浅谈风吹雪雪害地区公路勘察设计工作

收稿日期：
２０２０－０７－２３浅谈风吹雪雪害地区公路勘察设计工作
桑永东
（锡林郭勒盟乾图交通设计有限责任公司，内蒙古锡林浩特　０２６０００
） 摘　要：
分析了公路风吹雪成因，对公路风吹雪雪害地区路线、路基断面、交通安全设施勘察设计要点以及各类防雪设施的分类及应用作了介绍。

关键词：公路；风吹雪；病害；勘察；设计
中图分类号：Ｕ４１８．５＋
６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—６９２１（２０２０）２０—０１０６—０２ 风吹雪和雪灾在中国部分地区广泛分布，
例如：我国的西北，华北，东北，青藏高原和西南地区。

作为首都北部内蒙古的重要生态屏障，近年来，随着经济的快速发展，公路交通运输网络变得越来越完善，但是由于恶劣的自然环境和各种自然灾害的影
响，
公路运输功能受到严格限制。

其中，风雪流及其引发的风吹雪害是公路上经常发生的灾害之一。

风
雪流对道路交通造成两种危害：
一种是风和雪的流动会降低能见度，这会影响驾驶员的视线并形成视距障碍。

另一种是道路上的积雪白天融化晚上容易结冰，这会影响车速，阻塞交通，引发交通事故。

１　公路风吹雪形成机理
起始风速和积雪运输是吹雪的主要形成过程。

前者是指雪粒开始运行的临界风速。

风雪的大小不
仅与雪的密度，
粒径和黏度系数等指标有关，而且还与诸如太阳辐射，温度和地面粗糙度等外部条件有关。

通常情况下，当温度从－２３℃升高到－６℃时，地面１ｍ高处雪的起始风速约为４ｍ／ｓ。

达到起始风速后，气流沿雪表面在水平和垂直方向上以小漩涡的形式出现，使雪粒卷起，并以跳动，滚动，爬行和蠕动的形式在地面或近地表空气层中移动，浮动。

运送长度可以从几十米到几百米，这取决于被风蚀的积雪表面的状况。

风吹雪的运输速度是风速的函数。

风吹雪对自然雪具有重新分布的作用，由它形成的雪深比自然雪厚３～１０倍。

如果雪粒吹过平坦而开阔的地面，则风主要是由摩擦损失引起的，能量损失较小。

雪粒随风移动，并形成各种吹蚀的微观形式。

如果您在起伏的地面上吹气，不仅摩擦阻力会增加，而且地形和地面特征的局部变化所引起的
涡流阻力也会使风速急剧下降，
从而导致大量积雪。

积雪形式很多，例如：雪檐，积雪堆，雪山，雪舌，波浪积雪等。

２　公路风吹雪预防
中国在风雪物理研究方面取得了长足的进步，在野外观测，风洞模拟实验和大型防护工程方面都取得了一些成果，总结出“导”（各种类型的导雪设施，如导风板等）、“改”（设置合理路基高度、放缓路基边坡、设置储雪场等）、“阻”（各类防雪栅栏和挡雪林等）、“除”（机械除雪与理化融雪）等一系列有效的综合治理措施。

３　风吹雪地区公路勘察设计
在风吹雪严重的地区，如路线设计不当，则会造成很大的后患，给公路养护、公路运输工作带来困难。

由于风吹雪地区的公路设计有许多特殊要求，工程量大，投资多，因此，在公路勘测的时候，在现场
必须做深入、细致的调查工作，选择最佳的路线设计
方案，
根据风吹雪雪害的不同严重程度，合理选择路基的断面尺寸及相应防雪措施。

３．１　公路勘测
①应充分调查当地的气候，
气象数据，地形和地形特征，并分析形成大风和形成风吹雪天气的原因，并找出规律。

②调查冬季风力，路线沿线风向，风向和持续时间，总降雪量，最大降雪量，最大和平均降
雪深度，
冬季温度和冻融时间等数据，分析确定主导风雪流在每个部分中，风向，风雪类型及其危害程度。

由于一般气象站都位于城镇附近，与路线上的
状况有很大不同，
因此，应尽可能进行野外观察，对于旧路改建工程应收集相关养护部分的数据资料。

③对于降雪且容易积雪段，必须有１～
２个冬季野外观测数据作为基础。

至少应在冬季进行野外积雪调查，以对设计进行必要的修改和改进。

３．２　公路路线及交通安全设施设计
在公路路线及交通安全设施设计时，应对路线走向与冬季主导风向的交角、路域内地形及地貌、路侧植被及构筑物、路线平纵技术指标、交通安全设施
等公路风吹雪雪害主要影响因素进行综合分析，
在满足相关环境影响、技术标准、工程造价等要求的前
提下，
合理的布设公路路线及交通安全设施。

①路线应避开积雪丰富的地区，并选择不易积雪的地形；当路线必须经过积雪丰富的地区时，应优先穿越雪灾里程最短的地方或采取预防措施。

②选择路线方案时应充分利用有利于防雪功能的地形、地貌，线位宜布设在四面通风的开阔地、台地及丘陵山地的山脊、阳坡、冬季主导风向的迎风坡。

③路线的主体走
向宜与当地冬季主导风向夹角接近９０°
或者平行，不宜成３０°～
６０°相交。

④平原微丘区：当路线下风侧地形起伏较大时，
下风侧的路肩外缘距山坡坡脚距离宜大于３５０ｍ；
山岭重丘区：当路线下风侧为山丘时，下风侧的路肩外缘距山坡坡脚距离宜大于１３倍的山丘高。

⑤路线纵坡应尽量放缓，风吹雪重度危害地区最大纵坡宜较路线设计规范中的规定值减小１．０％进行控制。

⑥采用“包线设计”原则，纵断面设计时应与地形相适应，宜以填为主、不宜出现大填大挖。

⑦相邻道路应综合考虑风吹雪区域危害程度、上风侧公路等级及路基高度设置合理间距，避免
因上风侧公路诱发下风侧公路雪害，
并有利于清除积雪。

⑧在满足公路交安规范相关规定的防撞等级要求时，宜采用缆索护栏，减少波纹护栏、墙式护栏等实体面积较大护栏的设置。

⑨积雪可能覆盖路面
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６０１·２０２０年１０月内蒙古科技与经济
Ｏｃｔｏｂｅｒ２０２０
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的路段，若路侧未设置护栏则应埋设路界指示标、积雪标杆以及在雪害频发路段设置警示标志等设施。

３．３　公路路基设计
在公路路基设计时，应根据当地自然条件、工程地质条件，对公路风吹雪雪害与自然环境的关系、与路基高度的关系、与路基断面形式的关系进行综合分析，选择合理的路基高度和断面形式。

①在风吹雪中度、重度危害地区，高等级公路宜采用分离式路基。

分离式路基断面中央分隔带宽度的取值应满足不设防眩设施的要求。

整体式路基断面中央分隔带采取齐平式且应采取硬化措施，尽量减少植物防眩设施。

②路基尽量采用路堤断面形式，不宜采用挖方断面形式；高度较高的路堤不宜与挖方深度较深的路堑相连接。

③路基断面形式为路堤时，宜采用圆弧式路肩、圆弧式坡脚、坡率为１∶２．５～１∶５地缓边坡形成流线型路基输雪断面。

当有条件时，结合路基高度，采用适宜的路基边坡坡率以满足不设安全护栏的要求。

路基断面形式为路堑时，深度宜小于２ｍ或大于６ｍ；宜采用圆弧形路肩、圆弧形坡脚、坡率为１∶２～１∶４地缓边坡、弧线形边沟形成流线型路基输雪断面。

路堑边坡底部应设置积雪平台，风吹雪中度、重度危害地区积雪平台宜采用对称式设置，平台宽度不宜小于３ｍ；风吹雪轻度危害地区积雪平台宜采用单侧式设置，平台宽度不宜小于４ｍ。

④在地形开阔平坦地区，路堤高度应根据风吹雪病害程度合理选择，路堤最小高度应比当地最小积雪深度高出０．５ｍ～１．０ｍ，并清除路基两侧２０ｍ范围内的障碍物，如：乱石堆、小土丘、草丛、灌木丛等。

⑤在风吹雪中、重度危害地区，路拱横坡不宜大于２％，曲线超高段横坡不宜大于４％。

⑥议在展览线的区域内延伸路线，以免上下线重叠。

转弯部分应采用高填充，否则必须将上下线之间的“岛”弄平，以使所有弯头打开。

３．４　公路风吹雪雪害线外防治措施
公路风吹雪雪害线外防治措施可分为：“阻雪”“输雪”“导雪”“固雪”四大类。

“阻雪”类防治措施主要有挡雪墙、防雪网、挡雪栅栏、挂草网围栏等；“输雪”类防治措施主要有浅槽风力加速堤、挡雪墙等；“导雪”类防治措施主要有导风板、挡雪墙等；“固雪”类防治措施主要有防雪林带、种草蓄雪等。

３．４．１　挡雪墙。

适用于各类风吹雪雪害路段的防治。

防雪墙按照砌筑材料可分为石质防雪墙、砖质防雪墙、土质防雪墙、雪质防雪墙和其他材料防雪墙；按照设置层数可分为单层防雪墙、多层防雪墙；按照墙体的孔隙率可分为不透式防雪墙、透孔式防雪墙；按照墙体的形状可分为直线式防雪墙、直线＋翼式防雪墙等。

防雪墙与公路路基间距离一般为３０ｍ～５０ｍ左右。

３．４．２　浅槽风力加速堤。

适用于无过于强烈的反向风、上风侧地形起伏较小、下风侧具备足够储雪空间、冬季主导风向与公路走向夹角６０°以上且高度较小的路堤路段。

为保证浅槽风力加速堤防治效果的稳定、有效，建设与养护时应对浅槽表面进行平滑处理，保持槽面的连续，保证风力加速、槽面输雪的效果。

３．４．３　防雪栅栏。

是由若干栅栏组成的平板组，适用于风吹雪轻度、中度危害地区的路段防治，使用时采取适宜的固定方式设置在公路上风侧。

防雪栅栏按移动性可分为固定式防雪栅栏、移动式防雪栅栏和半固定网围栏式防雪栅栏；按排列方式可分为单
列式防雪栅栏、多列式防雪栅栏；按板条安装方向可分为横栏式防雪栅栏、纵栏式防雪栅栏；按孔隙率是否可变可分为固定孔隙率式防雪栅栏、可调节孔隙率式防雪栅栏。

３．４．４　导风板。

适用于无过于强烈反向风、下风侧具备足够储雪空间的路段。

导风板按结构可分为下导风板、侧导风板两大类。

３．４．５　挂草网围栏。

设置在公路上风侧，适用于草原牧区风吹雪轻度、中度危害地区的路段防治。

围栏挂草后的孔隙率Ｐ＞５０％时为疏透结构挂草网围栏，适用于风吹雪轻度危害地区；围栏挂草后的孔隙率Ｐ≤５０％时为紧密结构挂草网围栏，适用于风吹雪中度危害地区。

３．４．６　防雪网。

设置在公路上风侧合适的位置处，适用于各类公路风吹雪雪害路段防治。

防雪网的孔隙率取值范围为３０％～６０％。

孔隙率为４５％～６０％时，适用于风速小、降雪量大，防雪网前后储雪空间地较大的路段；孔隙率为３０％～４５％时，适用于风速大、降雪量小，防雪网前后储雪空间较小的路段。

３．４．７　育草蓄雪。

适用于宜种植草木的风吹雪雪害路段。

公路上风侧种植牧草的宽度应大于１００ｍ；公路上风侧种植牧草的高度应达到２．０ｃｍ以上；公路上风侧种植牧草的盖度应达到６５％以上。

育草技术应执行相关行业标准、规范，植物种类的选择宜根据不同气候区特征选择适宜的牧草种。

３．４．８　防雪林。

在适宜树木生长路段的上风侧或两侧栽种的可以储纳积雪的护路林。

防雪林按树种类型可分为乔木防雪林、灌木防雪林等；按树种的组成可分为纯林防雪林、混合林防雪林等；按林带的结构可分为紧密结构防雪林、疏透结构防雪林等。

防雪林结构配置：①灌木绿篱＋乔木：带状配置，要求灌木位于林带外缘近路处，灌木不小于２行，株行距为５０ｃｍ×５０ｃｍ，紧密结构；灌乔行间距３ｍ，品字形配置；乔木株行距为２ｍ×３ｍ，４行，品字形配置，疏透结构。

②灌木纯林或混交林：沙柳、沙棘、紫穗槐、拧条纯林或混交，带状造林，品字形配置；１０行一带，带间距４ｍ，株行距为５０ｃｍ×５０ｃｍ，紧密结构。

③灌木与半灌木混交：沙柳＋沙嵩混交、紫穗槐＋沙嵩混交、拧条＋沙嵩混交、花棒＋沙嵩混交，带状造林；１０＋１０行一带，带间距４ｍ，灌木株行距为５０ｃｍ×５０ｃｍ；灌木与半灌木品字形配置，半灌木行距为３０ｃｍ×５０ｃｍ，紧密结构。

④灌木林带与公路之间的距离宜为２５ｍ～３５ｍ、乔木林带与公路之间的距离宜为３０ｍ～４０ｍ。

４　结束语
公路风吹雪病害的防治工作是一项长期而又复杂的工作，对于无雪害区域主要注意极端年份带来的积雪威胁，以临时性除雪抢险为主要措施，有条件时可结合公路绿化进行预防；对于有雪害区域，应根据路段风吹雪危害程度，并结合路域地形特点，优先选择对其路线及交通安全设施、路基断面设计优化的预防性措施，若预防性措施使用受限则应选取适宜的线外措施进行雪害防治。

线外防治措施的选用在风吹雪轻度危害地区以阻雪为主，中度、重度危害地区以输雪、导雪为主。

具体线外措施的选择应根据当地的自然环境、公路的路基断面形式、路侧构筑物及路域植被等因素，结合当地生产、生活的实际情况，综合分析、合理选择。

同等条件下，应优先选择植物措施或结构简单、施工方便的工程设施。

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桑永东·浅谈风吹雪雪害地区公路勘察设计工作２０２０年第２０期。