沙漠公路背后的工程智慧

朱少鹏

2017年7月15日，京新高速公路内蒙古临河至白疙瘩段、甘肃白疙瘩至明水段和新疆明水至哈密段三个路段同时通车，这标志着G7京新高速公路在6年艰苦卓绝的建设之后，终于全线开通。京新高速公路是世界上穿越沙漠距离最长的高速公路。这条横跨东西的高速公路大通道于2012年9月动工，从北京出发，经过河北、山西、内蒙古、甘肃和新疆的广袤区域，直达乌鲁木齐。它的建成串联起五省一市，使北京至乌鲁木齐的里程缩短近1300千米。

京新高速公路新通車的三个路段大多位于戈壁、荒漠地区，自然条件恶劣，沿途干旱缺水。在如此恶劣的建设环境下，建设者们是怎样开辟出一条沙漠天路的？其中又凝聚了建设者多少攻坚克难的智慧？

就地取材，公路与风景兼得

京新高速公路临河段始于内蒙古巴彦淖尔市。巴彦淖尔市素有“塞上江南”的美誉，境内大小湖泊有300多个，独特的北国风光会让你联想到《敕勒歌》中的描写：“敕勒川，阴山下，天似穹庐，笼盖四野。天苍苍，野茫茫，风吹草低见牛羊。”在这样的地方建造高速，不应该是一片坦途吗？

巴彦淖尔市的草原湿地

与京新高速公路沙漠段的极度缺水相反，在巴彦淖尔建路的难题恰恰是“水太多”。河套平原的地下水位太高，只要稍往地下挖上1米，说不定就能挖出水来。可想而知，在这样松软的地面上建造的公路，很快就会塌陷。为了让公路的地基足够硬实，建设者们首先用井底打水的方法，把地下水水位降低。而且抽出来的水并没有浪费，有一部分水还回到了路基里，成为了风积沙填料的帮手，助力打造致密的地基。

风积沙和地下水的完美结合解决了在巴彦淖尔建造高速公路的难题。取走了风积沙的地方，由于地下水水位高，往往稍微再往下挖就能形成新的湖泊，开发成旅游景点还能集聚不少的人气。这样一箭双雕的就地取材方式，是不是巧妙得令人称赞？

因地制宜，

风沙宜疏不宜堵

修建京新高速公路所在的沙漠地区风沙大，常常会出现沙尘暴，甚至会有流动沙丘。如果不采取有效的措施，新建造的公路往往用不了多久就会被沙子掩埋。从长远来看，沙生植物是保证公路不被风沙“埋葬”的绿色屏障，但植物的生长期长，绿色屏障的建成绝非一朝一夕之功。在沙生植物成林之前，建设者必须设计出一整套防风沙方案，确保沙漠公路的安全。

沙漠公路上的沙尘暴

从路线选择上看，公路建设要尽量绕过移动沙丘、垭口、坡顶或背风坡的坡底等地质不稳定、风力大、容易被埋的区域，要选择平坦开阔的地区或者迎风坡的坡脚处。京新高速公路的建设并没有深入沙漠腹地，而是尽量选择了戈壁和沙漠边缘，并注意避开流沙。此外，假如公路的走向和盛行风向垂直，公路对风的阻碍作用较大，通过公路的气流不畅，就容易导致风沙在公路上堆积。因此，公路的建造方向应尽量和当地的盛行风向呈一个小的夹角。

另外，公路建设还需要考虑边坡的设计。沙漠公路穿过凹陷的沙谷，要确保风沙不会堆积，这就需要将边坡设计得具有疏导风沙的能力。在沙漠地区，既然无法完全防止沙子吹来，那么只要保证这些沙子会再被吹走，公路就不会有积沙。此外，在坡脚处还需要设置积沙平台，让实在无法被吹走的沙子优先堆积在平台上，以便定期养护时进行机械除沙。

多管齐下，让沙子不再“好动”

除了防风沙之外，公路两旁的固沙对于沙漠公路来说也极其重要。沙漠公路两边应当设有相当宽度的防护带，从根本上防止公路附近的扬沙和流沙。而为了让这些“好动”的沙子抱团扎根，工程师们也动足了脑筋。

沙障固沙是沙漠公路最普遍的固沙方法。除了一般沙漠公路常用的方格状芦苇或柴草沙障，京新高速公路还大量采用鳍状防沙袋，通过用网格布局进行防风固沙。这种特别的设计不仅能将沙子束缚在沙袋形成的网格中，还能减缓风速。在鳍状防沙袋网格的外围还铺设了立式沙障和阻沙堤，这样的设计能使固沙效能更加全面。

此外，用新型材料作为黏合剂，将松散的沙子粘在一起，沙子就会变得“老实”了。化学固沙只要用机械或车辆喷洒固沙剂即可，在条件恶劣的沙漠里，这种方法简单有效。不过，固沙剂成本高昂，只适用于条件最为恶劣的路段，并且固沙剂必须无毒，不能破坏生态，不能阻碍沙生植物的生长。不要忘了，无论是沙障固沙还是化学固沙，最终都是要为生物固沙创造条件，让路边茁壮成长的植物逐渐成为永久的天然风沙屏障。

生态建设，让绿洲闪亮登场

京新高速公路穿越的既有无人区，也有动植物等生态资源异常丰富的地区，更有生态环境极其脆弱的敏感区域。在建设京新高速公路这条“大动脉”时，建设者始终把保护生态环境作为建设工作的重中之重。

在修筑施工便道时，建设者主动避让胡杨林，绕开梭梭、骆驼刺、白刺等植被较为繁茂的区域，以减少地表扰动和植被损坏范围。京新高速新疆明水至哈密段是国家一级野生动物蒙古野驴的生活区域，还经常有黄羊、狼等野生动物出现。为保护野生动物迁徙，施工路段专门设计了14处动物穿越通道，沿线还设置了野生动物饮水区域。为方便高速沿线两侧骆驼、羊群的迁徙，建设者还架设了通道桥涵400余座，环保隔离栅300多千米。

同时，修建沙漠公路还可以提供一个改善沿线生态的契机。

在松散的沙丘上，植物是无法生根固定的，但由于固沙手段的运用，固沙带内变得适合沙生植物生根。此外，由于建造公路，人们带来了水，也带来了有机养料，而且公路运行后，无论是物资保障还是道路养护，甚至是行车本身，都会不间断地在公路沿线进行水和养料的配给，这必然会给沿线的植物带来益处。在完全自然的状态下无法支持植物生存的区域，因为定期的道路养护，沙生植物得以生长，区域内由此便可以容纳更多的植物乃至形成人造绿洲，开启良性的生态循环。

一条“大动脉”，穿越了各种地质和气候条件截然不同的区域，包括一些几乎是人类禁区的恶劣路段。这项工程壮举背后，不但有建设者的汗水，更有他们综合地质、气候、水文、生物、力学、结构、化学等诸多学科，攻克工程难题的智慧！

Tips 风积沙

风积沙是沙漠里的沙子被风吹到附近的平原上，而后沉积下来形成的一层沙土。它的特点是颗粒极细，含水量极低，非常松散。奇特的是，风积沙一旦遇到适量的水，就会变得非常密实，完全可以作为路基的填料，为路基加固。内蒙古地区临近沙漠，有非常丰富的风积沙资源，获取风积沙可谓是就地取材。endprint