沙漠地区草方格网防固沙应用环境保护期刊论文

来源：职称论文发表咨询网作者：qifan时间：2013-05-07 10:09

　　摘要：在世界上，我国的公路总里程已经名列前茅，施工经验也已经非常丰富。但在沙漠地区公路施工的经验还比较少。本文通过对尼日尔沙漠地区公路施工过程中风沙对公路的危害及应用草方格网防固沙措施的研究，探讨如何利用草方格网进行防沙固沙，为国内沙漠公路施工施工积累一定的施工经验。

　　关键词：沙害,草方格网,防沙固沙

　　1.工程概况

　　尼日尔石油公路工程全长200km，是从迪法~恩吉格米~乍得边境的公路，是尼日尔国家公路网的重要组成部分。其中迪法~恩吉格米路段全长130km，70年代由加拿大公司建设，病害严重，面层沥青已完全老化，开裂、龟裂、凹陷变形等结构性破损病害均已发生，沿线大部分路面脱落，路面宽度90%不足3.0m，需要进行老路改建;恩吉格米到乍得边境道路是一条通过沙漠的新建道路，道路全长55km，此路段沙害严重，需要进行防沙固沙,以减少风沙对公路的危害，保证过往司乘人员安全。另外15km是城市道路。本文结合尼日尔沙漠公路施工实例,介绍利用如何利用草方格网进行防沙固沙.

　　2.风沙对公路的危害

　　1)风蚀

　　风蚀包括吹蚀和磨蚀两种作用，众所周知，沙漠地区自然条件的一个重要特征是风大沙多，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，受到风力作用，沙粒很容易被风吹走，产生路基吹蚀，或因风沙流中的沙粒不断冲基路基、路面，发生磨蚀，倘若地表径流侵蚀路基而使之具有流痕或孔穴时，风沙流尚能钻入孔穴内旋磨，以致将沙填路基的路肩部分或路面下土基掏空，造成塌陷，路基风蚀主要集中表现在突起的迎风部位上，风蚀状况随路基型式与风向(风力、风速)的不同而异。

　　⑴ 路堤风蚀

　　多发生在迎风路肩和边坡上部，特别是高路堤风蚀最为严重，常常形成上陡下缓、坎坷不平的风蚀坡面，一般风蚀量为十几厘米，最大可达数十厘米，整个路肩可被风蚀殆尽，不仅增加养护上维修帮补工程方量，而且由于风蚀后减窄路基宽度，严重影响行车安全。

　　⑵ 路堑风蚀

　　以边坡和堑顶为严重。当主导风向与线路平行时，两侧坡面常被风蚀成犁沟状，沟深可达20cm以上，线路与主导风向垂直时，堑顶形成浑圆状或不规则形状，迎风坡面常风蚀呈犬牙状，或成袋形涡穴，被风蚀的沙土塌落于堑内，堵塞公路。

　　2)沙埋

　　沙埋是沙漠地区公路的主要沙害形式，公路沙埋按其积沙形式，可分为片状积沙、舌状积沙和堆状积沙三种基本形式。

　　⑴ 片状积沙

　　现场观察积沙范围大，往往积沙整片相连，沿路面绵延数十米至数百米，甚至可达数公里，沙子堆积过程一般先在路堤迎风一侧路肩，或下风顺边坡和路肩(当下风侧有微地形起伏时)开始，然后逐渐向路中心扩展，使整个路面沙埋，片状积沙厚度较小，一般为10-20cm，最大厚度可超过30cm，这种沙害在形成初期对行车影响虽不大，但给养护造成困难，因消除积沙需要花费大量的人力物力，可是若不及时清除，积沙日益增厚，也能严重影响交通，甚至阻断汽车通行。

　　⑵ 舌状积沙

　　这种沙害掩埋地段不长，为数米至十多米，沙子堆积形呈前低后高、前窄后宽，状形是似舌头的沙体伸向公路，主要发生在风口地段，特别是当路堤上风侧有障碍物(如高低起伏的地形、弃土堆和灌丛沙堆等)，路堑口有斜向风吹入或线路横切沙丘走向时较为普遍。舌状积沙形成较快，积沙厚度较大，易造成阻车。

　　⑶ 堆状积沙

　　它是由沙丘前移到公路造成的，由于沙丘的移动方向和速度可以测量，所以沙害能够预测，但一经形成，因积沙量大，清除积沙工作艰巨，可中断交通，甚至被迫弃路，改由它处绕行，因面危害严重。

　　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为因素两个方面。

　　首先是自然因素。自然因素中主要是风和沙源，风是引起风沙危害的动力，而丰富的沙源则是形成风沙危害的物质基础，道路所处区域为干旱的荒漠和半荒漠地区，风沙对公路的危害，主要是由于自然因素的影响。

　　其次是人为因素。在植被较为稠密的半干旱的干草原、半湿润的草原地区，沙害的发生则往往是人为因素起着重要作用，由于不合理的农垦、过渡放牧和樵采等人为活动，破坏了天然植被使流沙再起或引起土地沙化，在公路施工中，大面积破坏线路两侧的天然植被，或者取土、弃土不合理，又未及时采取防护措施，均可人为造成沙害。

　　无论是自然还是人为因素所引起的风沙对公路的沙埋危害，按其成因有二：一是风沙流受阻导致的沙埋，二为沙丘移动导致的沙埋。

　　⑴ 风沙流受阻沙埋

　　风沙流受阻沙埋与路基横断面特点有关，风沙流在沿平坦的沙质地表运动过程中，只有因动床沙面引起的摩擦阻力，也即沿程阻力损失，对风力减弱甚微，对沙子的搬运影响不大，但当气流运行过程中遇到路堤时，由于地形的突然变化，就会引起贴地层气流的分离，形成涡旋，增加了局部阻力，使近地面气流速度大大减低，从而削弱了气流搬运沙子的能量，引起多余部分沙子从风沙流中沉落堆积。

　　⑵ 沙丘移动的沙埋

　　沙丘移动是风力作用下，沙子在沙丘的迎风坡吹扬、搬运，而在背风坡堆积的结果，沙丘背风坡(落沙坡)是一个稳定、明显的涡流弱速区，来自迎风坡的跃移和蠕移的沙粒在通过丘脊后，都在背风坡的风荫区沉积下来，沙丘的爬越性能很强，因此，一旦沙丘前移到公路，就造成大量的沙子堆积，形成堆状积沙。

　　4.此路段沿线风起沙特点

　　风沙流向为向东南方向流动，风速平均值为2.4m/s，最大设计风速建议值820m/s，主要为细砂，颗粒级配不良，休止角约30度。

　　5.固沙措施

　　植物固沙是防治公路沙害的根本措施，但需要一定条件，管理也比较困难，又需要较长的时间，要依靠群众，取得当地政府的支持，并与农林部门协作才能搞好。为防止破坏原有植被引起新的沙源，为保护防护设施，在公路路侧的一定范围内应设植被保护带，禁止不合理的开垦，放牧与樵采。

　　沙漠地区无论路堤或路堑，均由疏松沙粒筑成，因此其公路路肩、坡面和积沙平台均需进行全面的固沙防护工程，以防止风蚀和保持路基的稳定，防护材料可采用砂砾、粘结土、盐块、各种柴草等，

　　⑴ 路线穿越的沙漠路段为固定、半固定沙丘，地势平坦，植被生长良好，部分挖方路段有沙害现象，原公路防沙措施是采用4×4m方格网用当地植被防护，效果良好，当地固沙材料主要有黍类和高粱内的秸秆、芨芨草以及刺槐类树枝均可作为防沙固沙的材料。

　　⑵ 根据该地区植被易于成长的特点，设计中按照”重害重防、轻害少防、无害不防”的原则，重点对沙漠段地表破伤后有沙害出现的地方进行防护，依据国内塔克拉玛干沙漠防沙经验，结合撒哈拉沙漠的特点推荐采用2×2m草方格网防固沙，草方格和流沙经过长年累月的地质作用，逐渐形成灰褐色的固定地表，把流沙固定在底下，遇到雨水充沛的时候，地表上就能长出草木，这就是“沙结皮”。

　　6. 施工方法

　　草方格沙障应选用干燥、无霉变的麦秸、稻草、芦苇等简单而常见的材料铺设而成。鉴于本工程所在地芦苇丰富，故选用芦苇作为设置草方格的主要材料。

　　施工前在芦苇上洒些水，使之湿润，提高材料的柔性。划出网格位置线，规划好草方格的位置后，芦苇截成50cm的段，沿位线均匀摆好，用平头铁锨插入沙中，插入深应掌握在10-20cm，方格形成后用脚将芦苇根部沙土踩紧，并用铁锨将方格中心沙子向外扒一扒，使方格内形成浅弧形洼地。芦苇外露高度10-12cm，每个2x2m方格芦苇用量为3kg，差值不大于0.2kg。

　　7.注意问题

　　(1)草方格栽植应均匀连续、疏密相间。

　　(2)草方格栽植区域内的地面应修正平顺、在栽植草方格以确保栽植的外观及防护效果。

　　(3)栽植草方格根部应踏实，草方格内的沙土不得有虚散现象。

　　(4) 栽植的草方格顺轴线方向每隔30-40m应设置一处1m宽的防火隔离带。

　　(5) 施工现场严谨携带火种。

　　8.结论

　　(1)草方格沙障能增大地表的粗糙度，改变其上风速廓线，从而减弱贴地面层风速，增加了对风的阻力，降低实际风力作用的有效性，控制风蚀。

　　(2)细粒物质中多含有碳酸钙、二氧化硅和盐分，他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。

　　(3)虽然草方格沙障能够在一定时间内起到固沙作用，但随着时间的推移，草方格会腐朽损坏，所以需要定期更换，以保证固沙作用的正常发挥。

　　目前防沙固沙措施还处于探索阶段，以上是尼日尔石油公路在防风固沙中的一些经验，实践证明草方格沙障在防沙固沙方面效果良好，供大家参考。

　　参考文献