简单谈谈塔里木沙漠公路的病害和养护方法

简单谈谈塔里木沙漠公路的病害和养护方法作者：田伟巩道成苗红伟

来源：《科技创新导报》2011年第17期

摘要:随着沙漠公路的全线贯通,沙漠公路的病害防治和养护也摆在了人们的面前。经过几年的探索和观察发现沙漠公路的病害有风沙害、雪害、翻浆等,并经研究探索出防止这些病害的方法。

关键词:沙漠公路病害防止方法

中图分类号:U418 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)06(b)-0079-02

随着西部开发战略的逐步实施,公路建设进入了前所未有的飞速发展时期。20世纪70年代末,我国的石油开发重点转入塔里木盆地,1984年9月在塔克拉玛干北部的轮台县与库车县之间的沙参二井发生井喷,人们惊喜交加,坚定了寻找大油田的信心。在轮南,英买力相继寻找到高产油气流,这些发现将找油者的视线转向沙漠腹地。但是,运输方式是很大的问题。1989年11月,沙漠公路建设可行性专家听证会在库尔勒市召开,1991年5月,《塔里木沙漠石油公路工程技术研究可行性报告》通过专家论证,1994年7月12日,肖塘至塔中219km的沙漠公路全线贯通。1994年9月,国务院决定为支援南疆南部地区的经济发展,沙漠公路要南北贯通,1995年初,开始了由塔中4井至民丰227km的沙漠公路建设,到9月6日,沙漠公路全线贯通。然而随着公路的顺利通车,沙漠公路的病害防治和养护也摆在了人们的面前。现在我根据塔里木沙漠简要的介绍一下沙漠公路的病害及防护方法。

1 风沙害

风沙害主要有风蚀和沙埋两种。(1)风蚀是指在风沙的直接冲击下,路基上的沙粒或土颗粒被风吹走,出现路基削低、掏空和坍塌等现象,从而引起路基的宽度和高度的减小。风蚀的程度与风力、风向、路基形式、填料组成及防护措施等有关。(2)沙埋是由于风沙流通过路基时风速减弱,导致沙粒沉落堆积而掩埋路基,或沙丘移动上路掩埋路基而产生沙埋病害。沙埋类型有片状沙埋、舌状沙埋和堆状沙埋三种类型。片状沙埋的面积较大,形成也较迅速,主要发生在风沙流活动的地区,初期积沙较薄,严重时会阻断交通。舌状沙埋在流动沙丘地区,当路线横切沙丘走向或在风沙流活动地区,路基上风侧有障碍时,均可形成舌状沙埋。舌状沙埋迅速,一场大风即可是交通中断；堆状沙埋主要发生在流动、半流动沙丘地区,沙丘前移上路,造成大量的沙子堆积,形成堆状沙埋。堆状沙埋的发展需要一定的时间,能够预测,可以预防,但一旦形成处理比较困难。

风沙害是塔里木沙漠公路的主要病害,风沙对公路的危害主要是沙埋和风蚀,沙埋和风蚀两者当中又以沙埋为主。风沙害引起的沙埋和风蚀,对公路产生危害的影响因素有沙漠的气候、类别、地貌特征,风速、风向及与路线走向的关系,路基的型式、高度、边坡,地表覆盖度等。产生风沙流导致公路沙埋的起沙风速与沙粒粒径、地表性质、沙的含水量等因素有关。路线走向与合成风方向夹角越小,路上沙害愈轻。较高的路堤一般不至于遭受沙埋,较缓的路堤边坡可使风沙流平顺越过而不积沙,路堤一般以1m左右的高度和缓于1∶4的边坡为宜。沙漠地区由于降水稀少,蒸发强烈,气候干旱或过干,植被稀疏,风积沙为细沙或极细沙,且大多为流动性沙丘,年大风日数虽然较少,但中强度风较多,一般起沙风速为6m/s。风沙流引起公路沙埋。

因此,若公路的路线走向及横断面形式等与风沙的运动规律处理不当,或防沙、固沙措施不合理,极易引起公路的风沙害,掩埋道路或中断交通。

2 冻胀、翻浆病害

冻胀和翻浆是多年冻土和季节性冻土地区公路的主要病害之一。土质、水、温度是形成冻胀与翻浆的主要自然条件。新疆降雨主要集中在7、8、9月三个月,路基在冰冻过程中,土中的水分不断地向上移动,使路基上部的水分及可溶盐含量大大增加。春融期间,由于土路基含水量过多,强度急剧降低,再加上行车的作用,路面会发生弹簧、裂缝、鼓包、冒泥等现象,形成翻浆。土质盐渍化更容易使病害加剧。

从土壤条件看,塔里木沙漠公路路基填料是含盐量较高的风积沙,在轮台至肖塘段土质多为粉质土、盐渍土或含有一定量粉粘粒的砾类土和砂类土的,都具有冻胀性。然而因为降水少,且主要以夏季降水为主,除轮台至肖塘段外,一般冻胀和翻浆较轻。

3 盐渍土病害

塔里木沙漠公路盐渍土路基病害类型及其危害。(1)氯盐渍土。其易溶解,当含盐量多时,会造成湿陷、坍陷等病害。(2)硫酸盐渍土。其危害主要有:土壤盐分体积的变化会使路基表面疏松,边坡呈蜂窝状；会导致路肩疏松,且盐土粉末容易被除风吹蚀；土壤中硫酸盐含量过高时会造成路面鼓包、破裂。(3)碳酸盐渍土。塑性和黏附性较大,遇水后会导致路面泥泞不堪。

但是由于沙漠公路大部分位于沙漠腹地降雨较少,所以盐渍土病害在塔里木沙漠公路主要体现在轮台至肖塘段和且末及民丰往塔中方向50km以内较为严重。

4 雪害

雪害主要包括积雪和雪崩两种形式,在塔里木沙漠公路中主要表现为积雪,积雪包括自然降雪和风吹雪,风吹雪包括风雪流和风积雪。雪害的类型中以风吹雪的影响因素复杂而多变,对道路运行危害大。

风吹雪对公路危害的影响因素有雪源、风力、地形、路线与风向的关系、路基横断面型式、边坡、高度等；风雪流强烈时,可阻断交通、埋没车辆,极易发生交通事故。开阔平坦的平原地形,当路线与风向平行时,路堤上一般不会产生积雪；当路线与风向斜交或正交时,对于路堤高度大于1.0～1.5m(不考虑当地积雪深度),边坡缓于1:4,就可减轻或避免积雪。山地或丘陵地区,由于地形及风向多变,一般积雪都比较严重,产生背风、迎风、弯道堆积等。

针对以上主要病害,主要有以下应对措施。

(1)对风沙病害:沿公路两侧一定距离范围内设置高芦苇沙障,作为防沙固沙的第一道屏障,同时在公路两侧近距离处栽植芦苇草方格进行固沙,并且采用滴灌技术在沙障内种植生态林(红柳,胡杨,干草),形成植物防沙与草方格防沙为一体的防沙固沙体系,效果良好。但是,塔克拉玛干是我国最大的流动性沙漠,地质条件恶劣,气候特殊,许多的养护手段,是内地养护工作难以想象的。尽管芦苇障和草方格对防止流沙掩埋公路具有很好的作用,但由于较高的气温和风吹很容易造成公路沿线草方格防沙设施的腐蚀,公路沿线防沙固沙的高沙障、草方格受风蚀、沙埋及风毁严重,流沙掩埋防沙固沙设施,掩埋公路的情况时有发生,需要经常更换或重新设置芦苇沙障和草方格,才能确保公路通行。

(2)冻胀、翻浆病害:①在易发生冻胀和翻浆的路段用细粒型沥青混凝土罩面,使其在雨季尽量少的把水渗到路基中去,截断冻胀的条件。②在翻浆严重的路段,挖出路基原来填料换填风积沙,并在基地和路基顶铺土工布。

(3)盐渍土病害:①保持排水良好。因为盐渍土受到雨水、冰雪融水的淋溶严重,其含水量较大,极易导致坍塌、路基发软、强度减弱而降低承载力。因此,保持排水良好显得尤为重要。排水沟的设计要保持有0.5%～1%的纵坡。在低矮平坦且排水因难的地段,应加宽加深排水沟。②加固边坡。对于硫酸盐渍土路基,宜采用卵石、黏土或废砖头平铺在路堤边坡上,以起到保护边坡的作用,防止边坡被风蚀或人畜踩踏而破坏。③合理设计路基高度、宽度及边坡坡度。设计时应按照一定的要求,合理选择路基边缘高出地面的最小高度以及高出地下水位的最小高度。④加固路肩。对土质中含盐量大于8%的地区的公路,应采用渗水材料掺在土壤内以封闭路肩表层。⑤加强路基养护。特别是在秋冬季或春融时节,路肩易出现膨胀隆起,甚至翻浆。这类情况多是由于地面水造成的,因此,应当及时的将隆起的部分铲去,使地面水及时的排出。⑥种植耐盐性的植物。为防止边坡上发生水土流失的现象,应根据边坡的土质和植物生长情况,种植适合的耐盐性树木或草本植物。