公路防风固沙技术

西部交通建设科技项目合同号：200131877206密级：内部沙漠地区公路边坡防护及防风固沙技术研究报告内蒙古交通设计研究院2003年09月交通编号：单位编号：70129384-6分类号：2项目研究报告辑要中文题名沙漠地区公路边坡防护及防风固沙技术研究英文题名StudyonWind-preventingandSand-fixingTechnologiesandProtectionofHighwayRoadbedSlopeinDesertRegion交通编号项目来源交通部单位编号70129384—6合同号2001-318-772-06分类号项目起止年限2001年6月-2003年12月第一完成单位内蒙古交通设计研究院密级内部罗俊宝（高级工程师）罗俊宝谭敬（副研究员）田永祯项目负责人报告撰写人阎德仁，谭敬高青枝田永祯杨文斌，崔琳,王亚军,樊文颖，王宏宇，刘建军,张贵平吕贵民，李延华，杨福珍袁媛，曲国仲，阿腾格，,郑斌项目主要参加人罗于洋，范忠，杨全胜，哈斯巴特主题词沙漠公路，边坡防护，固沙技术，关键词植物固沙，工程固沙，土工沙障，风洞试验，防沙体系Abstract:InChina,desertspossesshugeareas,diversifiedtypes,andtheirdamageextentstohighwaysaredifferent.Asthewest-exploitationprocessquickens,thefirstproblemofthenewlyconstructedhighwaysindesertareasishowtopreventthehighwaysfrombeingburiedbydriftsandtoensurethehighwaysregularoperation,soweimperativelywantasetoftechnologiesofwindbreakandsandfixationbeingdirectedagainstthedifferenthighwaystoguaranteethedeserthighwaysunimpeded.ThisprojectselectedYueliangLakehighwayofTenggerDesert,G207K135-K169ofHunshandakeSandland,G111K1030-K1033ofKerqingSandlandasexperimentalsections,accomplishedalargenumberofexperimentalresearchtechnologiesincludingengineeringsandfixation,plantsandfixation,close-hillside,applicationofnewtechnologiesandnewmaterials,borderslopeprotection,exploitationofsandproperty,establishedthehighwaysandfixationsystemsfittoareasasfollows:extremearid,arid,semi-arid,sub-humid,putforwardtherelevanthighwaywindbreakandsandfixationmodel.Bysandfixationtestintheopenairandwindtunnelsimulatingtest,wecenteredondevelopingakindofnewtechnologyusinggeotextilematerialandchemicalmaterialwithourownpropertyright,Simultaneouslydeterminedsandfixationresultofmechanicalsandbarrierwithdifferentkindsandsizes.Theresultshowsthatthegeotextilesandbarriersinstalleasily,theirsandfixationresultsareobvious,anditcanbecombinedwithplantsandfixation.Onthebasisofanalysisandsummaryofpasthighwaywindbreakandsandfixation,inviewofit’sdefectthatthemechanicalsandbreakisunabletobeadjustedmanually,weputforwardthedevelopmentviewpointofconstructingengineeringsandbreaksystem,thatiskindofgeotextilematerialsandbreaktechnologyof“Asandbarrierrisesasdriftsand,asackrisesasdriftsand”.anddriftsandareorganicallycombinedwitheachothertoapplytofixdriftsand.Theviewpointhasimportantpracticalandacademicalvaluetohighwaysandfixationinfuture.摘要：我国沙漠面积广大，类型多样，风沙对公路的危害程度也不相同。随着国家西部开发进程的加快，中短期内沙漠地区大量的新建公路首先要解决的难题是如何防止公路被流沙埋压，确保公路的正常营运，因而迫切需要一套针对不同地区公路沙害的防风固沙技术来保证沙漠公路的畅通。本项目选定腾格里沙漠月亮湖公路、巴吉公路、浑善达克沙地G207K135-K169、科尔沁沙地G111K1030-K1033为试验路段，完成了工程固沙技术、植物固沙技术、封育技术、新材料、新技术应用、边坡防护技术、沙产业开发等试验研究内容,建立了适应于极端干旱区、干旱区、半干旱区、亚湿润干旱区的公路防沙体系，提出了相应的公路防风固沙模式。通过野外固沙及风洞模拟实验，重点研究、开发了具有自主知识产权的土工、化学材料固沙新技术，测定了不同种类、规格机械沙障的固沙效果。结果表明，土工沙障设置便捷，固沙阻沙效果明显，可和植物固沙结合使用。在总结分析以往公路防风固沙技术的基础上，针对机械沙障无法进行人工调控的缺陷，提出了土工材料防沙体系建立的可调控的理论，即“障随沙长、袋随沙高”的土工材料沙障固沙阻沙技术。将风积沙与土工材料有机结合用于固定流沙。该观点及技术对于今后公路防风固沙具有重要的实用和学术价值。1引言该项目是交通部西部交通建设科技项目《沙漠地区筑路成套技术研究》中的一个子项目，于2001年6月立项，8月6-7日完成可研报告的评审，12月和交通部签订项目合同，2002年5月6-7日项目研究大纲通过了由交通部组织的专家评审。2001年下半年对内蒙古、陕西、甘肃沙漠地区在建公路进行了全面调查，确定了腾格里沙漠月亮湖公路、S309K5+800-K6+500、穿越浑善达克沙地的G207国道K135-K169、通过科尔沁沙地的G111K1030-K1033为项目试验研究的依托工程及具体的试验路段，分别针对各试验路段沙害的危害程度的不同建立了相应的防沙体系。本项目重点开发研究了新型土工沙障、土壤凝结剂沙障固沙技术、已完成两种土工沙障了野外试验和室内风洞模拟试验，固沙效果十分突出，可广泛地用于公路、铁路、油田沙害防沙工程。通过理论分析与固沙工程验证，结合风洞实验，提出了工程防沙体系可调空的动态思想。2T1T项目研究目的意义我国沙漠、特别是沙漠腹地主要以公路运输为主。因此，公路的畅通与否直接关系到地区资源开发、生态建设以及经济能否实现可持续发展。随着开发进程的加快，中短期内在沙漠地区将建大量的中高级公路。而现实情况是：严重的风沙危害使得大部分沙漠公路不能正常营运，风沙经常移动上路，轻则降低行车速度，重则完全中断交通，车辆机械磨损加快，寿命缩短，大量的路面积沙需人工和机械清除，增加了养护部们的管理成本。由此来看，在沙漠地区，公路建设必须建立配套的防沙体系，保证沙漠地区经济发展的大动脉——公路的通行无阻是非常重要的。2国内外研究概况2.1国内研究概况我国开展公路沙害防治研究始于六十年代初，主要研究区域集中在公路沙害比较严重的内蒙古和新疆。早期的研究侧重于工程固沙方面，内蒙古交通设计研究院针对工程措施效益单一的缺陷，在109国道杭锦旗境内沙害最为严重的K901-K906段开展为期三年的以“植物固沙为主，工程固3沙为辅”的防沙体系建立研究，系统地研究了工程措施在路域植被恢复中的作用，取得了十分显著的成效。“九五”期间，该成果被交通部列为重点新技术在内蒙古地区大面积推广应用，2003年荣获内蒙古自治区科技进步二等奖。2.2国外研究概况国外最早开始公路沙害防治的国家是前苏联的土库曼共和国，主要的固沙方法是设置机械沙障，种植沙生植物，喷洒乳化沥青。中东国家石油资源比较丰富，治理公路沙害主要用石油副产品沥青固定流沙。目前，在土工材料固沙技术方面的研究几乎处于空白，即使有一些研究，其深度也十分有限。因此，本项目重点研究了土工材料固沙技术，并获得了初步的成效。T3T主要研究内容及实施方案3.1研究内容3.1.1不同沙漠类型区公路边坡防护及防风固沙体系建立的研究3.1.2干旱区公路防沙体系的建立3.1.3土工合成材料固沙技术研究43.1.4化学材料（土壤凝结剂）固沙技术研究4关键技术4.1土工合成材料固沙技术本项目通过室内风洞模拟实验、试验路固沙工程验证,开发了具有自主知识产权的土工材料固沙技术,该技术可根据风沙危害的动态变化，及时调整防沙体系各个单元的布局,克服了以往被动式防沙措施。把新型土工材料固沙技术的开发、研究、工程验证与理论探讨紧密地结合在一起，在公路防风固沙技术及防沙体系建立的基础理论研究方面有重大突破与创新。4.2化学材料（土壤凝结剂）固沙技术采用这种方法设置的沙障把固化剂的隔离作用和改变下垫面性质的作用合二为一，协同发挥隔离与增加地表粗糙度的作用。4.3干旱区公路沙害防治技术采取封育和人工植被建设、工程措施和植物技术结合的综合技术，以乡土树种为主体，乔灌草合理配置，带、片结合，构建了立体、多结构的综合公路防护体系。人工造林成5活率90%左右，项目区植被覆盖率提高到30%—60%，公路沙害降低了94.7%。4.4公路沙害治理与沙产业开发技术沙产业开发研究开创了公路沙害防治实践的先例，实现了植被建设的生态效益、经济效益和社会效益进行有机结合，为公路植物防护建设的后期管理增加了后劲。5试验与分析5.1试验路概况5.1.1G111国道研究地位于位于兴安盟科右中旗，巴彦呼舒镇至高力板镇111国道K1030-1033公里的流动、半流动沙丘地带。植被平均覆盖度为11%，其中流动沙地为0—3%，半国定沙地为4—15%，固定沙地为16—25%。5.1.2G207国道研究地位于207国道K135至K169之间。本区属温带半干旱大陆性气候。路侧既有流动沙丘，又有半固定沙丘、固定沙地和丘间低地。65.1.3腾格里沙漠月亮湖公路研究地位于腾格里沙漠、阿拉善左旗和阿拉善右旗东南边缘。本区属温带大陆性干旱气候。沙丘高度5—10米，丘间低地地形比较平坦。绝大多部分地段全部是裸露的流动沙丘。公路沙害类型以风沙流侵袭与沙丘整体前移埋压公路为主要形式。5.1.4研究区立地类型划分项目区的立地类型可划分为四类，即固定沙地，半固定沙地，流动沙地和丘间地。定沙地和流动沙地之间，适合采取封育、人工造林等措施恢复植被。5.2研究结果与分析5.2.1沙产业开发技术与效益分析（1）麻黄育苗、经营技术近年来，随着麻黄在国际市场上的走俏，天然麻黄价格不断上涨，对其大量的不合理采割，使有限的资源面积、质量急剧下降。为此，我们通过多年的实践，摸索出一套人工7沙地种植麻黄技