用于高風速風沙地區的高立式防沙障的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種風沙防治措施，具體的說是一種適用于高風速風沙地區的高立式防沙障。所述高立式防沙障是一種梯形防沙堤和防沙網組合形成的防護體系。本發明另一方面還涉及所述高立式防沙障用于沙漠戈壁地區高風速風沙環境下減風和/或阻沙的用途。
【背景技術】
[0002]在我國西北部干旱地區，戈壁、沙漠廣泛分布，戈壁、沙漠地區風速高達20?60米/秒，高位攜沙量大，風蝕路基、沙埋軌道、風翻列車等災害事故時有發生，嚴重危及鐵路設施和行車安全。因此，為了保障高速鐵路、公路在大風環境下的安全運營，防沙措施是風沙治理面臨的重要技術問題。
[0003]雖然國內外對鐵路風沙治理的研究和應用較早，且已有較豐富的經驗和理論，包括我國包蘭鐵路、蘭新鐵路等在風沙路基防護方面取得的顯著成就，尤其在防護體系建設和植物物種選擇方面積累了較豐富的經驗。但較之一般流沙地表，高風速戈壁、沙漠地區風沙、礫石顆粒彈跳更高，風力強勁，躍移高度可達2m以上，風沙流結構呈獨特的“象鼻”效應，具有遇阻堆積的特性。
[0004]目前普遍采用的阻固防護體系中，以高度I?2米的立式防沙網作為外圍高立式沙障，這種沙障對2米以下的常規風沙流起到良好的減風阻沙作用，對固沙帶的保護作用明顯，但面對強風速的戈壁、沙漠風沙，常規的立式防沙網作用有限:
[0005](I)對2?5米高度的高位風沙沒有阻擋攔截作用；
[0006](2)由于對低位高速風沙的阻擋，促使部分低位風沙轉向，增加高位風沙量，并加速高位風沙流；
[0007](3)在高風速作用下，常規立式防沙網極易出現風蝕失效。
[0008]因而這種防沙網不但對固沙帶的保護作用極為有限，而且增加了高位風沙對保護目標的損害。
[0009]在戈壁風沙防治中還有采用防沙堤等工程措施，防沙堤雖擋沙作用有限，但在高風速的作用下，防沙堤可以改變風沙流方向，使風沙流越過保護對象從而防止或減少沙害，因而防沙堤在戈壁公路防沙中得到較多的應用，但由于其風沙流越過路基的不確定性、以及鐵路路基風沙極易堆積、很難清理、對道床危害嚴重等原因，防沙堤在鐵路防沙中極少應用。
[0010]目前國內外針對高風速戈壁、沙漠風沙危害治理的研究和相關可行的技術措施甚少，是目前風沙防治領域急需解決的問題。

【發明內容】

[0011]基于戈壁、沙漠地區鐵路所處的大風風沙環境，本發明的目的在于提供一種針對高風速風沙的防護措施，結合梯形防沙堤和立式防沙網的特點，建立了一種高強度、有效防阻高位風沙流、沒有風蝕的高立式復合防沙障。研究結果表明該防護體系防沙效果顯著、有效防止了高速風沙流對鐵路的沙害。
[0012]一方面，本發明提供一種高立式防沙障，其包括梯形防沙堤(I)、立柱(2)、立式防沙網(3)和斜拉筋(4)。
[0013]在本發明一個實施方式中，所述梯形防沙堤(I)的高度d=0.5?2m，頂部寬度a=0.5 ?2.5m。
[0014]在本發明一個實施方式中，所述立柱(2)用金屬管材、金屬型材、木材、高強度塑料型材制成，所述立柱滿足立柱上各點所需承受的最大彎矩Q小于材料本身所能承受的最大抗彎強度obb;所述金屬管材優選為方形、圓形或矩形，所述金屬型材優選為槽鋼、角鋼、H型鋼或工字鋼。
[0015]在本發明一個實施方式中，所述立柱(2)露出防沙堤的高度b=2?4m，且立柱深埋混凝土基礎(5)的長度e=0.5?1.0m,立柱間的距離h=2?5m。
[0016]在本發明一個實施方式中,所述混凝土基礎(5)深入地面g=0.5?1.2米,露出地面但埋在梯形防沙堤(I)內f=0?1.8m。
[0017]在本發明一個實施方式中，所述立柱(2)間用鋼絲連接，鋼絲從立柱的頂部到底部均勻排列，頂部和底部鋼絲每隔一段距離對角線交叉加固一次。
[0018]在本發明一個實施方式中，所述立式防沙網(3)的材質選自金屬、化學纖維、植物纖維和它們的任意組合，所述立式阻沙網滿足本身所能承受的最大強度F1大于當地環境最大風速時積沙后立式阻沙網所需承受的最大受力F2。
[0019]在本發明一個實施方式中，所述立式防沙網(3)高出防沙堤b=2?4m，安裝時立式阻沙網深入防沙堤j=20?50cm。
[0020]在本發明一個實施方式中，所述高立式防沙障具有正反面鋼絲，所述立式防沙網
(3)安裝在正反面鋼絲的中間，固定在立柱上，防沙網(3)與鋼絲用扎絲連接加固。
[0021]在本發明一個實施方式中，所述斜拉筋(4)上端與立柱O點連接，下端與混凝土預制地錨連接，角度為Θ =30?60°。立柱O點的確定滿足:立柱O點上、下兩部分的抗彎強度均大于實際所承受的彎力矩；優選的，立柱O點上下兩部分為不同規格的材料，以節省成本。
[0022]在本發明一個實施方式中，所述斜拉筋(4)選自鋼絲繩和/或鋼材，所述斜拉筋滿足:最小破斷拉力F3大于受到的最大拉力F4。
[0023]另一方面，本發明還提供一種所述高立式防沙障的用途，該高立式防沙障用于沙漠戈壁地區高風速風沙環境下減風和/或阻沙。
[0024]具體來說，本發明提供一種適用于高風速風沙防護的防沙障，其特征在于:由梯形防沙堤和立式防沙網組合形成高立式復合防沙體系。立式防沙網安置在梯形防沙堤上，固定立式防沙網的立柱底部固定深埋在地面的混泥土基礎內，且通過斜拉筋連接立柱和立柱兩側的地錨加固，立柱之間在防沙網正反二側用鋼絲連接加固，防止防沙網被大風吹壞。
[0025]在本發明一個實施方式中，所述的梯形防沙堤⑴(如圖1和圖2)中，上底寬a=l?3m,優選2m ;高d=0.5?2m,優選I?2m,最優選2m。防沙堤的作用是減少防沙網的受力面積、加固防沙障、改變近地面風沙流方向從而防止風蝕。
[0026]在本發明一個實施方式中，所述立柱(2)可以為方形、圓形、矩形的金屬管材或槽鋼、角鋼、H型鋼、工字鋼等金屬型材，也可以用木材、高強度塑料型材，所選立柱材料應滿足立柱上各點所需承受的最大彎矩Q小于材料本身所能承受的最大抗彎強度σ bb。
[0027]在本發明的一個實施方式中，立柱露出防沙堤的高度b=2?4m，優選3m ;立柱埋入混凝土基礎內的長度e=0.5?1.0m,優選0.7m ;立柱間的距離h=2?5m,優選3m ;混凝土基礎深入地面g=0.5?1.2米，優選0.8m，露出地面(但同時埋在防沙堤內)f=0?1.8m。
[0028]在本發明的一個實施方式中，立柱之間用鋼絲連接，鋼絲從立柱頂部到底部均勻錯位排列，正面或反面鋼絲間距i=0.5?lm，優選0.5m，頂部和底部鋼絲每隔一段距離對角線交叉加固一次。
[0029]在本發明一個實施方式中，所述立式阻沙網材質的選擇可以是金屬、化學纖維、或植物纖維，設計應滿足立式阻沙網本身所能承受的最大強度F1大于當地環境最大風速時積沙后立式阻沙網所需承受的最大受力F2，即F1 > F2。
[0030]在本發明的一個實施方式中，防沙網高出防沙堤b=2?4m，優選3m ;安裝時立式阻沙網應深入防沙堤j=20?50cm，優選30cm。
[0031]在本發明一個實施方式中，如圖1、圖2中，所述的立式防沙網安裝正反面鋼絲中間，固定在立柱上，網與鋼絲間用扎絲連接加固，以保護網防止被風吹壞。
[0032]在本發明一個實施方式中，如圖1、圖2，所述斜拉筋上端與立柱O點連接，下端與混凝土預制地錨連接，角度Θ =30?60°，優選45°。立柱O點的確定需滿足:立柱O點上、下二部分的抗彎強度均大于實際所承受的彎矩。立柱O點上下二部分可以設計成不同規格的材料，以節省成本。
[0033]在本發明的一個實施方式中，所述的斜拉筋采用鋼絲繩、或鋼質型材，斜拉筋應滿足:其最小破斷拉力F3大于其承受的最大拉力F4。
[0034]本發明的高立式防沙障具有以下的優點和有益效果:
[0035](I)本發明提供的防沙障彌補了以往立式防沙網防護高度低、抗大風能力弱、易風蝕等問題，并適用于一般立式防沙網效果不佳的大風環境下的風沙流防治，特別適用于高風速戈壁、沙漠地區鐵路的防護。
[0036]在本發明中，可以通過調節防沙網和梯形防沙堤的