沙漠风向无法确定，会在公路中形成阻挡路段，产生风积沙。风积沙量如果太多，会在公路表层形成一定的厚度的砂堆，对公路交通带来安全隐患。沙漠公路施工过程中，需要结合不同区段的地形和环境特点，确定合理的公路路径，并设置缓坡路堤，可以避免风积沙对公路路基产生的危害[4]。

沙丘每年可以移动10-15米，如果在大风气象条件下，离沙漠公路近的沙丘就会不断移动并埋压公路路基，在进行公路施工应该在路基主导风向上风口侧对沙丘进行防护。公路施工经过大沙丘时，在风力条件较大的情况下，堆积沙数量过大会将公路完全淹没，应该在施工期间做好防护措施，在风季过后再进行施工。如果施工段为大沙山，施工路线应该在凹地区段通过，这样可以降低路基挖方的工程量，有利于对施工成本进行控制。

3.2 公路沙害防护

3.2.1 草方格防护

该种防沙方法不具备较强的边坡的防护能力，需要在路肩上增设防护装置。芦苇草方格可以使用4-6年，3年后的破损率会高达到26%，4年破损率可达到41%。公路工程项目施工工期在2年，施工期间不需对芦苇草进行补栽。而工期超过3年的公路项目，一般情况下会有30%的方格需要进行补栽，应该在设计时考虑防护体系维护费用。也可以采取棉杆靶子草方格的方式进行防护，该种防护材料在新疆南疆地区容易采购，施工作业更为方便。

可将草方格设置在路基两侧或边坡进行防沙，在上风口沿着公路60-80米区间内设置草方格，下风口沿着公路30-50米区间进行设置。草方格防沙设置为1米的方格网，边坡草方格可以设置为10.5米的方格网。

3.2.2 高立式沙障防沙栏

结合轮台至民丰公路的实际情况，结合草方格固沙和乳化沥青固沙方法，公路两侧15-20米区间采用红柳、梭梭树等植被进行防护，利用滴灌系统来补充水分。植物的外侧设置为草方格固沙方式，可以起到很好的固沙效果。高立沙障采用芦苇立式栅栏和高立阻沙栅栏两种方式。采取输导防沙的方法，如果路基高度在50厘米以下，可以在路基两侧进行输导防沙，设置合理的缓坡来保证风沙能顺利通过，将坡度设置在1：5-1：10范围内。针对沙害严重的公路区段，可在上风侧进行阻沙，防护宽度设置在150米左右。

4 结语

轮台至民丰沙漠公路自1995建成通车以来，经过二十多年的使用，沥青表面虽然部分出现老化现象，还存在着一些路面裂缝，路基的整体性能还保持稳定状态，路面还保持着较好的平整度。在沙漠公路两侧设置的风沙防护体系和滴灌绿化，对防沙固沙起到了很好的作用，有效地抑止了风沙对沙漠公路的侵害，可以为其它沙漠公路建设和防护设计提供参考[5]。随着沙漠公路的建成，极大地促进了新疆维吾尔自治区的开发和建设，将沙漠的南北交通完全打通，为百姓出行带来很大的便利，促进行了新疆维吾尔自治区南北两地经济快速发展，具有很好的社会效益。利用沙漠沙作为路基材料，可以降低施工成本，利用綠色滴灌技术可以对实现大范围的绿化，可以对沙漠环境和气候进行一定程度的改善，起到很好的防沙固沙效果。

参考文献：

[1]孙久畅. 新疆沙漠公路防沙设施的改进[J]. 人民交通，2019（04）：64-65.

[2]李斌. 浅析沙漠地区公路设计要点——以闫（地拉图）迎（水桥）公路为例[J]. 智能城市，2019，5（12）：42-43.

[3]张帅，丁国栋，高广磊，赵媛媛，于明含，包岩峰，王春媛. 风沙区公路防积沙的新型防护栏研究[J]. 北京林业大学学报，2018，40（02）：90-97.

[4]王莹.风沙地区公路设计浅析[J]. 北方交通，2018（03）：90-93+98.

[5]刘刚，高海男. 沙漠地区公路风沙病害分析及处治措施研究[J].公路，2018，63（04）：57-59.