沙漠地区道路设计研究

摘要：在阐述我国沙漠地区气候特点的基础上，分析了沙漠地区气候对公路的影响，介绍了沙漠地区公路设计理念和设计要点，并提出了沙漠地区的生态环境保护与恢复的措施，以保证公路使用寿命和道路行车安全。

关键词：沙漠地区；公路；设计理念

我国沙漠和沙漠化土地总面积约为262.2万km2，约占我国国土面积的27.3％，目前沙漠化土地面积仍以每年2460km2的速度扩展，吞噬着我们宝贵的，赖以生存的土地。近年来随着国民经济的发展和国家对西北部地区大力的支持，我国西北部地区公路建设得到了发展，这其中很大部分公路都是在沙漠戈壁地区修建的。但是在沙漠地区修建公路的过程中，既有施工过程中对沿线脆弱生态环境的破坏方面，也有建成后对沿线经济发展和区域自然环境的改善方面。所以在沙漠地区采取什么样的设计理念和施工工艺修建道路，是否对当地经济发展和生态环境保护更有利，成为衡量工程实施成败的关键，更是沙漠地区保护环境和改善生态的重要手段。本文主要阐述了沙漠化地区公路设计及施工过程中存在的问题，并提出了一些措施。这对沙漠地区公路建设、提高工程质量、确保运营安全、保护生态环境，实现可持续发展具有重要的意义。

1我国沙漠地区气候特点

沙漠地区与其他地区的自然环境特征差异极为明显，主要体现为气候干旱少雨，日照强烈，温差变化巨大，风沙活动频繁，同时沙漠地区生态环境极为脆弱，自然环境恶劣，人烟稀少，这严重影响了本地区公路建设。由于沙漠地区独特的环境，对于公路勘测设计以及路基防护和养护工程带来极大的挑战。

2沙漠地区气候对公路的影响

2.1风蚀对路基的影响。沙漠地区的路基填料一般可采用粉细沙。迎风侧路基主要以吹蚀为主，背风侧路基主要以掏蚀为主。同一方向长期的风蚀，可使路肩宽度逐渐变窄，甚至导致路基掏蚀，使路面啃边、悬空，严重时甚至给道路行车带来安全隐患。2.2降水对路基的影响。由于沙漠地区筑路材料匮乏，为了降低工程造价，沙漠地区的路基普遍较低，地表集中降水容易造成路基边坡的坍塌、路基边坡滑移等危害，甚至导致排水不畅地段路基遭受水毁。2.3对沿线防护设施的影响。对项目沿线防护设施的危害主要来自特定方向的风沙流。风沙遇阻便会减速堆积，久而久之导致沙流的堆积，增大交通事故频率，给行车带来安全隐患，故沙漠地区的防护设施需着重考虑当地的风沙流向及风速。2.4对交通的影响。我国西北部局部风沙危害严重的地区，沙埋现象常给公路安全行驶造成了严重威胁。轻则造成路面局部积沙，给行车带来安全隐患，重则积沙淹埋大段路面，造成交通阻隔，甚至发生交通安全事故。2.5对桥涵的影响。沙漠地区由于桥涵跨径和高度普遍偏小，桥涵孔洞很容易受风沙影响，严重时可导致风沙掩埋桥涵孔径，过水能力降低，甚至造成水毁现象。

3沙漠地区公路设计理念和设计要点

3.1沙漠地区公路设计理念。（1）在沙漠地区，极端地质气候条件下，保证道路的可靠、安全是公路建设的首要任务。（2）在沙漠地区，人烟稀少，在道路养护困难的条件下，如何提高道路的稳定性，是公路建设需着重考虑的部分。（3）沙漠地区自然环境恶劣，生态系统脆弱，故沙漠地区的公路建设应保证在尽量减小对生态环境破坏的前提下进行设计、施工。前期充分考虑项目对生态环境的影响，做好防沙固沙、植被恢复和环境保护工作，施工后期需严格执行好施工图纸的方案，使得沿线沙漠地区逐渐变为一条“绿色长廊”，实现可持续发展。（4）公路经过沙漠、戈壁区域长距离无人烟，景色单调，路线设计中应着重考虑驾驶者的视觉疲劳问题，保证行车安全。（5）结合勘察手段，路线尽量避绕盐渍土、沙害严重等不良地质地段，特殊地段需考虑风向及日照因素，选择路线方案，尽量缩短穿越长度，避免挖方，减少处治费用。3.2沙漠地区公路路线的设计要点。3.2.1沙漠地区公路选线。在我国沙漠地区特殊的气候条件下建设公路，需遵照以下原则。（1）结合当地自然条件和地质条件合理选线布线，路线走向在风吹雪和风积沙路段尽可能与当地盛行风向平行布设，或尽可能减小风向与路线的交叉角度，如果减小角度有困难，可采用加大交叉角度，甚至接近垂直风向布设。（2）考虑到沙漠地区均位于我国西北地区，阳坡日照时间较阴坡长，太阳辐射强，冬季雪融化快，所以路线一般应设在阳坡。（3）路线布设尽可能考虑避让地质条件相对差和易积雪、易积沙路段，降低建设期路基修建及后期养护费用。同时应考虑在通过沙漠地区的路线方案应尽可能短；路线方案应尽量选择接近筑路材料丰富地区和人口居住区或有水源地区，以便于后期施工和降低工程造价；路线方案选择与布设应顺应地形地貌、尽可能减少工程对当地脆弱环境的破坏，争取取得最佳生态效益和社会效益。3.2.2沙漠地区公路纵断面布设。路线纵断面设计时应着重考虑与当地风向、地貌地形相适应，路线纵断面设计需考虑视觉连续、平顺等要求，纵断面应避免在短距离内出现剧烈的起伏，以提高驾乘人员的舒适性，降低行车安全隐患。路线如通过复杂的高大沙山时，应按照多填少挖的原则控制纵路基高度，尽可能减少路基的沙埋和水毁风险。3.2.3沙漠地区的路基设计。（1）沙漠地区为了防止路基被风蚀或埋沙，路基横断面形式和路基防护形式需根据当地风向风速以及地貌地形、风沙运动特征、路线走向与主风向关系等因素综合考虑，多方案论证，合理选择路基设计方案。同时根据需要，在沿线合理采用防沙固沙等措施，减少风沙影响的同时，改善行车视觉疲劳，提升沿线生态环境。（2）沙漠地区公路路肩、路基边坡以及积沙平台均需进行相应的防沙固沙设计，以防止风蚀，进而保持路基稳定。具体的防护材料和防护形式可根据当地习惯或已成熟工程经验合理选取。（3）为避免距离路基两侧的取土坑遭受风蚀，危及路基，取土坑需设在下风侧路基坡脚尽可能远的位置。（4）在易积沙路堑段时，为防止风流沙进入路肩及在行车道内堆积，应在路基迎风侧设置宽度不小于2m的积沙平台。（5）沙漠地区生态系统脆弱，为减少工程对自然环境的破坏，路基设计应尽可能减少废方。弃方一般应堆在路基下风侧或低洼处，并应予以摊平，有条件应采取防沙固沙措施。（6）为防止风积沙和风吹雪影响道路行车安全，路基两侧10~20m范围内的地面应保持平顺，地表无凸起和其他灌木。（7）植物防护的设置应与当地防沙治沙规划相结合。应选择当地常见的，适合当地生长的植物种类，并选择合适的种植方式，建立完善的灌溉措施和管理措施，以确保生态环境迅速恢复。3.2.4沙漠地区的路基填土高度。当路线通过移动速度较快的动态沙丘或沙地分布较广地段时，为避免路基沙埋和水毁，路基填土高度应以高出沙丘平均高度50cm为宜；路线通过风沙地区，尤其是风口路段时，路线纵坡应尽可能采用填挖方基本平衡的原则，其路基填土高度以高出地面线50~100cm为宜；路线通过盐渍土、软土等不良地质路段时，路基填料可采用风积沙填筑，路基平均高度应大于80cm为宜。3.2.5沙漠地区路基断面的合理选择。沙漠地区的路基边坡坡率应充分考虑风沙运动特征、地形地貌、路线与风向的关系等因素，结合公路等级合理设置路基边坡坡率。边沟形式宜采用缓坡蝶形边沟。3.2.6沙漠地区交安防护设施的合理选择。由于沙漠地区特殊条件，需综合考虑沿线防护设施在特定风向对风沙的阻隔影响，风沙严重地区护栏或防护网形式的选取均有可能造成路面积沙的产生，给行车安全带来隐患。3.2.7沙漠地区的路面结构设计。沙漠地区公路具有风沙大、日照强烈、温差大、降水少、筑路材料缺乏等特点。故沙漠地区公路的病害形式主要以车辙变形、收缩开裂为主，局部段落伴有骨料松散、坑槽及沙埋等病害。由此在沙漠地区公路设计中，需在路面结构组合设计之初，充分考虑沙漠地区特定的自然气候环境，结合当地交通状况、沿线筑路材料、施工条件等因素，根据道路设计等级合理论证选取路面结构形式，确保在方案可行、经济合理的前提下，充分发挥各结构层最大效能，降低工程规模，提高沙漠地区道路的使用寿命。3.2.8沙漠地区的边沟形式选择根据沿线降水量，合理设置排水边沟尺寸。风积沙路段填方路堤的坡脚及土路肩与边坡相交处宜设计成圆弧形，可不设排水边沟，挖方段易选择浅碟式边沟。

4沙漠地区的生态环境保护与恢复

沙漠地区自然环境恶劣，生态系统极为脆弱，易受到人类活动的影响，尤其是沙漠地区公路建设过程中对沿线生态环境的巨大破坏，所以如何使工程建设减少对环境的破坏，保护环境，成为本地区内工程建设的重中之重。在沙漠地区公路建设中，应尽量通过线形的合理布设、植被集中地段或者绿洲的避让、路基形式的设置、防护设施的设置、植被恢复来减少人为因素对生态环境造成的影响，降低对动植物栖息地或生存区域的影响。工程建设应充分考虑采取相应工程措施防沙固沙，通过道路两侧的沙障种植各种植物恢复生态，尽可能使公路建设成为沙漠地区“绿色长廊”，甚至带动个别地区退沙还林，改善当地自然环境。

5结语

沙漠地区公路的风沙防治应采用“以防为主、防治结合”的原则进行设计。在沙漠地区修筑公路时，依据地质勘察，借鉴本地区已建成的或者成熟的公路建设经验，为后续公路建设中防沙治沙工作提供依据。本文提出合理的路线、路基、路面结构等设计以及防沙和固沙相关措施，保证公路使用寿命和道路行车安全。希望本文能对沙漠地区公路建设、防沙治沙工作提供一些有益的参考。

参考文献：

[1]王璐琳，赵玥.浅谈沙漠地区对公路建设的影响和防治措施[J].山西建筑，2013（26）：120-122.

[2]王耀辉.沙漠地区铁路路基沙害及其防治措施[J].山西建筑，2009（28）：256-257.

作者:李明 单位:北京建达道桥咨询有限公司