CN102505643B - 斜插板式挡沙墙 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高立式沙障装置-斜插板式挡沙墙。本发明的斜插板式挡沙墙，包括一端埋于地面内另一端伸于地面之外的立柱和固定于立柱之间的板式挡体。固定于各立柱间的板式挡体由分离的插板叠垒组成，在各插板的叠垒层间留有与水平面成30～60度夹角的空气通道。本发明实施例所使用插板形状可以是其横截面为小角α等于30～60度的菱形，其纵截面带有开口的凹形，在挡沙墙设置条件下插板的菱形小角α指向风向，在组装状态下各凹形插板插入立柱中所设的固定槽内实现固定，且一个插板开口的直边与相接触的另一个插板顶面平面之间形成与水平面有夹角的空气通道。

Description

斜插板式挡沙墙

技术领域

本发明涉及一种高立式沙障装置，属于工程防沙领域中的阻沙技术领域。 

背景技术

风蚀和风积是干旱地区风沙活动的基本表现形式，它不仅形成了沙漠地区的地表形态，而且给人们的生产和生活带来了严重的威胁。如风携带着沙物质降低了大气的能见度，影响交通运输，破坏植物和电线，磨损建筑物和机器，吹蚀土壤表层有机质，降低土壤营养元素等等。由于全球气候变暖和人类活动加剧，越来越多的土地成为裸露地，从而加剧了干旱和半干旱地区的沙漠化过程。土地沙漠化与沙尘暴是影响我国北方地区的一个重大环境问题，给当地和毗邻地区的居民生产生活带来严重影响。 

面对风沙的袭击，人们最早想到的是阻挡沙丘前进的步伐。最古老的方法是在风沙危害强烈的地方建一道挡沙土墙，阻止流沙的前移。后期随着对风沙运动认识的不断深入，治沙技术也取得了长远的进步。工程防沙措施主要有固沙和阻沙措施，现有的高立式沙障主要有岩土结构沙障、枕木结构沙障、土工合成沙障、植物枝条沙障、植物防护林沙障等。岩土结构沙障主要有截沙沟、挡沙堤等，它们基本都是不透风沙障。当携沙气流经过沙障时，在障前被迫抬升，越过沙障后又急剧下降，这样就在沙障前后产生了强烈的涡旋，消耗了风能，减弱了气流携沙能力，于是在沙障前后形成沙粒的堆积；但其缺点是：施工较为复杂，阻沙效果一般，同时这种沙障还较易被掩埋。枕木沙障主要是利用废弃枕木，直接竖向埋设枕木或先设置混凝土基座再插入枕木来阻沙的一种高立式沙障；这种沙障是废弃的枕木重新利用，但因原料有限，不可能大量推广使用，同时枕木随时间的迁移，易腐烂，也不适宜长期使用。土工合成材料沙障是一种新型沙障，其结构简单，施工速度快，但抗紫外线辐射能力较差，易损坏。植物枝条结构沙障主要有树枝栅栏、芦苇栅栏等，它们易破损，需及时修补，同时在沙害较为频繁的地区植被等生物资源较为缺乏，有一定的地域局限性。生物法是一种永久可靠的风沙防护模式，植物防护林带的培育，不仅能拦截过境风沙流，防治就地起沙，还能改良小区域的生态环境；但它对自然环境要求较为苛刻，在自然环境相对较优的地区，适宜采用该种方法。 

中国实用新型专利200920103020.6公开一种道路沙障，它包括支撑架、位于下面的挡沙板和位于挡沙板上边的挡风板构成，其中：挡风板由若干块挡风 栅板排列通过螺栓固定在支撑架上，挡沙板由若干块挡沙栅板排列通过螺栓固定在支撑架上，挡风栅板和挡沙栅板的截面形状呈“U”形且开口向外倾斜，或呈蝶形，或呈“V”形，或呈半园形，或呈“S”形，或呈“L”形，或呈正弦波形，或上述形状的组合，在其挡风板上开有若干个孔，开孔率为10～60％。该专利的结构是在一定高度的挡沙板上设置了一定高度的挡风板，其下部通过挡沙板对流沙进行有效阻挡，其上部通过挡风板改变风的特性，使风速和携尘能力下降。但这种挡沙装置风阻较大，在大风地区使用中的效果可能会有一定的问题，而且其栅板结构相对较为复杂，制造成本较高；另外在使用中当风沙通过这种挡沙装置上部开设的孔后，特别风携带着颗粒较大的沙粒时，可能会对沙障后的物体形成损害。 

中国发明专利200710050818.4公开一种铁路线防风导沙墙，通过在铁路路基迎风的一侧距钢轨2m处的地面设置钢质立柱，在立柱迎风的一侧固定钢质挡风板，挡风板由上、下两部分且互成135度夹角的钢板焊接而成，挡风板向迎风一侧凸起，挡风板下沿与地面的距离为墙体高度的2/5，上沿与列车顶部高度一致，挡风板上、下部分的宽度比例为1∶1。该专利据介绍可将挡风墙的功能由单纯的堵转化为导，所以既能挡风，又能避免砂石掩埋铁路，但在实际应用中沙土会在下挡风板之下大量聚集，而造成沙墙很快被掩埋的情况，且这一装置的造价也是相当可观的。 

中国实用新型专利200720031128.X公开一种钢筋混凝土透风板挡沙栅栏，其结构是由埋于地面的钢筋混凝土立柱之间固定混凝土透风板组成。该专利产品易于实现工业化生产，但在使用中更容易在透风板后形成沙土的聚集，而且同样存在着沙尘通过见孔后会对沙障后的物体形成损害的现象。 

发明内容

本发明提供一种可克服现有技术不足的斜插板式挡沙墙。 

本发明的斜插板式挡沙墙，包括一端埋于地面内另一端伸于地面之外的立柱和固定于立柱之间的板式挡体。固定于各立柱间的板式挡体由分离的插板叠垒组成，在各插板的叠垒层间留有与水平面成30～60度夹角的空气通道。本发明的立柱与插板可用任何的刚性材料制造，从经济及耐久性两方面综合考虑，建议采用钢筋混凝土结构。 

本发明实际使用的各插板形状可以是其横截面为小角α等于30～60度的菱形，其纵截面带有开口的凹形，在挡沙墙设置条件下插板的菱形小角α指向风 向，在组装状态下各凹形插板插入立柱中所设的固定槽内实现固定，且一个插板开口的直边与相接触的另一个插板顶面平面之间形成与水平面有夹角的空气通道。 

本发明的菱形插板的纵截面下开口的凹形结构的开口直边高度可以为20～50毫米；其最佳参数建议采用具体实施例中的结构，即：插板的菱形小角α为45度，插板的长为1.8米、宽0.21米、厚为0.11米，凹形结构的开口直边高度为0.03米。 

本发明的斜插板式挡沙墙中，所用的立柱的横截面最好为工字型，其工字型立柱的内腰(即是工字立柱的两个平行间的部分)即为插板固定槽，且工字型立柱的内腰高度应当满足可使插板方便地插入(也就是说工字型立柱的内腰的宽度要稍大于插板的高度)。这样可以直接将插板插入工字型立柱中，大大简化插板在立柱上的固定。 

本发明的斜插板式挡沙墙的阻沙特点是：当携沙气流遇到挡沙墙阻挡时，会出现爬升现象，在爬升过程中，运动气流被迫消耗大量的动能，致使携沙能力降低，同时携沙气流在通过与水平面有一定夹角的通道时，会克服沙粒自身的重力做功，使得气流的动能被大量消耗，使流经凹形开口时其运动速度大大降低，这又进一步降低了气流的携沙量，最终使得大量的沙粒沉降在挡沙墙两侧，通过每隔一段时间适当的对挡沙墙进行维护及清理部分积沙，就能保证挡沙墙的长期稳定运行。挡沙墙的背风侧是一个运动气流减速区，使得从凹形开口流过的沙尘也会因其运动速度的降低而大部分沉降在挡沙墙背风侧，剩余部分沙粒的动能也有所降低，大大降低了他们对挡沙墙所防护设施的损害程度。 

本发明的优点是： 

1、整个板式挡沙墙是一种透风高立式沙障，主要由钢筋混凝土构件组成，该结构强度高，耐久性长，防沙效果好、维护方便，其材料和构件能实现工业化生产，也可在施工现场预制。 

2、产品装卸运输方便，组件安装简单实用，而且安装速度快。 

3、经过试验，在兰新第二双线百里风区和烟墩风区中使用，风沙防护效果较好，推广使用不受地域及环境的限制。 

4、采用本发明的斜插板式挡沙墙还解决了挡风墙存在的负压问题。 

附图说明

附图为本发明的最佳实施例。其中： 

图1为本发明的结构示意图。 

图2为图1的俯视图。 

图3为本发明沿与一个立柱轴向平行的假想平面剖开的示意图，本图给出了插板间相互叠垒的示意。 

图4为插板单体的主视图， 

图5为图4的右视图。 

图6为多个插板相互叠垒的示意图。 

图7为阻沙数据的测定示意图。 

在上述各图中：1为立柱，2为插板，3为插板的凹形开口处的空间，同时也是在使用状态下由插板2叠垒形成的空气通道，4为地面，5为最下一个插板的凹形开口的下缘，6为集沙仪，7为被测挡沙装置，α为插板菱形小角的夹角。 

具体实施方式

本发明以下结合附图给出的实施例详细解说： 

参见图1、图2和图3，由埋于地面的钢筋混凝土立柱1之间固定混凝土插板2组成。钢筋混凝土立柱1横截面呈“工”字形，其腰，即立柱两侧卡槽底部有一定的坡度，可将由菱形混凝土插板2插入镶嵌连接在钢筋混凝土立柱1“工”字卡槽(内腰部)内，由各菱形混凝土插板2上下叠垒排列形成挡沙墙。 

本发明的混凝土插板2的一个具体实施例中，其形状如图4和图5所示，其侧视图为一个菱形，其下面带有一个凹口3，插板2的长度为1.81m，宽为0.21m，侧面夹角为45°，板厚0.08m。两侧混凝土支撑即凹口的长度为0.07m，宽为0.21m，厚度为0.03m，侧面夹角为45°。斜插板式挡沙墙的钢筋混凝土立柱1高3.50m，下端埋如地下1.00m，上端露出地面2.5m，横截面为0.25×0.40m的“工”字形，工”字卡槽截面为0.08×0.16m，底部为等腰直角三角形，卡槽底部坡度为45°，立柱间距2.00m。这一尺寸可便于插板插入。 

图6给出本发明在使用状态下各插板叠垒的示意，由图可见，当各插板叠垒后，会在两个插板间形成空气通道。 

将本发明的挡沙墙和200720031128X专利公开的挡沙墙用图7所示的方式时行检测，并按下式分别计算出各自的防沙效率，见表1。 

防沙效率： $\mathrm{\η}=\frac{(m_0-m_1)}{m_0}*100\%$ 式1 

式1中m₀为原始风沙流中的携沙量，(g)；m₁为经过挡沙墙后风沙流中的 携沙量，(g)；η为挡沙墙的防沙效益，(％)。 

本发明在实际应用时，当携沙气流遇到挡沙墙阻挡时，会出现爬升现象，气流在穿过挡沙墙的透风槽时，被迫爬升消耗大量的动能，致使携沙能力下降，而沙粒则会在重力作用下沉降下来，在挡沙墙前后形成积沙，最终起到净化风沙流的作用。 

将本发明与200720031128X专利公开的挡沙墙在兰新二线百里风区实际应用效果对比见表1。尼龙网防沙栅栏作为一种新型的防沙材料，具有造价相对低廉、抗老化、防风沙，且可工业化生产，便于施工等优点，已被广泛的应用与风沙灾害的防治工作中，而本发明与尼龙网防沙栅栏在兰新二线烟墩风区实际应用效果对比如表2所示。 

表1.兰新二线百里风区现有沙障集沙效果对比表 

表2.兰新二线烟墩风区现有沙障集沙效果对比表 

以上测试表明本发明较现有技术有更好的防沙效果。 

Claims (4)

1.斜插板式挡沙墙，包括一端埋于地面内另一端伸于地面之外的各立柱(1)和固定于立柱之间的板式挡体，其特征在于固定于各立柱间的板式挡体由分离的插板(2)叠垒组成，在各插板(2)的叠垒层间留有与水平面成30～60度夹角的空气通道(5)，各插板(2)的横截面为小角α等于30～60度的菱形，其纵截面为带有开口的凹形，在挡沙墙设置条件下插板(2)的菱形小角α指向风向，在组装状态下各凹形插板(2)插入立柱中所设的固定槽内实现固定，且一个插板(2)开口的直边与相接触的另一个插板(2)顶面平面之间形成与水平面有夹角的空气通道。

2.根据权利要求1所述的斜插板式挡沙墙，其特征在于菱形插板(2)的纵截面开口的凹形结构的开口直边高度为20～50毫米。

3.根据权利要求2所述的斜插板式挡沙墙，其特征在于插板(2)的菱形小角α为45度，插板的长为1.8米、宽0.21米、厚为0.11米，其上的凹形结构的开口直边高度为30毫米。

4.根据权利要求1至3所述的任一斜插板式挡沙墙，其特征在于立柱(1)的横截面为工字型，其工字型的内腰即为插板固定槽，且工字型的腰高度满足可使插板方便地插入。