沙漠地區道路設計研究

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摘要：在闡述我國沙漠地區氣候特點的基礎上，分析了沙漠地區氣候對公路的影響，介紹了沙漠地區公路設計理念和設計要點，并提出了沙漠地區的生態環境保護與恢復的措施，以保證公路使用壽命和道路行車安全。

關鍵詞：沙漠地區；公路；設計理念

我國沙漠和沙漠化土地總面積約為262.2萬km2，約占我國國土面積的27.3％，目前沙漠化土地面積仍以每年2460km2的速度擴展，吞噬著我們寶貴的，賴以生存的土地。近年來隨著國民經濟的發展和國家對西北部地區大力的支持，我國西北部地區公路建設得到了發展，這其中很大部分公路都是在沙漠戈壁地區修建的。但是在沙漠地區修建公路的過程中，既有施工過程中對沿線脆弱生態環境的破壞方面，也有建成后對沿線經濟發展和區域自然環境的改善方面。所以在沙漠地區采取什么樣的設計理念和施工工藝修建道路，是否對當地經濟發展和生態環境保護更有利，成為衡量工程實施成敗的關鍵，更是沙漠地區保護環境和改善生態的重要手段。本文主要闡述了沙漠化地區公路設計及施工過程中存在的問題，并提出了一些措施。這對沙漠地區公路建設、提高工程質量、確保運營安全、保護生態環境，實現可持續發展具有重要的意義。

1我國沙漠地區氣候特點

沙漠地區與其他地區的自然環境特征差異極為明顯，主要體現為氣候干旱少雨，日照強烈，溫差變化巨大，風沙活動頻繁，同時沙漠地區生態環境極為脆弱，自然環境惡劣，人煙稀少，這嚴重影響了本地區公路建設。由于沙漠地區獨特的環境，對于公路勘測設計以及路基防護和養護工程帶來極大的挑戰。

2沙漠地區氣候對公路的影響

2.1風蝕對路基的影響。沙漠地區的路基填料一般可采用粉細沙。迎風側路基主要以吹蝕為主，背風側路基主要以掏蝕為主。同一方向長期的風蝕，可使路肩寬度逐漸變窄，甚至導致路基掏蝕，使路面啃邊、懸空，嚴重時甚至給道路行車帶來安全隱患。2.2降水對路基的影響。由于沙漠地區筑路材料匱乏，為了降低工程造價，沙漠地區的路基普遍較低，地表集中降水容易造成路基邊坡的坍塌、路基邊坡滑移等危害，甚至導致排水不暢地段路基遭受水毀。2.3對沿線防護設施的影響。對項目沿線防護設施的危害主要來自特定方向的風沙流。風沙遇阻便會減速堆積，久而久之導致沙流的堆積，增大交通事故頻率，給行車帶來安全隱患，故沙漠地區的防護設施需著重考慮當地的風沙流向及風速。2.4對交通的影響。我國西北部局部風沙危害嚴重的地區，沙埋現象常給公路安全行駛造成了嚴重威脅。輕則造成路面局部積沙，給行車帶來安全隱患，重則積沙淹埋大段路面，造成交通阻隔，甚至發生交通安全事故。2.5對橋涵的影響。沙漠地區由于橋涵跨徑和高度普遍偏小，橋涵孔洞很容易受風沙影響，嚴重時可導致風沙掩埋橋涵孔徑，過水能力降低，甚至造成水毀現象。

3沙漠地區公路設計理念和設計要點

3.1沙漠地區公路設計理念。（1）在沙漠地區，極端地質氣候條件下，保證道路的可靠、安全是公路建設的首要任務。（2）在沙漠地區，人煙稀少，在道路養護困難的條件下，如何提高道路的穩定性，是公路建設需著重考慮的部分。（3）沙漠地區自然環境惡劣，生態系統脆弱，故沙漠地區的公路建設應保證在盡量減小對生態環境破壞的前提下進行設計、施工。前期充分考慮項目對生態環境的影響，做好防沙固沙、植被恢復和環境保護工作，施工后期需嚴格執行好施工圖紙的方案，使得沿線沙漠地區逐漸變為一條“綠色長廊”，實現可持續發展。（4）公路經過沙漠、戈壁區域長距離無人煙，景色單調，路線設計中應著重考慮駕駛者的視覺疲勞問題，保證行車安全。（5）結合勘察手段，路線盡量避繞鹽漬土、沙害嚴重等不良地質地段，特殊地段需考慮風向及日照因素，選擇路線方案，盡量縮短穿越長度，避免挖方，減少處治費用。3.2沙漠地區公路路線的設計要點。3.2.1沙漠地區公路選線。在我國沙漠地區特殊的氣候條件下建設公路，需遵照以下原則。（1）結合當地自然條件和地質條件合理選線布線，路線走向在風吹雪和風積沙路段盡可能與當地盛行風向平行布設，或盡可能減小風向與路線的交叉角度，如果減小角度有困難，可采用加大交叉角度，甚至接近垂直風向布設。（2）考慮到沙漠地區均位于我國西北地區，陽坡日照時間較陰坡長，太陽輻射強，冬季雪融化快，所以路線一般應設在陽坡。（3）路線布設盡可能考慮避讓地質條件相對差和易積雪、易積沙路段，降低建設期路基修建及后期養護費用。同時應考慮在通過沙漠地區的路線方案應盡可能短；路線方案應盡量選擇接近筑路材料豐富地區和人口居住區或有水源地區，以便于后期施工和降低工程造價；路線方案選擇與布設應順應地形地貌、盡可能減少工程對當地脆弱環境的破壞，爭取取得最佳生態效益和社會效益。3.2.2沙漠地區公路縱斷面布設。路線縱斷面設計時應著重考慮與當地風向、地貌地形相適應，路線縱斷面設計需考慮視覺連續、平順等要求，縱斷面應避免在短距離內出現劇烈的起伏，以提高駕乘人員的舒適性，降低行車安全隱患。路線如通過復雜的高大沙山時，應按照多填少挖的原則控制縱路基高度，盡可能減少路基的沙埋和水毀風險。3.2.3沙漠地區的路基設計。（1）沙漠地區為了防止路基被風蝕或埋沙，路基橫斷面形式和路基防護形式需根據當地風向風速以及地貌地形、風沙運動特征、路線走向與主風向關系等因素綜合考慮，多方案論證，合理選擇路基設計方案。同時根據需要，在沿線合理采用防沙固沙等措施，減少風沙影響的同時，改善行車視覺疲勞，提升沿線生態環境。（2）沙漠地區公路路肩、路基邊坡以及積沙平臺均需進行相應的防沙固沙設計，以防止風蝕，進而保持路基穩定。具體的防護材料和防護形式可根據當地習慣或已成熟工程經驗合理選取。（3）為避免距離路基兩側的取土坑遭受風蝕，危及路基，取土坑需設在下風側路基坡腳盡可能遠的位置。（4）在易積沙路塹段時，為防止風流沙進入路肩及在行車道內堆積，應在路基迎風側設置寬度不小于2m的積沙平臺。（5）沙漠地區生態系統脆弱，為減少工程對自然環境的破壞，路基設計應盡可能減少廢方。棄方一般應堆在路基下風側或低洼處，并應予以攤平，有條件應采取防沙固沙措施。（6）為防止風積沙和風吹雪影響道路行車安全，路基兩側10~20m范圍內的地面應保持平順，地表無凸起和其他灌木。（7）植物防護的設置應與當地防沙治沙規劃相結合。應選擇當地常見的，適合當地生長的植物種類，并選擇合適的種植方式，建立完善的灌溉措施和管理措施，以確保生態環境迅速恢復。3.2.4沙漠地區的路基填土高度。當路線通過移動速度較快的動態沙丘或沙地分布較廣地段時，為避免路基沙埋和水毀，路基填土高度應以高出沙丘平均高度50cm為宜；路線通過風沙地區，尤其是風口路段時，路線縱坡應盡可能采用填挖方基本平衡的原則，其路基填土高度以高出地面線50~100cm為宜；路線通過鹽漬土、軟土等不良地質路段時，路基填料可采用風積沙填筑，路基平均高度應大于80cm為宜。3.2.5沙漠地區路基斷面的合理選擇。沙漠地區的路基邊坡坡率應充分考慮風沙運動特征、地形地貌、路線與風向的關系等因素，結合公路等級合理設置路基邊坡坡率。邊溝形式宜采用緩坡蝶形邊溝。3.2.6沙漠地區交安防護設施的合理選擇。由于沙漠地區特殊條件，需綜合考慮沿線防護設施在特定風向對風沙的阻隔影響，風沙嚴重地區護欄或防護網形式的選取均有可能造成路面積沙的產生，給行車安全帶來隱患。3.2.7沙漠地區的路面結構設計。沙漠地區公路具有風沙大、日照強烈、溫差大、降水少、筑路材料缺乏等特點。故沙漠地區公路的病害形式主要以車轍變形、收縮開裂為主，局部段落伴有骨料松散、坑槽及沙埋等病害。由此在沙漠地區公路設計中，需在路面結構組合設計之初，充分考慮沙漠地區特定的自然氣候環境，結合當地交通狀況、沿線筑路材料、施工條件等因素，根據道路設計等級合理論證選取路面結構形式，確保在方案可行、經濟合理的前提下，充分發揮各結構層最大效能，降低工程規模，提高沙漠地區道路的使用壽命。3.2.8沙漠地區的邊溝形式選擇根據沿線降水量，合理設置排水邊溝尺寸。風積沙路段填方路堤的坡腳及土路肩與邊坡相交處宜設計成圓弧形，可不設排水邊溝，挖方段易選擇淺碟式邊溝。

4沙漠地區的生態環境保護與恢復

沙漠地區自然環境惡劣，生態系統極為脆弱，易受到人類活動的影響，尤其是沙漠地區公路建設過程中對沿線生態環境的巨大破壞，所以如何使工程建設減少對環境的破壞，保護環境，成為本地區內工程建設的重中之重。在沙漠地區公路建設中，應盡量通過線形的合理布設、植被集中地段或者綠洲的避讓、路基形式的設置、防護設施的設置、植被恢復來減少人為因素對生態環境造成的影響，降低對動植物棲息地或生存區域的影響。工程建設應充分考慮采取相應工程措施防沙固沙，通過道路兩側的沙障種植各種植物恢復生態，盡可能使公路建設成為沙漠地區“綠色長廊”，甚至帶動個別地區退沙還林，改善當地自然環境。

5結語

沙漠地區公路的風沙防治應采用“以防為主、防治結合”的原則進行設計。在沙漠地區修筑公路時，依據地質勘察，借鑒本地區已建成的或者成熟的公路建設經驗，為后續公路建設中防沙治沙工作提供依據。本文提出合理的路線、路基、路面結構等設計以及防沙和固沙相關措施，保證公路使用壽命和道路行車安全。希望本文能對沙漠地區公路建設、防沙治沙工作提供一些有益的參考。

參考文獻：

[1]王璐琳，趙玥.淺談沙漠地區對公路建設的影響和防治措施[J].山西建筑，2013（26）：120-122.

[2]王耀輝.沙漠地區鐵路路基沙害及其防治措施[J].山西建筑，2009（28）：256-257.

作者:李明 單位:北京建達道橋咨詢有限公司