王延涛

摘 要：文章通过对三莎高速项目的研究，提出了防沙治沙主要思路和防沙治沙技术措施。最终得出了解决路基施工存在问题的方案。希望对今后的相关工程建设有所帮助。

关键词：沙漠公路；防风沙；治沙固沙；措施

1 工程概况

三莎高速项目地处叶尔羌河和喀什噶尔河冲积平原，路线经过区域为广阔平坦、海拔1120-1250米的农田区、荒漠区、沙漠区、村庄岩性多为粉质黏土、粉土、粉砂、细砂、黏土，沿线地下水位较高，一般为1～3米。地层以冲积及风积为主，冲积层以粉砂与粉质粘土或粘土粉砂互层状沉积，密实程度较好，但部分地段由于地下水位较高，受地下水长期浸泡影响，土体性能较差，呈现软弱土的性状；风积地貌主要为粉砂及细砂层，表层沉积，土体大部分未有效固结，较为松散，在很多段落由于盐胀作用，地表一定深度呈现蓬松状，地层压缩性大，工程地质条件差，全线均为盐渍土，部分属于软弱土。

2 研究背景

本项目有几处位于沙漠地段，路线两侧的风积沙粒径较小。位于沙漠地段路线区域砂多风大，风向以东南风为主，东风为次，年平均风速1.6-1.9米/秒，一年中以4-8月风力最大，风速大于17米/秒的天气年平均13-30天，沙尘暴及扬尘天气在4-6月份最为常见。

根据中国科学院在莎车对塔克拉玛干沙漠的观测得知：起动临界风速与沙粒粒径关系密切，如表1：

经过勘察，路线两侧的风积沙粒径较小，沙粒的粒径分布见表2：

因此，只需要风速>5.6米/秒即可造成风沙移动对公路的危害主要表现为风沙上路掩埋路基，或对利用风积沙填筑的路基造成侵蚀作用，本区域风速>5.6米/秒的大风天气是很常见的，因此风沙对公路的危害较为明显，易对路基造成风沙上路基侵蚀的危害。所以对风沙上路的病害我们要重点防治，其中沙埋是风积沙对路基破坏的主要形式。

3 防沙治沙主要思路分析

为进一步保证项目路基路面施工的安全性，且基本上不受到沙丘前移所带来的影响，要在路段沿线布置一定的防风带，这样不仅能够发挥防风作用，还能阻碍风沙的侵蚀。为此，对于公路防沙治沙工作而言，要在保证公路通行畅通的前提下，采用生物固沙相关措施，逐渐恢复公路沿线的生态环境，保证其平衡性。与此同时，要将化学固沙方法作为辅助手段，开展全面防沙治疗工程。

4 防沙治沙技术措施分析

本项目防沙治沙综合措施为工程治沙、植物防沙相结合，并采取相应的固沙技术措施。其中，要将工程防沙作为核心措施，其他辅助措施提供帮助，形成相对完善的综合性治理系统。一般情况下，风沙运动具有移动性特征，这种情况下，本工程路段一年四季均可形成风沙危害，对沿线公路造成明显影响。

（1）“四带一体”防护路基。本项目在工程实体中设置保护带、防风固沙带、平整带及中央分隔带，“四带一体”防风固沙体系降低风速，削弱了风沙流运动轨迹；紧密村庄树林带与稀疏村庄树林带的科学营造，改变了风力方向，降低了沙流速度；路堑坡脚积沙平台，边坡戈壁料包边土，人工沙障、三维植被固土网格防护等措施的实施保证了防沙效果。路线与风向大部分段落都成较小交角相交，对工程防沙较为有利。在流动、半流动沙丘地段，适当提高路基高度，放缓边坡，以加大风速；对于挖方路基采用敞开式路基断面。

（2）合理设置路基边坡。路堤的填方边坡坡度，根据路基填料的物理力学性质、气候条件、填土高度以及基地的工程地质和水文地质条件确定。

5 路基施工存在问题及解决方案

风积沙路基施工存在的主要问题及其解决办法：

5.1 风积沙问题

对于风积沙路段施工而言，其核心在于洒水问题。根据实践经验，认为若存在洒水不当现象，则会对风积沙施工本身的效率及质量产生很大制约。例如，在施工过程中，若存在灑水不均匀现象，或出现洒水不彻底，则可导致风积沙施工压实度不够。因此，要格外重视风积沙洒水施工的技巧，例如针对路基洒水而言，需采用分格方式，保证洒水的均匀性，并保证其及时性和稳定性。

5.2 污染问题

在对风积沙运输时，施工过程常会发生风积沙移动现象，或被风吹起，引起污染。因此，在操作时，要采用吨位比较大型的自卸汽车，对风积沙实施运输。注意要保证自卸汽车性能的稳定性，并保证其状车厢封闭状态处于正常情况。这样一来，可有效避免漏沙。为避免施工时出现比较严重的扬沙情况，要在保证风积沙洒水效果的前提下，对施工便道进行湿润处理，从而有效缓解污染。针对失水比较严重的风积沙路基，要及时对其进行补水。施工现场要做好相应规划，避免出现乱挖现象，从而做到集中取土，减少对施工现场的破坏作用。

5.3 陷车问题

在对第2层之上的风积沙开展施工过程中，鉴于风积沙结构本身稳定性较差，若其表面水分大量流失，则会出现严重的翻沙现象。这种情况不仅会增加运料车陷车现象，还会明显增加安全风险，对安全施工带来较大影响。

防止风积沙陷车方法：

（1）在包边砾石土的两端修筑上下车道，车辆从压实包边砾石土上通过，卸料后直行出去，所卸的料采用推土机推料摊铺。

（2）在风积沙路基通行前对风积沙洒水湿润，针对车辆驶上路基坡道，要用砾石土对其进行修筑。同时，要严格对坡道方向进行明确，一般情况下与倒车方向相符，这样安排能够为运料车倒档驶入提供便利条件，从而减少运料车掉头，并且有效避免车体在风积沙上停车，控制陷车现象。

5.4 渗水问题

在对风积沙路基结构开展填筑时，一般情况下，若到达一定高度，且结构域高出施工便道时，路基内部水分可逐渐渗出边坡，这是因为水体自身的重力作用，同时上层也会对其造成一定压力，这时水便会直接流到施工便道上，从而增加边坡坍塌的风险。且长期被水浸泡，容易损坏施工便道，对整体施工及物料运送带来较大影响。要解决渗水造成的不利情况发生，第一要对风积沙洒水量进行科学合理的控制，尽量避免盲目洒水或大量洒水。第二，结合施工现场情况，对渗水进行处理，采用一定排水方法，及时有效的将水分引流出去，从而保证施工便道的安全性能，并对路基坡脚产生较大保护作用。为此，可在施工便道上直接挖设一条浅沟，不影响交通且能排水。

6 质量保证措施

功能带设置，包括积沙平台、草方网格、防沙障。在此基础上，保证路侧防沙系统的功能，将公路作为主要轴线，以边坡作为出发点，由内至外构筑新型防沙带。根据次序，分别为积沙带、固沙带及阻沙带。

（1）积沙带，设置3m积沙平台，具有阻沙功能，还可作为体系维护的通道和临时的交通便道，积沙平台由5cm厚C30水泥砼预制板组成。砼预制板施工时每隔4米设置一道伸缩缝，缝宽为1cm，伸缩缝用聚氯乙烯胶泥和沥青油毡板填塞，水泥砼采用抗硫酸盐水泥。

（2）固沙带，设置草方网格。草方格沙障是一种防风固沙，涵养水分的治沙方法，草方格沙障是用麦草，稻草，芦苇等材料扎成成方格状的半隐蔽式的沙障。本项目部采用芦苇草方网格作为固沙带。具体设置方法：先在沙丘迎风坡横对主风方向划线，沿线平铺芦苇，以芦苇为材料，草方格芦苇用量为1.2kg/每格。路基两侧各设置50米，其作用一是截留上风向来沙，二是控制就地起沙，三是保护植物生长。

（3）阻沙带，设置芦苇防沙障。

芦苇防沙障：沙区群众把沙障统称为“风墙”，芦苇防沙障是用麦草、稻草、芦苇等材料，在流动沙丘上扎设成挡风墙，以削弱风力的侵蚀。

a.芦苇防沙障防风固沙机理及主要作用分析

新型芦苇防沙障设置完成后，若气流、风沙直接侵袭沙障，根据相关观察，可在附近产生一定的涡旋，在此基础上，也会合并出现一定的积沙现象。在蚀积的作用下，形成蚀积平衡洼面。而对于方格沙障而言，人们亲切的将其称呼为“风墙”，此种沙障不仅取材方便，同时能够将其设置为方格状挡风墙，能够有效缓解风沙的侵蚀作用。

b.草方格沙障植护技术分析

采用稻草、麦秸草等材料，设置草方格沙障。布置前，要在其材料表面上洒上一定量水，保证其结构的湿润性，目的在于更好的强化稻草、麦秸草自身的柔性，从而避免设置时出现折断现象。对于芦苇材料而言，在绑扎前，要对其进行充分碾压，从而使其管状结构发生变化，增加其柔韧性。我项目部在固沙带外侧15米开外设置高立式芦苇栅栏，阻止风沙进入高速公路界内。栅栏芦苇用量为2.0kg/每延米，栅栏为空隙率30%的疏透型芦苇栅栏，苇排中间设两排苇腰，并固定于每3米间距一根的200米长木棍上（钉入100cm，外露100cm），木棍直径为10cm。

c.草方格沙障对植物的影响

草方格沙障的固沙措施能增大地表的粗糙度，有效降低地表的风速，而无草方格固定的地面则处于风蚀状态。

在草方格形成的风积环境条件下，细粒沙物质能够将落在沙表面的植物种子埋积起来，便于植物种子的萌发生长。草方格中细粒物质增多，使沙面紧实，能够将夜间空气中凝结水分和微弱的降水蓄积在沙层表面，不至于很快下渗到沙层的下部，一定程度上为浅根性的先锋植物种的生长提供了短暂的水分供应。

细粒物质中多含有碳酸钙、二氧化硅和盐份，它们能溶解于水中并下渗，毛细作用可以将其带到沙表面，失水后将细粒物质胶结在一起，硬化而形成沙面结皮；草方格表层盐分含量明显比次表层高。

随着植物在草方格中定居生长和进一步的演化，沙面趋向固定，生物结皮的厚度、硬度增大，有机质逐渐在沙层中积累。虽然有机质含量很低，但随时间变化成正比，表层的含量明显比次表层高。

原始背景植被覆盖不同，影响植物种源和植物的定居速度。

d.草方格沙障对沙的影响

草方格沙障的固沙措施能增大地表的粗糙度，有效降低地表的风速，而无草方格固定的地面则处于风蚀状态。

在草方格形成的风积环境条件下，细粒沙物质能够将落在沙表面的植物种子埋积起來，便于植物种子的萌发生长；草方格中细粒物质增多，使沙面紧实，能够将夜间空气中凝结水分和微弱的降水蓄积在沙层表面，不至于很快下渗到沙层的下部，一定程度上为浅根性的先锋植物种的生长提供了短暂的水分供应。

细粒物质中多含有碳酸钙、二氧化硅和盐分它们能溶解于水中并下渗，毛细作用可以将其带到沙表面，失水后将细粒物质胶结在一起，硬化而形成沙面结皮；草方格表层盐分含量明显比次表层高。

随着植物在草方格中定居生长和进一步的演化，沙面趋向固定，生物结皮的厚度、硬度增大，有机质逐渐在沙层中积累。虽然有机质含量很低，但与时间变化成正比，表层的含量明显比次表层高。

7 预计成效及适宜推广区

（1）成效：省道215三岔口——莎车高速公路的兴建将进一步改善喀什地区的交通状况，大幅提升公路运输能力，增强对经济社会发展的保障和支撑能力，将有利于推动喀什南部经济发展，加快各族人民群众脱贫致富步伐和维护边防稳固和社会安定。

针对高速公路路段较长，区域较多等特征，应逐渐减少人工对高速公路防沙防风工程施工的参与力度，提高人工与机械化相结合的绿化应用管理模式，选择专业性较强，资质较高的施工单位对绿化带进行管理，提高经济效益，减少维修费用。

（2）适宜推广区。我国现有的高速公路防风防沙相关工作，对相关专业知识与职业素养的要求较高，在借鉴成功案例时，要注重植被生长条件及主要养护方式，从而减少养护难度。由于每种防风防沙治理条件存在明显差异，面临的危害也是不同的。要对防沙防风问题强化自身的认知，从而达到满意的预防效果。由于高速公路路段较长，跨越地区较多，各地区地形地貌，气候环境，土壤成分，自然生长环境等不同，也加大高速公路风沙防治施工的难度。上述防风防沙工程施工技术适用于大部分沙漠、沙漠腹地公路生物防沙，同时适宜在需要开展绿化处理的地区。

8 结束语

通过一系列防护措施，路基未出现积沙，达到了设计及使用效果。该路于2016年10月通过验收。结合以往其他高速公路、铁路路基防沙治沙的经验，沙漠区防沙治沙是一个长期而复杂的过程，宜根据所在地沙害的具体情况，分阶段、分重点的进行调整防沙措施，以有效的防止风沙对路基的危害，达到人与自然和谐共处的良好效果。