（中鐵十五局集團(tuán)有限公司，上海 200000）

一、工程概況

新建敦煌至當(dāng)金山口高速公路DD2合同段位于甘肅省敦煌市境內(nèi)，項(xiàng)目起點(diǎn)位于敦煌市陽(yáng)關(guān)鎮(zhèn)，終點(diǎn)位于敦煌市阿克塞縣。工程起迄里程k176+000～k219+000，路線全長(zhǎng)43km。該項(xiàng)目路線地貌屬戈壁灘傾斜平原和基巖山地地貌，戈壁灘傾斜平原地形平坦，地勢(shì)開(kāi)闊，地表植物稀少，且散布戈壁礫石，部分地區(qū)風(fēng)積沙覆蓋，局部地段為硫酸—亞硫酸弱鹽漬土。線路k212+596～k215+000段臨近新建高速公路，右側(cè)沙丘高達(dá)15m以上，地表覆蓋松散風(fēng)積沙，一般厚度30cm～50cm，最厚處2m，斷續(xù)分布固定沙丘厚度達(dá)40cm～150cm，該路段零星分布少量駱駝刺等戈壁植物。

二、柴草沙障試驗(yàn)

（一）選材和設(shè)計(jì)

沙丘下部植物是固定沙丘的根本。在前期設(shè)計(jì)中，柴草沙障材料包括蘆葦片、硬樹(shù)枝和沙柳3種。蘆葦片從南方地區(qū)運(yùn)輸至西北成本較大，該地段地表覆蓋松散風(fēng)積沙，表部散布戈壁礫石且土質(zhì)較硬，而蘆葦片的韌度不夠，不利于施工；硬樹(shù)枝數(shù)量短缺，插入難度大，人工費(fèi)用高，松土施工容易對(duì)原地表造成破壞。因此，項(xiàng)目最終確定采用沙柳，從內(nèi)蒙古運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，其具有成本低、韌性高、存活能力強(qiáng)，且對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)破壞較小等優(yōu)勢(shì)。

試驗(yàn)選取k213+000～k215+000段沙丘設(shè)置1m×1m、1m×1.5m、1.5m×1.5m、2m×2m共4種不同規(guī)格的柴草沙障，埋入深度15cm，外漏長(zhǎng)度25cm，柴草厚度5cm，每種規(guī)格設(shè)置范圍為30m×30m的正方形，如圖1所示。在方格內(nèi)布置鋼纖，并標(biāo)記外漏初始值，分別在1個(gè)月、2個(gè)月、3個(gè)月、4個(gè)月后測(cè)試鋼纖外漏長(zhǎng)度變化，測(cè)算各種規(guī)格內(nèi)存沙量，如圖2所示。采用UT363迷你風(fēng)速儀測(cè)試各個(gè)沙障內(nèi)風(fēng)速變化，確定4種規(guī)格沙障施工后的整體地表粗糙度變化，如圖3所示。

圖1 ?4種不同規(guī)格的柴草沙障

圖2 ?鋼纖外漏長(zhǎng)度變化

圖3 ??風(fēng)速測(cè)試圖

（二）數(shù)據(jù)分析

研究測(cè)定了4種規(guī)格沙障在4個(gè)月時(shí)間內(nèi)的存沙量變化，4種規(guī)格柴草沙障都按照埋入深度15cm、外漏長(zhǎng)度25cm、柴草厚度5cm埋設(shè)，存沙量與各種規(guī)格沙障面積關(guān)系，如圖4所示，風(fēng)速儀測(cè)試了沙障兩側(cè)及沙障內(nèi)風(fēng)速變化，沙丘表面風(fēng)速與各種規(guī)格沙障面積關(guān)系，如圖5所示。

圖4 ?存沙量與各種規(guī)格沙障面積關(guān)系

圖5 ?沙障兩側(cè)及中心風(fēng)速測(cè)試

由圖4可知，1m×1m與1m×1.5m的沙障兩側(cè)存沙量相近，4個(gè)月累計(jì)平均達(dá)到7mm，存沙效果明顯；1.5m×1.5m與2m×2m的沙障存沙量小，4個(gè)月累計(jì)平均達(dá)到2.5mm，存沙效果差，中間存沙量小，風(fēng)沙流主要被阻擋到柴草沙障兩側(cè)分布。由圖5可知，沙障兩側(cè)無(wú)法阻礙風(fēng)速，沙障內(nèi)1m×1.5m方格風(fēng)速為0.1m/s，沙障內(nèi)總體平均風(fēng)速約為0.15m/s?？紤]經(jīng)濟(jì)成本，綜合兩組試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，1m×1.5m的柴草沙障存沙量明顯，風(fēng)速控制明顯，所以最終采用1m×1.5m的柴草沙障防風(fēng)固沙。

三、擋沙墻試驗(yàn)

（一）各種規(guī)格擋沙墻試驗(yàn)

該標(biāo)段k213+000～k215+000路段有時(shí)會(huì)出現(xiàn)6級(jí)以上沙塵暴天氣，柴草沙障無(wú)法遮擋沙塵暴攜帶的風(fēng)沙，能見(jiàn)度低，影響高速運(yùn)營(yíng)。為避免此類情況的出現(xiàn)，該段落增設(shè)了擋沙墻?？紤]到成本的投入，選取4m、5m、6m共計(jì)3種規(guī)格的擋沙墻進(jìn)行試驗(yàn)，如圖6所示。不同高度擋沙墻遮擋風(fēng)沙流動(dòng)的能力不同，風(fēng)沙流運(yùn)動(dòng)在遇到擋沙墻時(shí)，部分氣流速度會(huì)增加，攜帶的風(fēng)沙速度也會(huì)增加，擋沙墻高度無(wú)法達(dá)到流沙攀爬的高度，風(fēng)沙積累到擋沙墻背風(fēng)側(cè)及朝遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)，干擾路面視線。

圖6 ??各種規(guī)格擋沙墻擋沙能力測(cè)試

（二）各種規(guī)格擋沙墻擋沙能力

測(cè)定了3種規(guī)格下?lián)跎硥?個(gè)月內(nèi)迎風(fēng)面與背風(fēng)面風(fēng)積沙堆積厚度變化，風(fēng)積沙都累積到迎風(fēng)面下部，4m擋沙墻迎風(fēng)面與背風(fēng)面風(fēng)積沙堆積分別為1.2cm和1cm；5m擋沙墻迎風(fēng)面積累1.4cm，背風(fēng)面積累0.5cm；6m擋沙墻迎風(fēng)面積累1.4cm。各種規(guī)格擋沙墻與迎風(fēng)側(cè)及背風(fēng)側(cè)風(fēng)積沙堆積厚度關(guān)系，如圖7所示。

圖7 ?各種規(guī)格擋沙墻兩側(cè)風(fēng)沙堆積

由圖7可知，4m擋沙墻迎風(fēng)側(cè)與背風(fēng)側(cè)風(fēng)積沙堆積量相差不多，遮擋風(fēng)沙流能力差；5m擋沙墻迎風(fēng)側(cè)風(fēng)積沙堆積量較大，背風(fēng)側(cè)風(fēng)積沙堆積量4個(gè)月累計(jì)0.5cm，遮擋風(fēng)沙流效果明顯；6m擋沙墻風(fēng)積沙全部堆積到迎風(fēng)側(cè)，表明6m擋沙墻高度較高，仍有富余量。綜合經(jīng)濟(jì)成本和防風(fēng)固沙的效果考慮，采用5m擋沙墻進(jìn)行風(fēng)沙防護(hù)。

四、防風(fēng)固沙現(xiàn)場(chǎng)效果

（一）柴草沙障安裝

柴草孔隙率小，施工后地表粗糙度增大，防風(fēng)效果明顯，為實(shí)現(xiàn)成本效益利用率最大化，沙障統(tǒng)一按照1m×1.5m規(guī)格安裝。

（二）擋沙墻現(xiàn)場(chǎng)施工

現(xiàn)場(chǎng)擋沙墻按照5m高度施工，為保證擋沙墻單個(gè)受風(fēng)壓影響，每板擋沙墻交叉施工，前后搭接20cm、左右錯(cuò)開(kāi)60cm，以保證受力均勻。5m擋沙墻有效遮擋了來(lái)自高沙丘上的風(fēng)沙，避免了風(fēng)沙干擾路面運(yùn)營(yíng)。其施工如圖8所示。

五、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)研究得到施工經(jīng)驗(yàn)如下。

1.在丘段落，通過(guò)安裝柴草沙障可以提高地表粗糙度，提高風(fēng)阻抗能力，減少風(fēng)沙隨風(fēng)流失。

圖8 ?擋沙墻施工圖

2.試驗(yàn)表明1m×1.5m的柴草沙障尺寸存沙能力強(qiáng)，地表粗糙度高，經(jīng)濟(jì)成本投入合理，防風(fēng)固沙效果明顯。

3.試驗(yàn)表明沙塵暴天氣采用5m擋沙墻防護(hù)，背風(fēng)側(cè)輸沙率基本接近于0，其阻沙能力與6m的擋沙墻接近，且施工難度較小、費(fèi)用投入少。

4.1 m×1.5m的柴草沙障和5m高的擋沙墻可以很好地控制15m高沙丘的風(fēng)沙流，避免風(fēng)沙污染路面的同時(shí)，保障了行車安全。