浅谈风积沙路基的防沙设计

李京利

(中交路桥技术有限公司)

1 总体设计原则

路基防沙设计应贯彻预防为主、防治结合的原则，自成体系。在路线方案确定后，风积沙路段路基设计应根据风沙运动特点，系统地考虑路基横断面、路基路面排水、路基主体防护、路侧防沙工程等各种因素，进行总体规划和设计，使之成为一个完善的体系，以求工程经济、合理，效果最佳。

2 调查与勘测

2.1 地形地貌

搜集区域内地形特点及路线位置附近微地形特点，从宏观上了解沿线风沙的分布范围、地貌特点、形态特征以及发展趋势。通过对风沙地貌调查和形态测量，确定风蚀洼地的长度、宽度、深度、轮廓以及排列方向;确定沙丘的相对高度、沙丘间距、排列方向、迎风坡和背风坡的长度、坡度、坡向、走向、沙丘表层结皮厚度及干沙层厚度;确定地表植被覆盖种类、高度以及生长状况等;确定地表组成物质的物理化学性质，如颗粒大小、矿物组成、结构、胶结物等。

2.2 沙源

通过调查沙漠周围地区山体的岩性、沙漠下覆地貌特征、剥蚀区和堆积区的地貌轮廓，圈定沙源的可能区域。查明下覆地层沉积物类型及岩性特征，利用各种天然剖面，分层描述其颜色、粒度、成分、结构及剥蚀面等，必要时进行简易勘探。

2.3 水文地质

针对不同地貌单元，查明地下水的存在形式、补给来源和季节变化情况，并重点调查:洪积扇的分布范围，含水层的岩性、厚度，地下水补给来源、运移规律、及潜水溢出带的位置;古河床的位置、形态、规模、埋藏深度及富水性等;现代河流两岸淡水层分布范围。

2.4 气象条件

气象条件包括气温、湿度、降水、积雪、风向、风速、能见度、沙面温度等，确定定时空气温度、最高最低温度、日温差与年温差的变化幅度;确定降水量、降水时间与降水种类及降水强度等;确定风向、风速及风的性质，明确起沙风的风速、风向与频率。

2.5 风沙运动

风沙运动观测可使用集沙仪及手持风速仪，在不同沙质地表和沙丘部位进行观测，获得起沙风速、风沙流结构特征、靠近地表气流层中沙粒移动的方向和数量、沙丘表面风沙流速度变化情况等资料。还应通过多次测量沙丘，掌握沙丘的移动方式、移动方向、移动速度以及移动规模。

3 防沙工程设计

3.1 固沙设计

3.1.1 覆盖物固沙

(1)柴草类覆盖沙面。可采用麦秸、稻草、棉秆、苏丹草、沙篙、野麻、芦苇或其他草类，以层铺形式覆盖沙面。层厚5 ～10 cm。或采用各种枝条、麦秸、稻草、棉秆、芦苇、艾友草等，扎成束把或纺织成芭块，以平铺形式覆盖沙面。也可挖取草皮，平铺或叠铺，覆盖沙面。

(2)土类覆盖沙面。可采用塑性指数大于7 黏性土覆盖沙面。厚度为2 ～10 cm。为增加抗冲蚀强度和避免干裂，可掺10% ～15%的沙或10% ～30%的砾石(体积比)。或采用打碎成5cm 的盐块，以平铺形式覆盖沙面，厚2 ～10 cm。也可以平铺或格状形式覆盖沙面，厚2 ～10 cm。后者先用10 cm 以上的卵石在路基边坡上做成1.0 m×1.0 m 或2 m×2 m 的方格，并与路肩边缘成45°，再在格内铺粒径较小的砾石。

3.1.2 沙障固沙

采用矮立式工程沙障，也称为固沙方格或条带状沙障。矮立式沙障一般为防护工程中的主体，其材料有各种枝条、麦秸、稻草、棉秆、芦苇、友友草、苏丹草等;土工沙袋和土工格室;也可以采用塑料方格或瓦楞板方格等。沙障的外露高度以5 ～20 cm 为宜。可采用立式植人或扎成束后平放并固定。固沙方格规格有多种，一般路基两侧的固沙带以1.0 m×1.0 m 为宜，路基边坡以1.0 m×0.5 m 为宜，在丘顶强烈风蚀部位也应采用1.0 m×0.5 m 规格。在主导风向明显或风向单一的流沙地区导风向垂直，可采用条带状沙障，沙障走向必须与主导风向垂直，间距不小于0.8 m。

3.1.3 化学固沙

化学固沙是用化学合成材料均匀喷洒沙面，使之形成固结层。材料主要有乳化原油、乳化沥青、高分子聚合物等。化学固沙所形成的沙面结皮易破裂或被风掀起，故宜与其他机械固沙措施、生物固沙措施相结合(镶嵌)，以形成更加稳固的体系。

3.1.4 生物固沙

生物固沙即为采用种植植物的方式，固定沙地表层，防止起沙。固沙植物应以根系发达、耐早、耐盐碱、耐贫痔、耐风沙、固沙能力强，发芽迅速的当地植物为主。引进植物应进行引种试验。

3.2 阻沙设计

阻沙沙障设置在防护带外围，主要用于阻挡外侧来沙，并将沙丘的前移运动转化为较弱的风沙流。阻沙措施方法很多，各有优缺点及一定的使用条件，设计时可依据当地的自然状况(包括风况、风沙流强度等)、材料来源与品质、施工条件、管养水平与难易程度、经济费用等选择不同的阻沙沙障。在风力较大的地区，靠立桩支撑而直立的沙障，应加密立桩，并应将立桩钉人而不是埋入沙中，且楔入深度应不小于50 cm。阻沙沙障的外露高度以1.2 ～1.5 m 为宜，柴草类及尼龙网的固定立桩埋入深度在沙地上一般为40 ～50 cm。固定立桩两侧宜用垂直于栅栏平面与立桩呈45°左右夹角的牵引铁丝拉紧。两道阻沙沙障的间距以栅栏高度的10 ～15 倍为宜，不应大于所防御沙丘的最大尺寸。

3.3 输沙设计

输沙措施虽可大幅度节约成本，但其限制因素较多，且在考虑不周时反倒容易引起更加严重的沙害，因此在采用时一定要慎重。输沙设计应采用低路堤，路堤高度0. 5 ～1.0 m。输沙式路基断面，路基边坡缓于1∶4，路肩边缘均为流线型。应修筑路旁平整带，将路基两侧20 ～50 m 范围内的凸出物整平，并用固沙材料封固。有取土坑的，可将坑修成有利于输沙的弧形浅槽。

4 结 语

风积沙对路基的危害是多种多样的，路基的防沙设计也受到多重因素的制约，应该在防沙设计中详细考虑各种影响因素，综合确定因地制宜、行之有效的防沙设计，将风沙的危害降低到最小，以减少公路后期维护成本，保证公路运营安全。

［1］ 中华人民共和国行业标准. 公路路基设计规范(JTG D30－2004)［S］.87－88.

［2］ 中交第二公路勘察设计研究院有限公司. 公路设计手册—路基［M］.北京:人民交通出版社，2001:476－477.

［3］ 李嘉.公路设计百问［M］. 北京:人民交通出版社，2009:88－89.