劉海平 陳曉光

1 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)(烏魯木齊 830052)2 新疆維吾爾自治區(qū)交通運(yùn)輸廳(烏魯木齊 830000)3 新疆交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院(烏魯木齊 831401)

冬季公路雪害是新疆道路運(yùn)營中突出的病害問題，而公路風(fēng)吹雪又是其中最頻繁的雪害形式之一。風(fēng)吹雪多發(fā)生在高緯度、高海拔和地形起伏變化較大的積雪地區(qū)，而新疆恰好地處歐亞大陸腹地， 處于高緯度地區(qū)，屬中國西北部干旱地區(qū)，冬季漫長而寒冷，降雪量豐富且積雪期長；再加上大風(fēng)的侵襲，很容易形成風(fēng)吹雪災(zāi)害，尤其北疆區(qū)域，地處風(fēng)口，再加上寒流的入侵，風(fēng)雪流的發(fā)生已經(jīng)屢見不鮮了；因?yàn)樾陆w地形為三山夾兩盆，一年中幾乎一半處于冬季，最大積雪分布與天山降水量分布特征一致，具有由西向東，由北到南逐漸減少的規(guī)律，并隨海拔高度的增加而增大，研究新疆公路路線的選擇及路基如何合理設(shè)計(jì)對于后續(xù)的外業(yè)勘察及設(shè)計(jì)有很好的指導(dǎo)作用。

1 新疆風(fēng)雪區(qū)域風(fēng)雪害原始數(shù)據(jù)的采集與歸納分析

通過調(diào)查新疆風(fēng)吹雪和積雪嚴(yán)重區(qū)域以及收集利用各養(yǎng)路段已采集數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)新疆境內(nèi)公路G216、G217、G218、G219、G312、G314、G315 線以及多條省、縣、鄉(xiāng)公路雪害狀況。調(diào)查區(qū)域主要是新疆降雪較為嚴(yán)重區(qū)域，包括新疆阿勒泰、塔城、伊犁大阪城；新疆農(nóng)八師147 團(tuán)、148 團(tuán)、149 團(tuán)、150 團(tuán)，等農(nóng)墾區(qū)。填寫調(diào)查表60 多份，實(shí)測路基斷面34 個(gè)，調(diào)查研究公路雪害與路基高度、路基斷面形式、地形地貌、降雪量等因子的關(guān)系，具體調(diào)查數(shù)據(jù)詳見表1。野外調(diào)查后集中整理分析數(shù)據(jù)。

利用調(diào)查獲得的60 份實(shí)測數(shù)據(jù)，參照新疆已有公路雪害的特征，把公路風(fēng)吹雪雪害嚴(yán)重程度分為5 個(gè)級；即公路路面積雪覆蓋量大于路面寬度的3/4 確定為極重度雪害；公路路面積雪覆蓋量達(dá)到路面寬度的1/2～3/4 確定為重度雪害；積雪覆蓋量達(dá)到路面寬度的1/4～1/2 的確定為中度雪害；積雪覆蓋率小于1/4 為輕度雪害；路面無積雪，則雪害程度確定為無害。

2 不易積雪路基的設(shè)計(jì)

路基橫斷面形狀在雪源和風(fēng)向風(fēng)速等因素相近下，對路面積雪與否、車輛堵塞的嚴(yán)重程度有較大作用。通過觀察在臨近區(qū)段路基由于斷面選擇類型不同，積雪程度各不相同，有輕有重，有些甚至無積雪。

通過對各種路基斷面形式設(shè)計(jì)提出觀點(diǎn)，供風(fēng)積雪路段公路設(shè)計(jì)參考。

表1 公路風(fēng)吹雪雪害調(diào)查表

2.1 路堤

(1)主導(dǎo)風(fēng)向和道路前進(jìn)方向90 度時(shí)的路堤。

路堤坡度根據(jù)路堤高度和地形地物條件確定，通常采用緩于1:3 的邊坡；填方高度控制應(yīng)小于8 m 且要比該地區(qū)積雪深度最大值大60 cm。

(2)主導(dǎo)風(fēng)向和道路前進(jìn)方向角度接近0°的路堤。

路線縱坡，在迎風(fēng)區(qū)段小于7%，背風(fēng)區(qū)段小于5%。路堤高度要比該地區(qū)積雪深度最大值大80 cm，路堤邊坡坡度依據(jù)路堤高度和地形地物一般采用l:1.5 或1:2。

2.1.1 迎風(fēng)段路基

(1)路基積雪迎風(fēng)段分析

主導(dǎo)風(fēng)速漸漸變大，在沿著邊坡向上運(yùn)動中路肩處速度增至風(fēng)速最大值。然后風(fēng)速顯著減小(原因是地面層分離，同時(shí)下風(fēng)面邊坡坡腳和路中心區(qū)域形成渦旋區(qū))，中線處風(fēng)速降至50%左右，路基坡腳靠路塹側(cè)風(fēng)速減到40%左右。

經(jīng)過風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場的其他相關(guān)試驗(yàn)得到以下結(jié)果，渦旋減速區(qū)與冰雪堆積位置的范圍一致。隨著風(fēng)雪流中的固體顆粒沉積，相鄰的兩個(gè)雪堆形成一個(gè)整體，最終導(dǎo)致路面被掩埋。圖1 中剖面1、剖面2對應(yīng)的風(fēng)速在曲線變化里可以看出，剖面1 積雪段的類型是迎風(fēng)面積雪，下風(fēng)側(cè)路基坡腳在山坡處臨近路邊且路面風(fēng)速很小，造成較嚴(yán)重的雪害。剖面2 是迎風(fēng)敞開式路堤，最小風(fēng)速為原始風(fēng)速的130%左右，路基下風(fēng)面山坡離路基遠(yuǎn)，山坡平緩，風(fēng)速無較大變化，路面是不易形成積雪的。但隨著下風(fēng)面山坡坡度加大，山坡阻擋作用加大，造成積雪較大的堆積。

圖1 下風(fēng)側(cè)路面20 cm 高相對山坡時(shí)風(fēng)速變化

(2)迎風(fēng)段路基設(shè)計(jì)

1)路中線垂直風(fēng)向

上風(fēng)側(cè)路基邊坡設(shè)計(jì)控制在小于1:1.5，下風(fēng)側(cè)邊坡路基邊坡設(shè)計(jì)控制在小于l:2，邊溝的深度h 在下風(fēng)側(cè)時(shí)需要比當(dāng)?shù)氐淖畲蟮姆e雪的深度至少大于80cm。當(dāng)設(shè)計(jì)的邊溝上口寬度大于7.5 m 時(shí)，山坡的坡度在下風(fēng)側(cè)時(shí)需要小于l:7。

3.5 心理護(hù)理 由于該例患者多種疾病并存，長期服用降壓、降糖藥；攜帶心臟起搏器4年，加之PICC導(dǎo)管的置入增加患者深靜脈血栓的風(fēng)險(xiǎn)性，目前增加服用抗凝、降脂及化療藥物；擔(dān)心疾病的預(yù)后不佳等因素導(dǎo)致患者心理負(fù)擔(dān)大[12-13]。主管護(hù)士告知患者，長時(shí)間緊張、焦慮情緒會讓血管收縮，血管管腔變狹窄、血流緩慢，影響正常的血液循環(huán)，增加靜脈血栓的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)會影響電極線和導(dǎo)管在血管里的位置，容易發(fā)生粘連或纏繞；囑患者保持輕松、愉快心情，平時(shí)關(guān)懷患者，若有心慌、心悸、心前區(qū)不適感，立即告知醫(yī)護(hù)人員。該例患者文化水平較高，依從性好，經(jīng)過醫(yī)護(hù)人員的教育，情緒平穩(wěn)，能配合進(jìn)行積極的治療。

2)風(fēng)向不垂直于路中線

當(dāng)路中線和風(fēng)向的相交角度不小于75°時(shí)，統(tǒng)一照90°標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行路線設(shè)計(jì)。

當(dāng)路中線和風(fēng)向的相交角度γ小于75°時(shí)，邊溝的上口寬度L 利用公式(1)計(jì)算：

需要山坡量測其坡度時(shí)，在上風(fēng)側(cè)要順風(fēng)向量測。其他需要量測坡度地段采用垂直量測。

2.1.2 背風(fēng)段路基

(1)路基積雪背風(fēng)段分析

跨過山脊向下行進(jìn)時(shí)，由于斷面的迅速擴(kuò)大，近地層發(fā)生分離，造成渦旋的形成，而隨著風(fēng)速下降，攜帶能力減小，固體顆粒逐漸堆積雪檐也隨之形成，并且逐漸變得又高又大。雪顆粒的堆積造成附面層的分離位置逐漸向前移動。雪檐也隨之推進(jìn)，當(dāng)雪檐移至路面時(shí)，風(fēng)積雪病害就出現(xiàn)了，并且隨著顆粒的逐漸堆積就越發(fā)嚴(yán)重。上風(fēng)側(cè)和山坡坡度大小直接決定背風(fēng)段的雪害的發(fā)展程度。隨著山坡的坡度增加，風(fēng)速在貼地層的弱化特性就越明顯，弱化后的風(fēng)雪流攜帶固體顆粒的能力減弱造成路面的積雪顯著增加，形成嚴(yán)重的雪害。

(2)路基設(shè)計(jì)背風(fēng)段

1)風(fēng)向垂直于路的中線。

上風(fēng)側(cè)路基邊坡設(shè)計(jì)控制在小于1:2，下風(fēng)側(cè)邊坡路基邊坡設(shè)計(jì)控制在小于l:1.5，邊溝的深度h 在上風(fēng)側(cè)需要比當(dāng)?shù)氐淖畲蟮姆e雪的深度至少大于1.2 m。當(dāng)設(shè)計(jì)的邊溝上口寬度大于13.5 m 時(shí)，山坡的坡度在上風(fēng)側(cè)需要小于l:9。

2)風(fēng)向不垂直于路中線

當(dāng)路中線和風(fēng)向的相交角度不小于75°時(shí)，統(tǒng)一照90°標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行路線設(shè)計(jì)。

當(dāng)路中線和風(fēng)向的相交角度γ 小于75°時(shí)，邊溝的上口寬度L 利用公式(1)計(jì)算。

需要山坡量測其坡度時(shí)，在上風(fēng)側(cè)要順風(fēng)向量測。其他需要量測坡度地段采用垂直量測。

3 結(jié)語

風(fēng)吹雪公路路線方案的選擇與路基設(shè)計(jì)，是一個(gè)由淺到深，由粗到細(xì)的過程。有著技術(shù)型較強(qiáng)、影響因素復(fù)雜的特點(diǎn)，因此在選擇與設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該詳細(xì)進(jìn)行地質(zhì)條件的勘察，并針對不同的氣候和地址特點(diǎn)進(jìn)行充分和合理的論證，針對不同的災(zāi)害型式來采取不同的設(shè)計(jì)方法，對整體路線做到統(tǒng)籌兼顧．選擇出科學(xué)而合理的路線方案和路基設(shè)計(jì)方案。

[l]王中隆.中國風(fēng)雪流及其防治研究[M].蘭州: 蘭州大學(xué)出社社, 2001.

[2]孫吉.道路風(fēng)吹雪的危害及防治環(huán)[J].日本海論壇,l994,(5)：85-95.

[3]陳曉光,李俊超,李長林,劉健.風(fēng)吹雪對公路交通的危害及其對策研討[J].公路,2001,(06):113-118.

[4]Clifton A, Rüdel J D, Lehning M.Snow saltation threshold measurements in a drifting-snow wind tunnel[J].J Glaciol, 2006, 52: 585–596

[5]黑龍江省交通科學(xué)研究所．風(fēng)吹雪雪害地區(qū)公路設(shè)計(jì)須知(山區(qū)公路)[M]．哈爾濱:2005.

[6]陳遵行.山區(qū)公路選線方案探討[J].林業(yè)勘察設(shè)計(jì),2010,(1): 174-175.

[7]馮偉.淺談山區(qū)高速公路優(yōu)化選線[J].中國西部科技,2009,(17): 37-38．

[8]張貴平.公路風(fēng)吹雪雪害防治技術(shù)研究[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)社.2006年,0(4):29-30