高速公路沙漠地段是如何防风沙覆盖的?

刚看新闻京新高速临白段全沙漠地区贯通,除感叹工人的艰苦,想知道沙漠高速地段是如何防风沙覆盖的,望赐教。
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谢邀,作为临白高速的设计人员,这个问题我可以详细说很多。但是赶着交图,只能说几个要点回头有空再展开吧。

在西北荒漠戈壁地区修筑公路,乃至于高速公路,存在诸多难点。主要有:极端高温干燥、常年风沙活动、盐渍土的盐胀损害路基、移动式或半固定沙丘对路基的覆盖、风积沙对路面的覆盖,还有一个你们可能想不到的问题——降水对路基的冲蚀。风害、沙害的具体内容可以参见本问题下其他回答,时间所限这里先不作展开。

↑有图有真相:一场雨后这条通矿公路(砂石路面+砂石铺满护坡+戈壁土填筑)被冲断了,这条路我们在外业勘测时戏称为“戈壁高速”的

归纳一下,基本上就是:高温、干燥和风。那么这里要回答的是风以及受风控制的沙对公路的影响和应对措施。这里主要有以下几个要点:

  1. 公路线位同盛行风向的角度关系。路线和盛行风向的角度是不是一定要避免正交?这里我保留看法。
  2. 路基断面设计时,必须考虑利于行风和风积沙输送,将断面设计得较为扁平(低填高+缓边坡+无转角+平齐式中间带),减少风阻、减少风在路基上产生的紊流区域,从而尽量减少路面积沙。
  3. 对移动和半固定沙丘的防护。路线设计首要绕避移动沙丘区域和半固定沙丘区域,否则就要在路基两侧相当宽度(50~200m,上风口侧要比下风侧宽)设置防沙屏障。常见的防沙屏障可分为高低沙障,具体的术语不提,见图。

↑柴草沙障,高速公路上用的不多

↑低沙障,可见两侧宽度不同

↑近一点

↑再近一点

↑在京新高速临白段大量采用的带鳍沙袋网格固沙,中间种的是红柳

常见的还有立式沙障,如图↓


最后还要提一下,在移动沙丘路段,对路基的保护还可以采用明洞(棚洞)。也就是在路基上罩一个半椭圆形的罩子,这样无论沙丘如何移动,车辆都可以在洞内安全行驶。目前,这种类型的措施在公路上应该还没有案例(据我所知),但是在临河-额济纳的临策线穿越巴丹吉林沙漠路段有采用,坐过这趟车的应该都有印象。样子嘛,我找到了临策铁路苏宏图管段的工作照片,请注意这是一条单轨铁路线,工人们脚下的高度相当于列车车顶。

还有临策线采用的低立式沙障↓


先说简单说到这,晚安~

PS:要补充强调一点,建设阶段采用的各种措施,在开通运营后,必须依靠养管部门的工作人员进行长期养护,才能最大发挥处治措施的效果。在荒漠戈壁地区的线路养护,是一个很艰苦的工作。(2017.07.20)

专业盲点,但是网上查资料试着回答一下。

一、选线方面

2、 在满足路线总体走向的前提下,尽可能减小路线走向与主导风向夹角: 沙漠公路走向同主风向交角越接近 90°,通过路基的气流越不顺畅,越容易产生积沙,路线和主风向小角度相交,利用有利地形布线的路段,配以防沙措施,一般不积沙或少积沙。在风沙地貌特别复杂,路线无法顺应风沙运动方向的情况下,以宏观总控制方向或路线基本走向为依据进行布线,能保持路线为最短距离。

3、 线位布设尽量避开风速较高的垭口等特殊地形: 路线通过沙区迎风坡坡脚或平坦开阔地比较安全有利,该处风速和输沙量都比较小,风蚀和沙埋情况较轻; 若路线通过沙垄和垭口处, 背风处沙埋和坡顶风蚀都很强烈,是产生沙害最严重的部位, 因此应尽量避开风速较高的垭口等特殊地形。

4、 合理掌握直线长度: 沙漠戈壁限制条件较少,因此平纵面均可采用较高指标,但直线长度也不宜过长也不能太短, 且要注意相邻路段指标的均衡,对大半径曲线可视为直线进行考虑。

5、 主要相邻曲线半径及偏角的控制: 为确保前后指标的均衡,相邻曲线半径控制在 1.5 倍范围内,偏角尽量不小于 10 度。

6、 优化纵面设计,保持合理路基高度,降低沙害威胁。

7、 纵面上尽量采用大半径竖曲线: 由于沙漠公路沿线开旷、交通量和横向干扰少,实际行车速度远大于设计速度;同时沙漠公路的路面浮沙、沙尘暴、单调景观等影响行车安全,为保持良好视距,保证交通安全, 纵面上尽量采用大半径竖曲线。

8、 合理利用地形、尽量使路线纵面与风向协调: 沙漠戈壁大风日数多,风速高,因此风向对行车环境有较大影响,当道路坡向与风向协调时风力可改善行车条件,反之则可能对行车带来不利影响。因此,纵面设计时应结合线位选择,合理利用地形,尽量使路线纵面与风向协调。

二、边坡设计

1、 路堤边坡

沙漠戈壁地区低路堤的边坡可视路侧地形、地势情况而定,尽量采用缓坡或流线型的路基断面,以使风沙流平顺通过公路。路侧防护工程可适当缩减。至于植被较好风沙流较弱的地段,路基边坡可适当陡一些 。

2、 路堑边坡

路堑断面有一般式与敞开式两种。浅路堑一般采用敞开式,深路堑一般采用一般式。考虑沙漠戈壁地区的风沙环境,深路堑边坡坡顶变坡点处做成流线形, 为便于养护时用人工或机械清除积沙,考虑在坡脚处设置积沙平台。

3、 半填半挖路基边坡

无论是上风侧路基还是下风侧路基,均因挖方侧风速降低多,沙粒首先在挖方侧堆积,然后延伸至路面。因此,路基边坡设计时适当放缓边坡,并将坡顶修成流线形,其中在挖方坡脚设积沙平台。

4、边坡防护设计

沙漠戈壁地区公路防护设计主要包括工程防护、植物防护与现在化学防护等三部分内容。 工程防护的内容很多, 国内外常用的工程防护内容有:固沙工程、阻沙工程、导沙工程及输沙工程等几部分。生物防护是利用生物的生态特点来防止沙移并且达到沙漠稳固的一种措施,具有经济、使用时间长、改善沿线生态与保护环境等优点,国内外沙漠公路防护中均应用较多。化学防护治理是通过固化剂与土工合成材料与高分子化学材料固结活动沙体来取得治理作用,具有治理经济简易,效果理想,有着较宽的应用前景。对于沙害局限于公路两侧边坡的情况下, 两侧可用生物固沙或高分子聚合物固沙办法即能达到目的。

参考文献

[1]郭梅佳(长安大学).沙漠戈壁高速公路安全设计研究[D].长安大学,2013