CN114622499A - 倾斜式导沙栅栏、路堑隧道口防护体系及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倾斜式导沙栅栏、路堑隧道口防护体系及其应用。所述导沙栅栏以与地面成55°～70°角的倾斜姿态布设，且延伸方向与主风向成15°～45°角，所述导沙栅栏的总高度为1m～1.5m、孔隙度为30％～35％。所述导沙栅栏较之现有导沙措施具有更强的疏导沙性能，可有效疏导远端风沙流向远离防护对象的方向输移，可以作为专门用于风沙流疏导的装置措施，并非常适用于各类交通、设施的风沙防治，特别是戈壁铁路沙害的防治。本发明使用所述导沙栅栏构建的、用于路堑隧道口沙害防治的防护体系通过将多种风沙拦阻、固定和疏导措施有机组合，对隧道口周边地表的多风向来沙进行全面防护，有效防止了流沙灌入路堑，很好的解决了路堑隧道口的积沙危害问题。

Description

倾斜式导沙栅栏、路堑隧道口防护体系及其应用

技术领域

本发明涉及一种导沙栅栏，具体涉及一种倾斜式导沙栅栏和使用其构建的路堑隧道口防护体系，所述路堑隧道口防护体系用于路堑隧道口积沙危害防治，属于风沙危害防治技术领域。

背景技术

目前普遍采用的工程防沙措施有阻沙和固沙两大类，细分又可按照材料和结构形式差异细分为很多类。例如材质方面有PE、麦草、芦苇、石材、盐土块和金属等，结构方面多呈网状、孔板、冲孔板等疏透型设计，阻沙沙障主要按照高立式、门帘式或棋盘式等方式垂直于地面布设，固沙障则由各种规格的方格构成。经过多年研究，各沙障的适应范围、适用条件和防护效果等关键指标，已经比较完善。但在疏导措施方面仍然没有专用的装置或方法，一般还是采用高立式阻沙障和主风向成锐角相交方式、垂直于地面布设，进行风沙流的疏导治理。

现有戈壁铁路风沙防护体系外围一般缺少疏沙、导沙措施。以往经验证明，由于戈壁地表和风沙流的特殊性，风沙疏导应是戈壁地区防沙首要考虑的问题，通过改变风沙流运行方向，使其不接近铁路，减少防护体系外部沙源供给。而目前多数铁路风沙防护体系中并没有设置相应的疏导沙措施，致使铁路上风向较远处戈壁风沙流产生的沙物质来源不断，无法从根本上根除沙害。

同时，目前铁路沿线布设的阻沙措施大部分为PE高立式沙障和PE网格固沙障，尽管这些阻沙、固沙措施对拦截、固定风沙都起到了一定作用，但这些措施距离路基只有80～300m，被这些措施拦截形成的一道道沙垄遇到强风便会变成直接危害铁路的沙源。

此外，铁路隧道口积沙通常分为路堑和路基两种情况，均对铁路的安全运营产生危害，但由于路堑位于沟谷地带，隧道口又处在路堑的端头，导致风积沙大量灌入，拥堵在隧道口位置，靠自然风的吹蚀无法被搬运移除。因此，路堑隧道口位置的道轨积沙危害尤为严重，属于铁路防沙的重点区域，但由于地形下陷，在各类型和各部位的铁路沙害中，其防治难度也是最大的一种。

发明内容

本发明的目的主要在于提供一种倾斜式导沙栅栏、路堑隧道口防护体系及其应用，其可以为风沙防治，特别是戈壁地区的铁路风沙危害防治提供一种专用的风沙疏导装置和措施，并使用该措施构建了一种路堑隧道口防护体系，从而克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种倾斜式导沙栅栏，其以与地面成55°～70°角的倾斜姿态布设，且延伸方向与主风向成锐角相交，所述导沙栅栏的总高度为1m～1.5m、孔隙度为30％～35％。

在一些实施方式中，所述导沙栅栏的材质包括PE尼龙网，但不限于此。

在一些实施方式中，所述导沙栅栏的延伸方向与主风向成15°～45°角相交。

本发明实施例还提供了所述倾斜式导沙栅栏在风沙防治中的用途。

例如，在一些实施方式中提供了一种戈壁铁路风沙危害防治方法，其包括：在铁路上风向一侧距离铁路0.6Km～1Km、0.2Km～0.6Km处分别布设两道出露高度为1m～1.5m的倾斜式导沙栅栏，并在铁路下风向一侧距离铁路0.2Km～0.6Km处布设一道出露高度为1m～1.5m的倾斜式导沙栅栏，且所述倾斜式导沙栅栏与铁路线均成锐角相交；所述倾斜式导沙栅栏采用前述的任一种倾斜式导沙栅栏。

例如，在一些实施方式中还提供了一种风沙防治装置，其包括前述的任一种倾斜式导沙栅栏。所述风沙防治装置可以配合铁路、公路等交通设置使用，也可以配合其它建筑物、可移动设施等设置。

例如，在一些实施方式中还提供了一种主要利用所述倾斜式导沙栅栏构建的、用于路堑隧道口沙害防治的防护体系。

进一步的，其中的一种路堑隧道口防护体系包括：

第一防护结构，包括第一倾斜式导沙栅栏和第二倾斜式导沙栅栏，所述第二倾斜式导沙栅栏设置于第一倾斜式导沙栅栏内侧，并位于第一倾斜式导沙栅栏与第二防护结构之间；

第二防护结构，包括第一网格固沙障，所述第一网格固沙障设置于第一防护结构内侧，并位于第一防护结构与第三防护结构之间；

第三防护结构，包括分布于第二防护结构内侧，且沿逐渐远离第二防护结构的方向依次设置的第三倾斜式导沙栅栏、第四倾斜式导沙栅栏和第五倾斜式导沙栅栏；

第四防护结构，包括第二网格固沙障，所述第二网格固沙障设置于第三防护结构内侧，并位于第三防护结构与路堑隧道口之间；

其中，所述第一倾斜式导沙栅栏至第五倾斜式导沙栅栏采用前述的倾斜式导沙栅栏。

在一些实施方式中，所述第一倾斜式导沙栅栏和第二倾斜式导沙栅栏之间的间距为30m～50m，并且所述第二倾斜式导沙栅栏与路堑隧道口的间距为65m～90m。

在一些实施方式中，所述第一网格固沙障与路堑隧道口的间距为45m～70m。

在一些实施方式中，所述第三倾斜式导沙栅栏与第四倾斜式导沙栅栏之间的间距为10-20m，所述第四倾斜式导沙栅栏与第五倾斜式导沙栅栏之间的间距为10m～20m，并且所述第五倾斜式导沙栅栏与路堑隧道口的间距为5m～10m。

在本发明的以上实施例中，倾斜式导沙栅栏高度为1m～1.5m，栅栏的间距即沙障的防护距离为沙障高度的25-30倍，故而取值为25m～45m。在第一防护结构中，两道倾斜式导沙栅栏处于上风向，应具备较强的疏导沙功能，因此间距较大，设置为30m～50m，以疏导大部分的沙源；在第三防护结构中，三道倾斜式导沙栅栏处在防护体系的最内侧，即需要疏导沙功能，也应具备一定的阻沙功能，因此，考虑外疏内密的结构形式，间距设置为10m～20m，使每道沙障处于上一道沙障的风影区，以增强其阻沙功能。

在一些实施方式中，所述第二网格固沙障与路堑隧道口的间距为10m～20m。

在一些实施方式中，所述第一网格固沙障、第二网格固沙障的边长为2.5m、高度为0.5m。与规格较小的网格相比，能更长效的固定越过第一防护结构和第三防护结构的流沙。

在一些实施方式中，所述第一防护结构、第二防护结构、第三防护结构上还留有清沙通道。

在一些实施方式中，所述防护体系整体呈U型结构且将路堑隧道口包裹，所述路堑隧道口位于地堑，所述防护体系设置于地堑外围的地表上。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

(1)提供的倾斜式导沙栅栏采用倾斜55°～70°角进行布设，且延伸方向与主风向成锐角相交，可以明显抑制栅栏中、上部位的加速上升气流，使得气流向地面俯冲集中，形成强劲的清扫风，沿栅栏延伸方向吹送沙粒，而且较小的孔隙度(30％～35％)也保证了风沙不容易直接穿过栅栏，同时倾斜式布设和小孔隙度设计的组合还能够显著增强气流流经栅栏时的狭管效应，增加地面附近的风压和风速，继而增加了气流对沙颗粒的搬运能力，强效疏导风沙，使其沿栅栏向下风向输移，抑制沙粒翻越沙障，靠近防护设施。

(2)基于所述的倾斜式导沙栅栏，还可以为风沙防治工程提供专门用于疏沙、导沙功能的装置，有效疏导远端风沙流向远离防护对象的方向输移；

(3)基于所述的倾斜式导沙栅栏，充分利用路堑隧道口的自然地形特征，还建立了一种路堑隧道口沙害防治的U型防护体系，该防护体系通过将多种风沙拦阻、固定和疏导措施有机组合，对隧道口周边地表进行风沙防护，可有效防治流沙灌入路堑，从而能够很好的解决路堑隧道口的积沙危害等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一典型实施例中一种倾斜式导沙栅栏的左视图；

图2是本发明一典型实施例中一种倾斜式导沙栅栏在野外布设时的示意图；

图3是本发明一典型实施例中一种路堑隧道口防护体系的结构示意图；

附图标记说明：倾斜式导沙栅栏1、地面2、主风向3、第一倾斜式导沙栅栏11、第二倾斜式导沙栅栏12、第三倾斜式导沙栅栏13、第四倾斜式导沙栅栏14、第五倾斜式导沙栅栏15、第一网格固沙障41、第二网格固沙障42、清沙通道5、路堑6、隧道口7、主风向8、次风向91、次风向92。

具体实施方式

鉴于现有技术的不足，本案发明人经长期研究和实践，得以提出本发明的技术方案，其中通过将多种风沙拦阻、固定和疏导措施有机组合，对隧道口周边地表的多风向来沙进行全面防护，可以在各个方向上起到拦阻、固定和疏导流沙的作用，有效控制了流沙灌入路堑导致的道床积沙危害。

下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如前所述，目前常用的导沙措施主要有高立式阻沙沙障等。一般来说，现有的高立式阻沙栅栏采用垂直地面布设，总高度1.5m～3m，孔隙度较高，约在40％～45％之间，延伸方向一般与主风向呈大锐角或垂直相交。栅栏底部具有减速涡流区，中、上部位的流场具有加速、抬升特征，导致气流携带的沙粒可以翻越到下风向，加之孔隙度较大，风沙也容易穿过沙障，因此沙障前后区域具有明显积沙特征，但在栅栏的顺延方向上，导沙作用不强。

本发明一典型实施例提供了一种倾斜式导沙栅栏，其以与地面成55°～70°角的倾斜姿态布设，且延伸方向与主风向成15°～45°角相交。考虑到风沙流主要集中在地表30cm高度以内，且高度过大会导致风阻系数增加，因此综合考虑疏导沙效果、强度和成本，本实施例设置所述倾斜式导沙栅栏的总高度为1m～1.5m。进一步的，还使所述倾斜式导沙栅栏的孔隙度为30％～33％。

例如，请参阅图1所示，所述倾斜式导沙栅栏1可以与地面2成60°角。再请参阅图2所示，所述倾斜式导沙栅栏1与主风向3呈小锐角相交。

本实施例中，所述倾斜式导沙栅栏因采用了与地面成55°～70°角的倾斜式设计，能够明显抑制了栅栏中、上部位的加速上升气流，使得气流向地面俯冲集中，形成强劲的清扫风，沿栅栏延伸方向吹送沙粒，而且所述倾斜式导沙栅栏的孔隙度较小，也保证了风沙不容易直接穿过栅栏。特别是，采用前述倾斜式布设和小孔隙度设计的组合，还能够显著增强气流流经栅栏时的狭管效应，增加地面附近的风压和风速，继而增加了气流对沙颗粒的搬运能力，强效疏导风沙，使其沿栅栏向下风向输移，抑制沙粒翻越沙障而靠近防护设施。

进一步的，所述导沙栅栏可以采用PE尼龙网等形成，但不限于此。

很明显的，较之现有的高立式阻沙沙障等导沙措施，本实施例提供的倾斜式导沙栅栏具有更强的疏导沙性能，可有效疏导远端风沙流向远离防护对象的方向输移，从而很好的解决了目前风沙防治工程中缺乏专门疏导措施的问题。

本实施例提供的倾斜式导沙栅栏可以作为专门用于风沙流疏导的沙障等装置，其非常适用于各类交通、设施的风沙防治，特别是戈壁铁路沙害的防治。

例如，可以基于所述倾斜式导沙栅栏实施防治戈壁铁路风沙危害的措施，其方案可以包括：在距离铁路较远位置布设所述倾斜式导沙栅栏，并与铁路线成锐角相交。其中，通过采用所述倾斜式导沙栅栏在远端形成适宜的风沙流疏导措施，使得风沙的源头被有效控制。进一步地，可以利用所述倾斜式导沙栅栏在铁路线上风向一侧距铁路0.6-1Km、0.2-0.6Km这两处位置形成防护措施，能够将远端的风沙流导向远离铁路的方向，起到减少沙源、防止在铁路附近形成人工积沙带的作用，即，减少了沙源，可以针对戈壁铁路，从根本上实现风沙防治。更具体地，例如可以在铁路线上风向一侧距铁路0.9Km、0.6Km处分别布设两道出露高度为1.5m的倾斜式导沙栅栏。更进一步地，还可以在铁路线下风向一侧距铁路0.6km布设一道出露高度为1.5m的倾斜式导沙栅栏，以更有效地将戈壁风沙流向远离铁路方向疏导。

例如，还可以利用所述倾斜式导沙栅栏构建一种用于铁路路堑隧道口积沙危害防治的防护体系。如本领域所知悉的，铁路隧道口积沙通常分为路堑和路基两种情况，均对铁路的安全运营产生危害，但由于路堑位于沟谷地带，隧道口又处在路堑的端头，导致风积沙大量灌入，拥堵在隧道口位置，靠自然风的吹蚀无法被搬运移除。因此，路堑隧道口位置的道轨积沙危害尤为严重，属于铁路防沙的重点区域，但由于地形下陷，在各类型和各部位的铁路沙害中，其防治难度也是最大的一种。

本实施例使用所述倾斜式导沙栅栏所建立的一种路堑隧道口防护体系充分利用了路堑隧道口的自然地形特征，其整体呈U型结构并将路堑隧道口包裹，且设置于地堑外围的地表上，所述路堑隧道口位于地堑。

进一步的，请参阅图3所示，其中的一种路堑隧道口防护体系包括：

第一防护结构，包括第一倾斜式导沙栅栏11和第二倾斜式导沙栅栏12，该第二倾斜式导沙栅栏12设置于第一倾斜式导沙栅栏11内侧，并位于第一倾斜式导沙栅栏11与第二防护结构之间，该第一、第二倾斜式导沙栅栏之间的间距为30m(此处所指的是该两者之间的最小间距，如下若非特别说明，均作此解释)，该第二倾斜式导沙栅栏与路堑隧道口的间距为65m；

第二防护结构，包括第一网格固沙障41，所述第一网格固沙障41设置于第一防护结构内侧，并位于第一防护结构与第三防护结构之间，该第一网格固沙障与路堑隧道口的间距为45-70m，且该第一网格固沙障的边长为2.5m、高度为0.5m；

第三防护结构，包括分布于第二防护结构内侧，且沿逐渐远离第二防护结构的方向依次设置的第三倾斜式导沙栅栏13、第四倾斜式导沙栅栏14和第五倾斜式导沙栅栏15，该第三、第四倾斜式导沙栅栏之间的间距为10-20m，该第四、第五倾斜式导沙栅栏之间的间距为10-20m，并且该第五倾斜式导沙栅栏与路堑隧道口的间距为5-10m；

第四防护结构，包括第二网格固沙障42，该第二网格固沙障设置于第三防护结构内侧，并位于第三防护结构与路堑隧道口之间，该第二网格固沙障与路堑隧道口的间距为10-20m，且该第二网格固沙障的边长为2.5m、高度为0.5m。

其中，该第一、第二、第三、第四、第五倾斜式导沙栅栏均采用前述的倾斜式导沙栅栏。

其中，该第一、第二、第三、第四、第五倾斜式导沙栅栏均在路堑隧道口周围连续延伸而形成U型结构，且将路堑隧道口包裹。

其中，该第一、第二、第三、第四、第五倾斜式导沙栅栏上还均留有清沙通道5。

其中，该第一网格固沙障41亦在路堑隧道口周围连续延伸而形成U型结构，且将路堑隧道口包裹。

其中，该第二网格固沙障42对应路堑隧道口设置，并分布于第五倾斜式导沙栅栏形成的U型底部。

较为优选的，所述路堑隧道口防护体系整体上呈外疏内密结构，第一防护结构距离第二防护结构20m，第二防护结构距离第三防护结构10m。

该实施例提供的一种路堑隧道口防护体系之中，通过在最外围布设二道倾斜式导沙栅栏，可以起到向路堑两侧疏多风向来沙的作用，形成第一道防护；其次通过设置第一网格固沙障(可以为PE网格固沙障)，可以固定越过第一道防护的流沙，形成第二道防护；然后，通过在第一网格固沙障内侧再布设三道倾斜式导沙栅栏，可以疏导越过第一、第二道防护的残余输沙，向远离隧道口的方向运移，形成第三道防护；最后，通过在最内侧布设第二网格固沙障(也可以为PE网格固沙障)，固定越过第一、第二、第三道防护的流沙，并抑制就地起沙，形成第四道防护。并且，通过预留专用清沙通道，还可以在第一、第二网格固沙障内出现明显积沙时进行机械清理。该路堑隧道口防护体系通过将多种风沙拦阻、固定和疏导措施有机组合，对隧道口周边地表的多风向来沙进行全面防护，可以在各个方向上起到拦阻、固定和疏导流沙的作用，有效控制了流沙灌入路堑导致的道床积沙危害。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方案，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种倾斜式导沙栅栏，其特征在于：所述导沙栅栏以与地面成55°～70°角的倾斜姿态布设，且延伸方向与主风向成锐角相交，所述导沙栅栏的总高度为1m～1.5m、孔隙度为30％～35％。

2.如权利要求1所述的倾斜式导沙栅栏，其特征在于：所述导沙栅栏的材质包括PE尼龙网；和/或，所述导沙栅栏的延伸方向与主风向成15°～45°角相交。

3.一种戈壁铁路风沙危害防治方法，其特征在于包括：在铁路上风向一侧距离铁路0.6Km～1Km、0.2Km～0.6Km处分别布设两道出露高度为1m～1.5m的倾斜式导沙栅栏，并在铁路下风向一侧距离铁路0.2～0.6Km处布设一道出露高度为1m～1.5m的倾斜式导沙栅栏，且所述倾斜式导沙栅栏与铁路线均成锐角相交；所述倾斜式导沙栅栏采用权利要求1-2中任一项所述的倾斜式导沙栅栏。

4.一种路堑隧道口防护体系，至少用于防治路堑隧道口积沙危害，其特征在于，所述防护体系包括：

第一防护结构，包括第一倾斜式导沙栅栏和第二倾斜式导沙栅栏，所述第二倾斜式导沙栅栏设置于第一倾斜式导沙栅栏内侧，并位于第一倾斜式导沙栅栏与第二防护结构之间；

第二防护结构，包括第一网格固沙障，所述第一网格固沙障设置于第一防护结构内侧，并位于第一防护结构与第三防护结构之间；

第三防护结构，包括分布于第二防护结构内侧，且沿逐渐远离第二防护结构的方向依次设置的第三倾斜式导沙栅栏、第四倾斜式导沙栅栏和第五倾斜式导沙栅栏；

第四防护结构，包括第二网格固沙障，所述第二网格固沙障设置于第三防护结构内侧，并位于第三防护结构与路堑隧道口之间；

其中，所述第一倾斜式导沙栅栏至第五倾斜式导沙栅栏采用权利要求1-2中任一项所述的倾斜式导沙栅栏。

5.如权利要求4所述的路堑隧道口防护体系，其特征在于：所述第一倾斜式导沙栅栏和第二倾斜式导沙栅栏之间的间距为30m～50m，并且所述第二倾斜式导沙栅栏与路堑隧道口的间距为65m～90m。

6.如权利要求4所述的路堑隧道口防护体系，其特征在于：所述第一网格固沙障与路堑隧道口的间距为45～70m。

7.如权利要求4所述的路堑隧道口防护体系，其特征在于：所述第三倾斜式导沙栅栏与第四倾斜式导沙栅栏之间的间距为10m～20m，所述第四倾斜式导沙栅栏与第五倾斜式导沙栅栏之间的间距为10m～20m，并且所述第五倾斜式导沙栅栏与路堑隧道口的间距为5m～10m。

8.如权利要求4所述的路堑隧道口防护体系，其特征在于：所述第二网格固沙障与路堑隧道口的间距为10m～20m。

9.如权利要求4所述的路堑隧道口防护体系，其特征在于：所述第一网格固沙障、第二网格固沙障的边长为2.5m、高度为0.5m；和/或，所述第一防护结构、第二防护结构、第三防护结构上还留有清沙通道。

10.如权利要求4所述的路堑隧道口防护体系，其特征在于：所述防护体系整体呈U型结构且将路堑隧道口包裹，所述路堑隧道口位于地堑，所述防护体系设置于地堑外围的地表上。

Images