沙漠地區(qū)草方格網(wǎng)防固沙應(yīng)用環(huán)境保護期刊論文

來源：職稱那點事作者：qifan時間：2013-05-07 10:09

　　摘要：在世界上，我國的公路總里程已經(jīng)名列前茅，施工經(jīng)驗也已經(jīng)非常豐富。但在沙漠地區(qū)公路施工的經(jīng)驗還比較少。本文通過對尼日爾沙漠地區(qū)公路施工過程中風(fēng)沙對公路的危害及應(yīng)用草方格網(wǎng)防固沙措施的研究，探討如何利用草方格網(wǎng)進行防沙固沙，為國內(nèi)沙漠公路施工施工積累一定的施工經(jīng)驗。

　　關(guān)鍵詞：沙害,草方格網(wǎng),防沙固沙

　　1.工程概況

　　尼日爾石油公路工程全長200km，是從迪法~恩吉格米~乍得邊境的公路，是尼日爾國家公路網(wǎng)的重要組成部分。其中迪法~恩吉格米路段全長130km，70年代由加拿大公司建設(shè)，病害嚴重，面層瀝青已完全老化，開裂、龜裂、凹陷變形等結(jié)構(gòu)性破損病害均已發(fā)生，沿線大部分路面脫落，路面寬度90%不足3.0m，需要進行老路改建;恩吉格米到乍得邊境道路是一條通過沙漠的新建道路，道路全長55km，此路段沙害嚴重，需要進行防沙固沙,以減少風(fēng)沙對公路的危害，保證過往司乘人員安全。另外15km是城市道路。本文結(jié)合尼日爾沙漠公路施工實例,介紹利用如何利用草方格網(wǎng)進行防沙固沙.

　　2.風(fēng)沙對公路的危害

　　1)風(fēng)蝕

　　風(fēng)蝕包括吹蝕和磨蝕兩種作用，眾所周知，沙漠地區(qū)自然條件的一個重要特征是風(fēng)大沙多，而修筑的路基又往往是就地取材的沙土，缺乏粘性，易于松散，受到風(fēng)力作用，沙粒很容易被風(fēng)吹走，產(chǎn)生路基吹蝕，或因風(fēng)沙流中的沙粒不斷沖基路基、路面，發(fā)生磨蝕，倘若地表徑流侵蝕路基而使之具有流痕或孔穴時，風(fēng)沙流尚能鉆入孔穴內(nèi)旋磨，以致將沙填路基的路肩部分或路面下土基掏空，造成塌陷，路基風(fēng)蝕主要集中表現(xiàn)在突起的迎風(fēng)部位上，風(fēng)蝕狀況隨路基型式與風(fēng)向(風(fēng)力、風(fēng)速)的不同而異。

　?、?路堤風(fēng)蝕

　　多發(fā)生在迎風(fēng)路肩和邊坡上部，特別是高路堤風(fēng)蝕最為嚴重，常常形成上陡下緩、坎坷不平的風(fēng)蝕坡面，一般風(fēng)蝕量為十幾厘米，最大可達數(shù)十厘米，整個路肩可被風(fēng)蝕殆盡，不僅增加養(yǎng)護上維修幫補工程方量，而且由于風(fēng)蝕后減窄路基寬度，嚴重影響行車安全。

　?、?路塹風(fēng)蝕

　　以邊坡和塹頂為嚴重。當主導(dǎo)風(fēng)向與線路平行時，兩側(cè)坡面常被風(fēng)蝕成犁溝狀，溝深可達20cm以上，線路與主導(dǎo)風(fēng)向垂直時，塹頂形成渾圓狀或不規(guī)則形狀，迎風(fēng)坡面常風(fēng)蝕呈犬牙狀，或成袋形渦穴，被風(fēng)蝕的沙土塌落于塹內(nèi)，堵塞公路。

　　2)沙埋

　　沙埋是沙漠地區(qū)公路的主要沙害形式，公路沙埋按其積沙形式，可分為片狀積沙、舌狀積沙和堆狀積沙三種基本形式。

　?、?片狀積沙

　　現(xiàn)場觀察積沙范圍大，往往積沙整片相連，沿路面綿延數(shù)十米至數(shù)百米，甚至可達數(shù)公里，沙子堆積過程一般先在路堤迎風(fēng)一側(cè)路肩，或下風(fēng)順邊坡和路肩(當下風(fēng)側(cè)有微地形起伏時)開始，然后逐漸向路中心擴展，使整個路面沙埋，片狀積沙厚度較小，一般為10-20cm，最大厚度可超過30cm，這種沙害在形成初期對行車影響雖不大，但給養(yǎng)護造成困難，因消除積沙需要花費大量的人力物力，可是若不及時清除，積沙日益增厚，也能嚴重影響交通，甚至阻斷汽車通行。

　　⑵ 舌狀積沙

　　這種沙害掩埋地段不長，為數(shù)米至十多米，沙子堆積形呈前低后高、前窄后寬，狀形是似舌頭的沙體伸向公路，主要發(fā)生在風(fēng)口地段，特別是當路堤上風(fēng)側(cè)有障礙物(如高低起伏的地形、棄土堆和灌叢沙堆等)，路塹口有斜向風(fēng)吹入或線路橫切沙丘走向時較為普遍。舌狀積沙形成較快，積沙厚度較大，易造成阻車。

　?、?堆狀積沙

　　它是由沙丘前移到公路造成的，由于沙丘的移動方向和速度可以測量，所以沙害能夠預(yù)測，但一經(jīng)形成，因積沙量大，清除積沙工作艱巨，可中斷交通，甚至被迫棄路，改由它處繞行，因面危害嚴重。

　　3.公路沙害的成因

　　公路沙害的原因主要包括自然因素和人為因素兩個方面。

　　首先是自然因素。自然因素中主要是風(fēng)和沙源，風(fēng)是引起風(fēng)沙危害的動力，而豐富的沙源則是形成風(fēng)沙危害的物質(zhì)基礎(chǔ)，道路所處區(qū)域為干旱的荒漠和半荒漠地區(qū)，風(fēng)沙對公路的危害，主要是由于自然因素的影響。

　　其次是人為因素。在植被較為稠密的半干旱的干草原、半濕潤的草原地區(qū)，沙害的發(fā)生則往往是人為因素起著重要作用，由于不合理的農(nóng)墾、過渡放牧和樵采等人為活動，破壞了天然植被使流沙再起或引起土地沙化，在公路施工中，大面積破壞線路兩側(cè)的天然植被，或者取土、棄土不合理，又未及時采取防護措施，均可人為造成沙害。

　　無論是自然還是人為因素所引起的風(fēng)沙對公路的沙埋危害，按其成因有二：一是風(fēng)沙流受阻導(dǎo)致的沙埋，二為沙丘移動導(dǎo)致的沙埋。

　?、?風(fēng)沙流受阻沙埋

　　風(fēng)沙流受阻沙埋與路基橫斷面特點有關(guān)，風(fēng)沙流在沿平坦的沙質(zhì)地表運動過程中，只有因動床沙面引起的摩擦阻力，也即沿程阻力損失，對風(fēng)力減弱甚微，對沙子的搬運影響不大，但當氣流運行過程中遇到路堤時，由于地形的突然變化，就會引起貼地層氣流的分離，形成渦旋，增加了局部阻力，使近地面氣流速度大大減低，從而削弱了氣流搬運沙子的能量，引起多余部分沙子從風(fēng)沙流中沉落堆積。

　?、?沙丘移動的沙埋

　　沙丘移動是風(fēng)力作用下，沙子在沙丘的迎風(fēng)坡吹揚、搬運，而在背風(fēng)坡堆積的結(jié)果，沙丘背風(fēng)坡(落沙坡)是一個穩(wěn)定、明顯的渦流弱速區(qū)，來自迎風(fēng)坡的躍移和蠕移的沙粒在通過丘脊后，都在背風(fēng)坡的風(fēng)蔭區(qū)沉積下來，沙丘的爬越性能很強，因此，一旦沙丘前移到公路，就造成大量的沙子堆積，形成堆狀積沙。

　　4.此路段沿線風(fēng)起沙特點

　　風(fēng)沙流向為向東南方向流動，風(fēng)速平均值為2.4m/s，最大設(shè)計風(fēng)速建議值820m/s，主要為細砂，顆粒級配不良，休止角約30度。

　　5.固沙措施

　　植物固沙是防治公路沙害的根本措施，但需要一定條件，管理也比較困難，又需要較長的時間，要依靠群眾，取得當?shù)卣闹С?，并與農(nóng)林部門協(xié)作才能搞好。為防止破壞原有植被引起新的沙源，為保護防護設(shè)施，在公路路側(cè)的一定范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)植被保護帶，禁止不合理的開墾，放牧與樵采。

　　沙漠地區(qū)無論路堤或路塹，均由疏松沙粒筑成，因此其公路路肩、坡面和積沙平臺均需進行全面的固沙防護工程，以防止風(fēng)蝕和保持路基的穩(wěn)定，防護材料可采用砂礫、粘結(jié)土、鹽塊、各種柴草等，

　　⑴ 路線穿越的沙漠路段為固定、半固定沙丘，地勢平坦，植被生長良好，部分挖方路段有沙害現(xiàn)象，原公路防沙措施是采用4×4m方格網(wǎng)用當?shù)刂脖环雷o，效果良好，當?shù)毓躺巢牧现饕惺蝾惡透吡粌?nèi)的秸稈、芨芨草以及刺槐類樹枝均可作為防沙固沙的材料。

　?、?根據(jù)該地區(qū)植被易于成長的特點，設(shè)計中按照”重害重防、輕害少防、無害不防”的原則，重點對沙漠段地表破傷后有沙害出現(xiàn)的地方進行防護，依據(jù)國內(nèi)塔克拉瑪干沙漠防沙經(jīng)驗，結(jié)合撒哈拉沙漠的特點推薦采用2×2m草方格網(wǎng)防固沙，草方格和流沙經(jīng)過長年累月的地質(zhì)作用，逐漸形成灰褐色的固定地表，把流沙固定在底下，遇到雨水充沛的時候，地表上就能長出草木，這就是“沙結(jié)皮”。

　　6. 施工方法

　　草方格沙障應(yīng)選用干燥、無霉變的麥秸、稻草、蘆葦?shù)群唵味Ｒ姷牟牧箱佋O(shè)而成。鑒于本工程所在地蘆葦豐富，故選用蘆葦作為設(shè)置草方格的主要材料。

　　施工前在蘆葦上灑些水，使之濕潤，提高材料的柔性。劃出網(wǎng)格位置線，規(guī)劃好草方格的位置后，蘆葦截成50cm的段，沿位線均勻擺好，用平頭鐵锨插入沙中，插入深應(yīng)掌握在10-20cm，方格形成后用腳將蘆葦根部沙土踩緊，并用鐵锨將方格中心沙子向外扒一扒，使方格內(nèi)形成淺弧形洼地。蘆葦外露高度10-12cm，每個2x2m方格蘆葦用量為3kg，差值不大于0.2kg。

　　7.注意問題

　　(1)草方格栽植應(yīng)均勻連續(xù)、疏密相間。

　　(2)草方格栽植區(qū)域內(nèi)的地面應(yīng)修正平順、在栽植草方格以確保栽植的外觀及防護效果。

　　(3)栽植草方格根部應(yīng)踏實，草方格內(nèi)的沙土不得有虛散現(xiàn)象。

　　(4) 栽植的草方格順軸線方向每隔30-40m應(yīng)設(shè)置一處1m寬的防火隔離帶。

　　(5) 施工現(xiàn)場嚴謹攜帶火種。

　　8.結(jié)論

　　(1)草方格沙障能增大地表的粗糙度，改變其上風(fēng)速廓線，從而減弱貼地面層風(fēng)速，增加了對風(fēng)的阻力，降低實際風(fēng)力作用的有效性，控制風(fēng)蝕。

　　(2)細粒物質(zhì)中多含有碳酸鈣、二氧化硅和鹽分，他們能溶解于水中并下滲，毛細作用可以將其帶到沙表面，失水后將細粒物質(zhì)膠結(jié)在一起，硬化而形成沙面結(jié)皮。

　　(3)雖然草方格沙障能夠在一定時間內(nèi)起到固沙作用，但隨著時間的推移，草方格會腐朽損壞，所以需要定期更換，以保證固沙作用的正常發(fā)揮。

　　目前防沙固沙措施還處于探索階段，以上是尼日爾石油公路在防風(fēng)固沙中的一些經(jīng)驗，實踐證明草方格沙障在防沙固沙方面效果良好，供大家參考。

　　參考文獻