用于高風(fēng)速風(fēng)沙地區(qū)的高立式防沙障的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風(fēng)沙防治措施，具體的說(shuō)是一種適用于高風(fēng)速風(fēng)沙地區(qū)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(wǎng)組合形成的防護(hù)體系。本發(fā)明另一方面還涉及所述高立式防沙障用于沙漠戈壁地區(qū)高風(fēng)速風(fēng)沙環(huán)境下減風(fēng)和/或阻沙的用途。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國(guó)西北部干旱地區(qū)，戈壁、沙漠廣泛分布，戈壁、沙漠地區(qū)風(fēng)速高達(dá)20?60米/秒，高位攜沙量大，風(fēng)蝕路基、沙埋軌道、風(fēng)翻列車等災(zāi)害事故時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重危及鐵路設(shè)施和行車安全。因此，為了保障高速鐵路、公路在大風(fēng)環(huán)境下的安全運(yùn)營(yíng)，防沙措施是風(fēng)沙治理面臨的重要技術(shù)問(wèn)題。
[0003]雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)鐵路風(fēng)沙治理的研究和應(yīng)用較早，且已有較豐富的經(jīng)驗(yàn)和理論，包括我國(guó)包蘭鐵路、蘭新鐵路等在風(fēng)沙路基防護(hù)方面取得的顯著成就，尤其在防護(hù)體系建設(shè)和植物物種選擇方面積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)。但較之一般流沙地表，高風(fēng)速戈壁、沙漠地區(qū)風(fēng)沙、礫石顆粒彈跳更高，風(fēng)力強(qiáng)勁，躍移高度可達(dá)2m以上，風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)呈獨(dú)特的“象鼻”效應(yīng)，具有遇阻堆積的特性。
[0004]目前普遍采用的阻固防護(hù)體系中，以高度I?2米的立式防沙網(wǎng)作為外圍高立式沙障，這種沙障對(duì)2米以下的常規(guī)風(fēng)沙流起到良好的減風(fēng)阻沙作用，對(duì)固沙帶的保護(hù)作用明顯，但面對(duì)強(qiáng)風(fēng)速的戈壁、沙漠風(fēng)沙，常規(guī)的立式防沙網(wǎng)作用有限:
[0005](I)對(duì)2?5米高度的高位風(fēng)沙沒(méi)有阻擋攔截作用；
[0006](2)由于對(duì)低位高速風(fēng)沙的阻擋，促使部分低位風(fēng)沙轉(zhuǎn)向，增加高位風(fēng)沙量，并加速高位風(fēng)沙流；
[0007](3)在高風(fēng)速作用下，常規(guī)立式防沙網(wǎng)極易出現(xiàn)風(fēng)蝕失效。
[0008]因而這種防沙網(wǎng)不但對(duì)固沙帶的保護(hù)作用極為有限，而且增加了高位風(fēng)沙對(duì)保護(hù)目標(biāo)的損害。
[0009]在戈壁風(fēng)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(fēng)速的作用下，防沙堤可以改變風(fēng)沙流方向，使風(fēng)沙流越過(guò)保護(hù)對(duì)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(yīng)用，但由于其風(fēng)沙流越過(guò)路基的不確定性、以及鐵路路基風(fēng)沙極易堆積、很難清理、對(duì)道床危害嚴(yán)重等原因，防沙堤在鐵路防沙中極少應(yīng)用。
[0010]目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)高風(fēng)速戈壁、沙漠風(fēng)沙危害治理的研究和相關(guān)可行的技術(shù)措施甚少，是目前風(fēng)沙防治領(lǐng)域急需解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]基于戈壁、沙漠地區(qū)鐵路所處的大風(fēng)風(fēng)沙環(huán)境，本發(fā)明的目的在于提供一種針對(duì)高風(fēng)速風(fēng)沙的防護(hù)措施，結(jié)合梯形防沙堤和立式防沙網(wǎng)的特點(diǎn)，建立了一種高強(qiáng)度、有效防阻高位風(fēng)沙流、沒(méi)有風(fēng)蝕的高立式復(fù)合防沙障。研究結(jié)果表明該防護(hù)體系防沙效果顯著、有效防止了高速風(fēng)沙流對(duì)鐵路的沙害。
[0012]一方面，本發(fā)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(wǎng)(3)和斜拉筋(4)。
[0013]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)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(fā)明一個(gè)實(shí)施方式中，所述立柱(2)用金屬管材、金屬型材、木材、高強(qiáng)度塑料型材制成，所述立柱滿足立柱上各點(diǎn)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(qiáng)度obb;所述金屬管材優(yōu)選為方形、圓形或矩形，所述金屬型材優(yōu)選為槽鋼、角鋼、H型鋼或工字鋼。
[0015]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)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(chǔ)(5)的長(zhǎng)度e=0.5?1.0m,立柱間的距離h=2?5m。
[0016]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式中,所述混凝土基礎(chǔ)(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(nèi)f=0?1.8m。
[0017]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)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(duì)角線交叉加固一次。
[0018]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式中，所述立式防沙網(wǎng)(3)的材質(zhì)選自金屬、化學(xué)纖維、植物纖維和它們的任意組合，所述立式阻沙網(wǎng)滿足本身所能承受的最大強(qiáng)度F1大于當(dāng)?shù)丨h(huán)境最大風(fēng)速時(shí)積沙后立式阻沙網(wǎng)所需承受的最大受力F2。
[0019]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式中，所述立式防沙網(wǎng)(3)高出防沙堤b=2?4m，安裝時(shí)立式阻沙網(wǎng)深入防沙堤j=20?50cm。
[0020]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)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(wǎng)
(3)安裝在正反面鋼絲的中間，固定在立柱上，防沙網(wǎng)(3)與鋼絲用扎絲連接加固。
[0021]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式中，所述斜拉筋(4)上端與立柱O點(diǎn)連接，下端與混凝土預(yù)制地錨連接，角度為Θ =30?60°。立柱O點(diǎn)的確定滿足:立柱O點(diǎn)上、下兩部分的抗彎強(qiáng)度均大于實(shí)際所承受的彎力矩；優(yōu)選的，立柱O點(diǎn)上下兩部分為不同規(guī)格的材料，以節(jié)省成本。
[0022]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)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(fā)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(qū)高風(fēng)速風(fēng)沙環(huán)境下減風(fēng)和/或阻沙。
[0024]具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明提供一種適用于高風(fēng)速風(fēng)沙防護(hù)的防沙障，其特征在于:由梯形防沙堤和立式防沙網(wǎng)組合形成高立式復(fù)合防沙體系。立式防沙網(wǎng)安置在梯形防沙堤上，固定立式防沙網(wǎng)的立柱底部固定深埋在地面的混泥土基礎(chǔ)內(nèi)，且通過(guò)斜拉筋連接立柱和立柱兩側(cè)的地錨加固，立柱之間在防沙網(wǎng)正反二側(cè)用鋼絲連接加固，防止防沙網(wǎng)被大風(fēng)吹壞。
[0025]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)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(yōu)選2m ;高d=0.5?2m,優(yōu)選I?2m,最優(yōu)選2m。防沙堤的作用是減少防沙網(wǎng)的受力面積、加固防沙障、改變近地面風(fēng)沙流方向從而防止風(fēng)蝕。
[0026]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)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(qiáng)度塑料型材，所選立柱材料應(yīng)滿足立柱上各點(diǎn)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(qiáng)度σ bb。
[0027]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，立柱露出防沙堤的高度b=2?4m，優(yōu)選3m ;立柱埋入混凝土基礎(chǔ)內(nèi)的長(zhǎng)度e=0.5?1.0m,優(yōu)選0.7m ;立柱間的距離h=2?5m,優(yōu)選3m ;混凝土基礎(chǔ)深入地面g=0.5?1.2米，優(yōu)選0.8m，露出地面(但同時(shí)埋在防沙堤內(nèi))f=0?1.8m。
[0028]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)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(cuò)位排列，正面或反面鋼絲間距i=0.5?lm，優(yōu)選0.5m，頂部和底部鋼絲每隔一段距離對(duì)角線交叉加固一次。
[0029]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式中，所述立式阻沙網(wǎng)材質(zhì)的選擇可以是金屬、化學(xué)纖維、或植物纖維，設(shè)計(jì)應(yīng)滿足立式阻沙網(wǎng)本身所能承受的最大強(qiáng)度F1大于當(dāng)?shù)丨h(huán)境最大風(fēng)速時(shí)積沙后立式阻沙網(wǎng)所需承受的最大受力F2，即F1 > F2。
[0030]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，防沙網(wǎng)高出防沙堤b=2?4m，優(yōu)選3m ;安裝時(shí)立式阻沙網(wǎng)應(yīng)深入防沙堤j=20?50cm，優(yōu)選30cm。
[0031]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式中，如圖1、圖2中，所述的立式防沙網(wǎng)安裝正反面鋼絲中間，固定在立柱上，網(wǎng)與鋼絲間用扎絲連接加固，以保護(hù)網(wǎng)防止被風(fēng)吹壞。
[0032]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式中，如圖1、圖2，所述斜拉筋上端與立柱O點(diǎn)連接，下端與混凝土預(yù)制地錨連接，角度Θ =30?60°，優(yōu)選45°。立柱O點(diǎn)的確定需滿足:立柱O點(diǎn)上、下二部分的抗彎強(qiáng)度均大于實(shí)際所承受的彎矩。立柱O點(diǎn)上下二部分可以設(shè)計(jì)成不同規(guī)格的材料，以節(jié)省成本。
[0033]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述的斜拉筋采用鋼絲繩、或鋼質(zhì)型材，斜拉筋應(yīng)滿足:其最小破斷拉力F3大于其承受的最大拉力F4。
[0034]本發(fā)明的高立式防沙障具有以下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0035](I)本發(fā)明提供的防沙障彌補(bǔ)了以往立式防沙網(wǎng)防護(hù)高度低、抗大風(fēng)能力弱、易風(fēng)蝕等問(wèn)題，并適用于一般立式防沙網(wǎng)效果不佳的大風(fēng)環(huán)境下的風(fēng)沙流防治，特別適用于高風(fēng)速戈壁、沙漠地區(qū)鐵路的防護(hù)。
[0036]在本發(fā)明中，可以通過(guò)調(diào)節(jié)防沙網(wǎng)和梯形防沙堤的