CN108570941A - 防沙板墙及其防治移动沙丘区公路段风蚀沙埋的方法 - Google Patents

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Abstract

一种防沙板墙及其防治移动沙丘区公路段风蚀沙埋的方法，属于交通工程水土防治领域。该防沙板墙，采用轻钢桁架高强骨架和树脂挡风板结合的结构，用于防治移动沙丘区公路段风蚀沙埋，其方法为：(1)分析公路穿越沙漠段的临近移动沙丘区工况；(2)设置防治工程措施包括：一级格状沙障区、二级格状沙障区、防沙板墙、绿化带和雨水收集带。该方法解决了系统性沙丘移动和防治公路风蚀沙埋的问题，将公路建设、公路维护、交通安全以及防风固沙措施有机结合，达到经济发展与生态保护双赢。该方法能够对靠近移动沙丘段公路进行更好防护，有效阻止沙丘移动和对公路沙埋，防止沙漠对公路的风蚀。

Description

防沙板墙及其防治移动沙丘区公路段风蚀沙埋的方法
技术领域
本发明属于交通工程水土防治领域，特别涉及一种防沙板墙及其防治移动沙丘区公路段风蚀沙埋的方法。
背景技术
公路防沙、防风蚀、增加公路使用寿命、提高车辆在临近移动沙丘段的交通安全，同时提高公路工程的生态有利性，组织附近移动沙丘迁移等，无疑是交通和水土防治专业的系统工程。
目前来看，国内外防风固沙措施和交通工程尚未有效结合，还不能为交通便利和生态环境建设提供方便。我国目前公路建设对于防风固沙措施尚有待发展，有些公路防风固沙工程执行不够，甚至加剧了沙丘的移动速度，造成了不可挽回的经济损失。
公路防沙工程主要体现在两个方面：一是防治强风对公路的风蚀作用；二是防治移动沙丘的公路的沙埋危害，其中风蚀作用主要体现在携沙风对路基、公路标志、建筑物、车辆的损害，以及对行车的安全影响等方面，同时降低了行车安全。
埃及等国根据沙丘移动速度、距离和方向预测沙丘接近公路的时间，使选定的线路不会在近期内遭到沙埋。利用土工布隔离流动沙层及沙砾组成的路基填料，然后在其上铺筑路面。或避开沙丘，架设桥梁或修建隧道，以空运代替陆运。这在我国沙漠地区具有应用局限性。
沙特阿拉伯等国为减轻和消除路面积沙，在道路横断面的设计中采取下风侧抬高，尽量保持较缓的边坡，路肩修整为圆形，线路设计采用大半径的平曲线。为了增加风力自清沙作用，沙漠公路采用低矮的路基。在路基防护方面采用具有50％空隙度的本地产芦苇、木条、塑料网制的防沙栅栏阻沙，结合植树种草的生物措施来固沙。由于国家资金雄厚，此方面投入较大，效果也较好，但成本较高。
发明内容
本发明提供了一种防沙板墙及其防治移动沙丘区公路段风蚀沙埋的方法，该防沙板墙采用轻钢桁架高强骨架和树脂挡风板结构，具有高强度和轻质化特点。该防治移动沙丘区公路段风蚀沙埋的方法解决了系统性沙丘移动和防治公路风蚀沙埋的问题，目的在于将公路建设、公路维护、交通安全以及防风固沙措施有机结合，达到经济发展与生态保护双赢。该方法能够对靠近移动沙丘段公路进行更好防护，有效阻止沙丘移动和对公路沙埋，防止沙漠对公路的风蚀。
本发明采用技术方法如下：
本发明的一种防沙板墙，采用轻钢桁架高强骨架和树脂挡风板结合的结构，所述的轻钢桁架高强骨架为直角梯形立体结构，在轻钢桁架高强骨架的直角边一侧设置多组树脂挡风板固定机构，树脂挡风板固定机构连接固定有树脂挡风板，树脂挡风板与直角边的顺时针夹角为10～20°；
所述的树脂挡风板上设置多个导流孔。
所述的防沙板墙的整体抗压强度为7～10MPa，其风阻系数为0.85。
所述的轻钢桁架高强骨架优选为Q235普通结构钢，其桁架水平正抗压强度≥45MPa。
所述的树脂挡风板优选为PVC板、PE板、PS板中的一种。
作为优选，所述的直角梯形立体结构，其高为1.6～2.1m，其上横截面边长0.15×0.15m，下横截面边长0.25×0.4m。
作为优选，所述的树脂挡风板长为8～12m，宽为0.4～0.6m，厚为0.1～0.2m。
作为优选，所述的导流孔为长条形导流孔，长为30～40cm，宽为10～20cm，优选排列方式为，每块树脂挡风板以两行三列方式均匀排列导流孔。
所述的树脂挡风板与直角边的顺时针夹角为10～20°，能有效减轻风阻，并起到抑沙的效果。
本发明的一种防治移动沙丘区公路段风蚀沙埋的方法，包括：
(1)分析公路穿越沙漠段的临近移动沙丘区的主风向，以及移动沙丘和公路的距离；
(2)在向迎移动沙丘侧、或在向迎移动沙丘侧和背向移动沙丘侧均设置防治工程措施：
所述的防治工程措施，包括：一级格状沙障区、二级格状沙障区、防沙板墙、绿化带和雨水收集带；
设置的防治工程措施，以公路为基准，从远到近，依次为一级格状沙障区、防沙板墙、二级格状沙障区、绿化带和雨水收集带。
其中，所述的一级格状沙障区设置一级格状沙障，一级格状沙障单元格边长为10±0.5m，一级格状沙障的最外缘距离公路基线140～160m，其宽度为40～60m，一级格状沙障距离地面高度为20～25cm，采用半掩埋的方法进行设置；
所述的防沙板墙中，轻钢桁架高强骨架采用混凝土地基螺丝固定于沙漠地面；防沙板墙的有效防护高度为1.5～2m，距离公路基线为80～120m，防沙板墙的直角边一侧与一级格状沙障相邻，防沙板墙斜边一侧与二级格状沙障的空间为静风区；
所述的静风区，是因为气流涡旋作用，防沙板墙靠公路侧(斜边一侧)容易形成静风区，沙尘呈垂直下降累积，所以应定期清理该侧沙尘。
所述的二级格状沙障区设置二级格状沙障，二级格状沙障单元格边长为4～6m，二级格状沙障的最外缘距离公路基线40～60m，其宽度为25～35m，二级格状沙障距离地面高度为15～20cm，采用半掩埋的方法进行设置；
所述的绿化带的最外缘距离公路基线为15～25m，绿化带宽度为15～20m，采用立体绿化的方式，选用草本类防风固沙植物和木本类防风固沙植物相结合的绿化方式；
所述的雨水收集带设置在公路基线两侧路边，雨水收集带包括设置在地表的雨水收集暗沟和设置在地下的地下储水池，每隔80～120m公路设置一个地下储水池。
作为优选，背向移动沙丘侧设置二级格状沙障区、绿化带和雨水收集带。
作为优选，所述的一级格状沙障区在公路与移动沙丘距离最近的区域设置一级格状沙障加强区。
作为优选，所述的一级格状沙障，采用砾石、木桩、稻草和尼龙格网材料敷设，具体为：以木桩作为单元格边，稻草铺设在单元格内，采用尼龙网格材料将稻草固定，采用砾石铺底，将一级格状沙障固定在沙漠上，木桩埋深为0.7～1.0m，防止最大风力破坏沙障；其中，尼龙网格材料的网格大小为50～100cm2。
所述的一级格状沙障设置的目的在于能够阻止沙丘移动，防治强风沙丘起沙，具有造价低的特点。
作为优选，所述的二级格状沙障，采用砾石、木桩、稻草和尼龙格网材料敷设，具体为：以木桩作为单元格边，稻草铺设在单元格内，采用尼龙网格材料将稻草固定，采用砾石铺底，将一级格状沙障固定在沙漠上，木桩埋深为0.5～0.7m，防止最大风力破坏沙障；其中，尼龙网格材料的网格大小为50～100cm2。
所述的二级格状沙障设置的目的在于，进一步防止起沙作用，减轻对公路的沙埋，保护公路绿化带。
作为优选，所述的雨水收集暗沟宽度为0.3～0.5m，深度为0.3～0.5m，雨水收集暗沟上方设置有预制带孔混凝土盖板，公路两旁绿化带提供水份。
所述的地下储水池深度为2.5～3m，长度为4～6m，宽度为2～3m，有效容积为20～40m3，地下储水池与取水井相连，用于绿化带用水。
本发明的一种防治公路靠近移动沙丘区风蚀沙埋的方法，相比于现有技术，其有益效果在于：
1.本发明的防沙板墙采用轻钢桁架高强骨架和树脂挡风板结构，具有高强度和轻质化特点，并且将树脂挡风板倾斜设置，能有效减轻风阻，并起到抑沙的效果。
2.本发明的方法是基于公路防护和阻止沙丘移动的问题，将公路建设、公路维护、交通安全以及防风固沙措施有机结合，达到经济发展与生态保护双赢的目的。
附图说明
图1为本发明实施例1的一种防治移动沙丘区公路段风蚀沙埋的方法的技术方案平面布置示意图。
图2为本发明的防沙板墙的结构左视示意图。
图3为本发明的防沙板墙的结构正视示意图。
图4为防沙板墙刚设置时和一段时间后静风区积沙示意图；(a)为防沙板墙刚设置时；(b)为防沙板墙设置一段时间后。
图5为本发明的雨水收集暗沟和地下储水池的结构示意图。
其中，1为公路；2为绿化带；3为二级格式沙障区；4为防沙板墙；5为一级格式沙障区；6为轻钢桁架高强骨架；7为树脂挡风板；8为树脂挡风板固定机构；9为导流孔；10为带孔混凝土盖板；11为雨水收集暗沟；12为地下储水池；13为取水井。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种防治移动沙丘区公路段风蚀沙埋的方法，包括：
(1)分析公路穿越沙漠段的临近移动沙丘区的主风向，以及移动沙丘和公路的距离；
某公路穿越我国某一重要沙丘流动区，该地区年平均降水量为355mm，年蒸发量为1500mm，属于干旱地区。公路为双向四车道，最高限速80公里/小时，建设周期为2年，按照初步设计规划，该公路拟将穿越A流动沙丘，公路最短径向具沙丘边缘为750m，施工和运营期必然对沙丘周边环境产生干扰，可能增加沙丘流动性，另外，由于该地区沙化风蚀严重，运营期可能维护成本较高，并且公路寿命缩短，所以，应考虑公路工程与水土防治工程同步协调开展，在开展公路建设工程的同时，同步推进防风固沙工程。
公路穿越该沙漠距离为7.4公里，在公路两侧实施这种防止公路风蚀防风固沙工程方法。具体方案为：
(2)在向迎移动沙丘侧和背向移动沙丘侧均设置防治工程措施，其技术方案平面布置示意图见图1。
在向迎移动沙丘侧设置的防治工程措施，包括：一级格状沙障区5、二级格状沙障区3、防沙板墙4、绿化带2和雨水收集带；
设置的防治工程措施，以公路1为基准，从远到近，依次为一级格状沙障区5、防沙板墙4、二级格状沙障区3、绿化带2和雨水收集带。
在背向移动沙丘侧设置的防治工程措施，包括：二级格状沙障区3、绿化带2和雨水收集带；
其中，所述的一级格状沙障区设置一级格状沙障，一级格状沙障单元格边长为10m，共设5排，一级格状沙障的最外缘距离公路基线50m，其宽度为50m，一级格状沙障距离地面高度为20～25cm，采用半掩埋的方法进行设置；所述的一级格状沙障，采用砾石铺底、木桩和砾石固定、稻草覆盖和尼龙格网材料敷设，具体为：以木桩作为单元格边，稻草铺设在单元格内，采用尼龙网格材料将稻草固定，采用砾石铺底，将一级格状沙障固定在沙漠上。
该一级格状沙障整体埋深0.1m，高25cm，木桩埋深为1.0m，防止最大风力破坏沙障；其中，尼龙网格材料的网格大小为50～100cm2。所选材料取自当地，施工期与公路工程同步，因为不涉及征地拆迁问题，施工期较短。
所述的一级格状沙障设置的目的在于能够阻止沙丘移动，防治强风沙丘起沙，具有造价低的特点。
在靠近重要流动沙丘时，应强化向前进一步推进20～60m，作为沙障强化区，以减少沙丘的流动性。
在一级格状沙障区内侧，距离公路基线100m处建设防沙板墙，具体的防沙板墙，该防沙板墙采用轻钢桁架高强骨架6和树脂挡风板7结合的结构，所述的轻钢桁架高强骨架6为直角梯形立体结构，在轻钢桁架高强骨架6的直角边一侧设置多组树脂挡风板固定机构8，树脂挡风板固定机构8固定连接有树脂挡风板7，树脂挡风板7与轻钢桁架高强骨架6的直角边的顺时针夹角为15°；防沙板墙的结构左视示意图见图2，防沙板墙的结构正视示意图见图3。
所述的树脂挡风板上设置多个导流孔9。
所述的防沙板墙的整体抗压强度为7MPa，其风阻系数为0.85。
所述的轻钢桁架高强骨架6为Q235普通结构钢，其桁架水平正抗压强度≥45MPa。
所述的树脂挡风板7为PVC板。
所述的直角梯形立体结构，其高为1.6m，其上横截面边长0.15×0.15m，下横截面边长0.25×0.4m。
所述的树脂挡风板7长为10m，宽为0.5m，厚为0.1m。
所述的导流孔9为长条形导流孔，长为35cm，宽为15cm，排列方式为，每块树脂挡风板以两行三列方式均匀排列导流孔。
所述的树脂挡风板7与轻钢桁架高强骨架6直角边的顺时针夹角为15°，能有效减轻风阻，并起到抑沙的效果。
所述的防沙板墙中，轻钢桁架高强骨架采用混凝土地基螺丝固定于沙漠地面，地基埋深1m，地基上端预制固定螺丝，用于钢桁架螺丝固定；先将轻钢桁架固定在混凝土地桩上，然后利用螺栓安装PVC板。
防沙板墙的有效防护高度为1.5m，距离公路基线为100m，因为距离公路较远，一般不会遮挡视线。防沙板墙的直角边一侧与一级格状沙障相邻，防沙板墙斜边一侧与二级格状沙障的空间为静风区；
所述的静风区，是因为气流涡旋作用，防沙板墙靠公路侧(斜边一侧)容易形成静风区，沙尘呈垂直下降累积，所以应定期清理该侧沙尘。运营期应注意清理防风墙两侧沙尘，如图4所示，外侧与内侧沉降沙堆有一定差异，应结合实际情况开展清理工作。
所述的二级格状沙障区设置二级格状沙障，二级格状沙障单元格边长为5m，二级格状沙障的最外缘距离公路基线50m，其宽度为30m，二级格状沙障距离地面高度为20cm，采用半掩埋的方法进行设置；
所述的二级格状沙障，采用砾石、木桩、稻草和尼龙格网材料敷设，具体为：以木桩作为单元格边，稻草铺设在单元格内，采用尼龙网格材料将稻草固定，采用砾石铺底，将一级格状沙障固定在沙漠上，木桩埋深为0.5～0.7m，防止最大风力破坏沙障；其中，尼龙网格材料的网格大小为50～100cm2。
二级格式沙障的施工与布置方法与一级沙障相同，目的防治临近公路侧狂风起沙和近距离沙埋公路，考虑公路近侧行车安全性，应减小网格边长，加密网格数目，所以确定网格边长为5m。
所述的绿化带的最外缘距离公路基线为20m，绿化带宽度为15m，采用立体绿化的方式，选用草本类防风固沙植物和木本类防风固沙植物相结合的绿化方式；
所述的雨水收集带设置在公路基线两侧路边，雨水收集带包括设置在地表的雨水收集暗沟11和设置在地下的地下储水池12，每隔100m公路设置一个地下储水池。
设置的雨水收集暗沟和地下储水池的结构示意图见图5。
所述的雨水收集暗沟11宽度为0.4m，深度为0.4m，雨水收集暗沟11上方设置有预制带孔混凝土盖板10，公路两旁绿化带提供水份。
所述的地下储水池12深度为3m，长度为5m，宽度为2.5m，有效容积为30m3，地下储水池12与取水井13相连，用于绿化带用水。
因为公路地处干旱少雨多风地区，在工程中设置储水装置，因为公路路面具有低渗透性，所以在公路两侧设置收集雨水的雨水收集暗沟11，每个100m设置地下储水池12是必要的，每个地下储水池容积为30m3，对称设置，则该段公路可以设置74×2＝148个，总容积为444m3。可以有效提供绿化带植物用水问题。
绿化带2选取原则是本地耐旱植物，主要为骆驼刺、沙柳等，即可以强化防风固沙屏障，又可以美化道路两边行车环境。

Claims (10)

1.一种防沙板墙，其特征在于，该防沙板墙采用轻钢桁架高强骨架和树脂挡风板结合的结构，所述的轻钢桁架高强骨架为直角梯形立体结构，在轻钢桁架高强骨架的直角边一侧设置多组树脂挡风板固定机构，树脂挡风板固定机构连接固定有树脂挡风板，树脂挡风板与直角边的顺时针夹角为10～20°；所述的树脂挡风板上设置多个导流孔；
所述的防沙板墙的整体抗压强度为7～10MPa，其风阻系数为0.85。
2.如权利要求1所述的防沙板墙，其特征在于，所述的轻钢桁架高强骨架为Q235普通结构钢，其桁架水平正抗压强度≥45MPa；所述的树脂挡风板为PVC板、PE板、PS板中的一种。
3.一种防治移动沙丘区公路段风蚀沙埋的方法，其特征在于，采用权利要求1～3中任意一项所述的防沙板墙，包括：
(1)分析公路穿越沙漠段的临近移动沙丘区的主风向，以及移动沙丘和公路的距离；
(2)在向迎移动沙丘侧、或在向迎移动沙丘侧和背向移动沙丘侧均设置防治工程措施：
所述的防治工程措施，包括：一级格状沙障区、二级格状沙障区、防沙板墙、绿化带和雨水收集带；
设置的防治工程措施，以公路为基准，从远到近，依次为一级格状沙障区、防沙板墙、二级格状沙障区、绿化带和雨水收集带。
4.如权利要求3所述的防治移动沙丘区公路段风蚀沙埋的方法，其特征在于，所述的一级格状沙障区设置一级格状沙障，一级格状沙障单元格边长为10±0.5m，一级格状沙障的最外缘距离公路基线140～160m，其宽度为40～60m，一级格状沙障距离地面高度为20～25cm，采用半掩埋的方法进行设置。
5.如权利要求3所述的防治移动沙丘区公路段风蚀沙埋的方法，其特征在于，所述的防沙板墙中，轻钢桁架高强骨架采用混凝土地基螺丝固定于沙漠地面；防沙板墙的有效防护高度为1.5～2m，距离公路基线为80～120m，防沙板墙的直角边一侧与一级格状沙障相邻，防沙板墙斜边一侧与二级格状沙障的空间为静风区。
6.如权利要求3所述的防治移动沙丘区公路段风蚀沙埋的方法，其特征在于，所述的二级格状沙障区设置二级格状沙障，二级格状沙障单元格边长为4～6m，二级格状沙障的最外缘距离公路基线40～60m，其宽度为25～35m，二级格状沙障距离地面高度为15～20cm，采用半掩埋的方法进行设置。
7.如权利要求3所述的防治移动沙丘区公路段风蚀沙埋的方法，其特征在于，所述的绿化带的最外缘距离公路基线为15～25m，绿化带宽度为15～20m，采用立体绿化的方式，选用草本类防风固沙植物和木本类防风固沙植物相结合的绿化方式。
8.如权利要求3所述的防治移动沙丘区公路段风蚀沙埋的方法，其特征在于，所述的雨水收集带设置在公路基线两侧路边，雨水收集带包括设置在地表的雨水收集暗沟和设置在地下的地下储水池，每隔80～120m公路设置一个地下储水池。
9.如权利要求4所述的防治移动沙丘区公路段风蚀沙埋的方法，其特征在于，所述的一级格状沙障区在公路与移动沙丘距离最近的区域设置一级格状沙障加强区。
10.如权利要求3～8中任意一项所述的防治移动沙丘区公路段风蚀沙埋的方法，其特征在于，所述的一级格状沙障，采用砾石、木桩、稻草和尼龙格网材料敷设，具体为：以木桩作为单元格边，稻草铺设在单元格内，采用尼龙网格材料将稻草固定，采用砾石铺底，将一级格状沙障固定在沙漠上，木桩埋深为0.7～1.0m，防止最大风力破坏沙障；其中，尼龙网格材料的网格大小为50～100cm2；
所述的二级格状沙障，采用砾石、木桩、稻草和尼龙格网材料敷设，具体为：以木桩作为单元格边，稻草铺设在单元格内，采用尼龙网格材料将稻草固定，采用砾石铺底，将一级格状沙障固定在沙漠上，木桩埋深为0.5～0.7m，防止最大风力破坏沙障；其中，尼龙网格材料的网格大小为50～100cm2；
所述的雨水收集暗沟宽度为0.3～0.5m，深度为0.3～0.5m，雨水收集暗沟上方设置有预制带孔混凝土盖板；
所述的地下储水池深度为2.5～3m，长度为4～6m，宽度为2～3m，有效容积为20～40m3，地下储水池与取水井相连。
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