草方格沙障在防风固沙中的应用

邓佳源，曲湘云

（中交四航局第一工程有限公司，广州510310）

1 引言

目前，我国防风固沙工程最主要的就是采用各种有效的技术手段降低气流中的含沙量，减慢表层风速，防止沙丘扩张，减少沙子造成的破坏。防风固沙最基础的方法就是设置沙障，从材料上分有：黏土沙障、栅栏沙障和草格栅沙障；从建设形式上分有：立式沙障、平铺沙障等。一般要根据设置环境现场的情况选择不同的沙障形式，来减少风沙的侵蚀，更好地起到防范风沙的作用。

2 草方格沙障的作用

2.1 对土壤进行改良

草方格沙障设置好1～2a 之后，沙障之间就会形成比较稳定的凹曲面，除了面对风向部分的沙障，其他部分一般可以避免被风侵蚀，但露在外面的部分草障经过日晒雨淋，会慢慢变黑腐化；正常情况下草方格沙障会维持4a～5a 的时间，此时部分被风侵蚀的沙障就需要进行补种，保证沙障的可持续性[1]。另外，此期间那些深埋在沙土中的麦草会随着时间的流逝慢慢腐烂，变成丰富的营养素和有机物，可以促进流沙中微生物的繁衍和成长，而伴随着微生物群落的加大，又进一步促进有机物的分解，为沙土中生长的各种植物提供更多、更营养的物质，从而形成一个良好的生态系统，使固沙的效果更加显著。

2.2 固水保湿的作用

草方格沙障可以吸收保留雨水，减缓沙土中水分蒸发的速度和概率。据测量，在流动的沙丘上种设了草方格以后，沙层2m 以内的湿度可上升2%～3%，沙土含水量有明显的改善，在草方格里栽种的各种固沙的植物，成活率较以前传统的种植方法有了极大的提高[2]。

2.3 防护作用

草方格沙障可增大地表的粗糙度，减缓气流贴近地表的流动速度，也就意味着同时减少了气流带动的沙土总量。以1m2草格沙障为例，粗糙度为流沙区的200 倍～400 倍，沙土输送率仅为流沙区的0.25%～1%，其内风速比流沙区减少25%。由此可见，草方格沙障对于风沙防护起到了极其重要的作用[3]。

3 草方格沙障在防风固沙中的应用

3.1 工程概况

本项目“G0711 线35 团至若羌段”位于新疆维吾尔自治区巴州境内，北邻尉犁县，南抵若羌县，与G218 线伴行。本标段线路起讫里程为K179+800～K272+213.27，线路长度为92.413m。本项目路基防护工程主要分固沙草方格、阻沙栅栏、浆砌片石护坡、护坡道、方格网护坡等。

3.2 草方格沙障制作

本项目草方格采用芦苇制作，方格尺寸1.0m×1.0m，插入土体15cm，外露20cm。

草方格制作步骤如下：（1）提前准备好必备的工具，如手套、芦苇、铁锹等，还要在沙地上预先画好正方形的边线，如图1 所示；（2）采购优质的长芦苇；（3）将充分碾压好的芦苇沿着画好的方格边线垂直方向码放，每个1m×1m 的草方格芦苇用量为1.2kg，用量少会降低草方格抵抗风沙的效果，用量多则会使芦苇容易发生倒伏现象，立不起来，从而影响抗沙能力；（4）用铁锹等工具，沿着方格的边线，踩压芦苇靠中间的位置，让芦苇的两头自动竖立起来，这样可以自然形成1 道屏障。踩压完成后，沙障两边的沙土要用工具拨到沙障的根部，让草方格沙障牢固地立在沙地上，真正起到固沙防风的作用。

图1 芦苇草方格护坡平面示意图

3.3 施工工艺流程

3.3.1 边坡修整

草方格施工前必须按设计图要求对路基、路堑边坡进行刷坡，确保边坡坡率符合设计要求。

边坡修整完成后进行施工放样，保证施工位置、宽度符合设计要求。

1）线路两侧植被覆盖度在10%～50%的半固定半流动沙丘，迎风侧方格沙障宽60m，下风侧宽50m；迎风侧设2 道阻沙栅栏，下风侧设1 道阻沙栅栏，阻沙栅栏间和到草方格的间距均为10m。

2）线路两侧沙丘完全裸露地段，当主导风向与线路夹角＞45°时，迎风侧方格沙障宽120m，下风侧方格沙障宽80m；当主导风向与线路夹角≤45°时，迎风侧方格沙障宽80m，下风侧方格沙障宽60m。同时，在迎风侧设两道阻沙栅栏，下风侧设1 道阻沙栅栏，阻沙栅栏间和到草方格的间距均为10m。

3.3.2 铺设方格网线、挖槽

根据设计对坡脚线、平台控制点等进行放样，并在坡面上挂线或石灰打线放出1m×1m 的正方形方格网，方格网与坡脚线的夹角为45°或135°。

用铁铣在地上沿着石灰线方向挖深15cm 的沟槽，保证条状草方格与主导风向垂直。

3.3.3 芦苇制备

根据JTG/T D31—2008《沙漠地区公路设计与施工指南》规定，芦苇应选择水生芦苇，无变色、霉变、有弹性。

用芦苇扎制草方格前需在其上洒水，使之湿润，提高其柔性，以免扎制时折断。芦苇在扎制前要碾压，目的是将管状的芦苇压劈，将其变为柔性材料。扎制前将芦苇切成70cm 长的一段，整齐堆放。

3.3.4 植入芦苇

沿草方格网线垂直方向平铺芦苇，并将芦苇中点置于线上。每个方格干芦苇用量（算2 个边）为1.2kg。

用平板铣（或其他不会切断芦苇的平头工具)在芦苇中部用力将其对折压入沙内15cm～20cm，拥砂扶直；出露高度15cm～20cm(偏差为±2cm)，顶部宽度5cm～6cm，再用脚将芦苇两侧的沙踩实，并用铁锨或刮沙板将中间的沙向芦苇向下刮一刮，使草方格提前形成碟形凹槽，有利于沙障内沙土稳定。

3.3.5 监理检查

草方格完成后人工进行初步线性调整，经项目部人员检查合格后，报监理抽查，合格后再进行下一道工序的施工。

草方格每布置2km 及时设置1m 宽防火隔离带，隔离带设置在地势相对低洼，且不应有易燃物的地方，隔离带上已有易燃物全部清除。

3.4 注意事项

在设置草方格（见图2）时要特别注意方向和规格。首先，就设置的方向而言，草方格沙障本身就是一种低立式的沙障，比较适合在风速快、风向复杂的地方设置；草方格沙障是由与主风方向垂直的主带加上与主风方向平行的副带相互交叉组合而成。其次，草方格沙障规模是根据风沙侵蚀程度、防护的目的、植物成活的环境等情况来综合确定的，可以设置成1m或2m 边长的正方形格子，一般1m 边长的草方格固沙的效果比较好。布置完主带以后，再布置与其垂直的副带，副带可以稍微薄一些，但一定要注意与主带之间的衔接，否则风大的时候，很容易出现缺口，降低固沙的效果。一般情况下，只要在沙丘迎风面的下半部分铺设草方格沙障即可，即当沙丘上半部分被风拉平以后，再铺设草方格会更好，但在对固定流沙有特殊要求时，就要全面铺设草方格沙障。在对落沙坡进行加固的时候，要先在顶部做一行行的方格，然后再依次往下延伸；或者先做好上下的副带，再从上到下做好水平的主带。在铺设的时候，一定要注意把沙障深扎在沙丘迎风面坡脚的地方，否则，沙障固沙带的外部边缘正对着风的吹袭，很容易被风侵蚀或者被沙土埋没。铺设沙障的时候，一定要尽量沿着沙丘的脊线，这样可方便作业人员运送沙障材料，节省时间。

图2 草方格布置图

4 结语

草方格沙障为人们战胜荒漠化和沙化提供了最有效的武器，那些成功的案例让人们看到了治理新疆土地荒漠化和沙土化的希望，也给了人们更大的信心。草方格对于新疆防风固沙、截留降水、减少水分蒸发、为沙土补充养分等方面有着不可替代的重要作用。虽然草方格固沙的成本比较高，所需花费的时间也较长，但效果极佳；也许在不久的将来，可以研发出成本低效果更好的防沙固沙方法，为治理中国甚至世界其他地区荒漠化和沙化做出更大的贡献。