阅读说明：本技术 一种基于挡风墙的二次防积沙设施 (Secondary sand accumulation prevention facility based on wind-break wall ) 是由 黄宁 辛国伟 张洁 顿洪超 于 2020-03-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及交通设施防风沙技术领域,具体涉及一种基于挡风墙的二次防积沙设施,包括在路堤、平地或路堑上设置的第一道挡风墙,在路堤、平地或路堑的第一道挡风墙背风侧设置第二道挡墙,并在第二道挡墙背风侧挖设截沙沟,同时针对积沙最严重的路堑式,在第一道挡风墙顶部加设斜板；通过采用设置第二道挡墙和截沙沟以及斜板的措施,有效的防止了背风侧沙粒在涡流的作用下返回至线路并形成积沙的现象,确保列车在不同地形下不受大风及积沙影响,高速、安全运行。(The invention relates to the technical field of wind and sand prevention of traffic facilities, in particular to a secondary sand accumulation prevention facility based on a wind-break wall, which comprises a first wind-break wall arranged on a embankment, a flat ground or a cutting, wherein a second retaining wall is arranged on the leeward side of the first wind-break wall of the embankment, the flat ground or the cutting, a sand-cutting ditch is dug on the leeward side of the second retaining wall, and an inclined plate is additionally arranged at the top of the first wind-break wall aiming at the cutting with the most serious sand accumulation; through adopting the measure that sets up second barricade and sand-catching ditch and swash plate, the effectual sand grain that has prevented leeward side returns the circuit and forms the phenomenon of long-pending sand under the effect of vortex, guarantees that the train does not receive strong wind and long-pending sand influence, high-speed, safe operation under different topography.)

一种基于挡风墙的二次防积沙设施

技术领域

本发明涉及交通设施防风沙技术领域，具体涉及一种基于挡风墙的二次防积沙设施。

背景技术

兰新二线是世界上首条穿越大风区的高速铁路，途径烟墩风区，百里风区，三十里风区及达坂城风区，风区段铁路里程长达462.4公里。四大风区大风频发、风速极高，部分区段年均大于8级大风的天气达208天，大风易造成吹翻列车、车辆溜逸、车窗破损、行车设施损坏等事故，对铁路的运营、养护及运输安全会造成很大危害。为了抵御途径大风对通行列车的危害，兰新二线沿线修建了大量的防风构筑物，其中应用最广泛的就是挡风墙，如图4、图5和图6所示。有挡风墙的路段占到新疆段线路总长的65.1％。部分大风区段位于地势起伏的戈壁荒漠，线路穿过这些地方形成了众多路堑、路堤及平地。在路堤及平地段，挡风墙的设置高度为3.8-4.3m，以保证列车在大风环境运行时不发生倾覆，而路堑本身具有一定的防风能力，其挡风墙在设计之初高度均小于路堤及平地段。

由于大风区地处戈壁荒漠，气候干旱少雨，土质较为松散，地表颗粒资源丰富，在强气流作用下，戈壁地表严重失稳，沙颗粒在风的驱动下极易形成强风沙流，因此大风区通常也是沙尘活动频繁的地区。携沙气流途经铁路沿线挡风墙时，气流速度被重新分布，风沙流平衡状态遭到破坏，导致部分沙粒沉积在挡风墙周围及铁路轨道上，严重影响列车的安全运行。已有的研究结果表明，挡风墙形成的线路积沙主要是背风侧存在较大的涡流区，通过挡墙顶部的沙粒在涡流的作用下，返回至线路并形成积沙。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于挡风墙的二次防积沙设施，通过采用第二道挡墙和截沙沟的措施，有效的防止了背风侧沙粒在涡流的作用下返回至线路并形成积沙的现象，确保列车在不同地形下不受大风及积沙影响，高速、安全运行。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案如下所述：

一种基于挡风墙的二次防积沙设施，包括在路堤、平地或路堑上设置的第一道挡风墙1，在路堤、平地或路堑的第一道挡风墙1背风侧设置第二道挡墙2，并在第二道挡墙后背风侧挖设截沙沟3。

所述第二道挡墙高度与第一道挡风墙2高度相同。

所述路堤上的第二道挡墙2设置在第一道挡风墙背风侧1的坡顶位置，平地上的第二道挡墙2设置在第一道挡风墙1背风侧15-17m处，路堑上的第二道挡墙2设置在第一道挡风墙1背风侧坡顶处；

所述截沙沟3呈倒梯形，斜边坡度为1.5:1。

所述路堤上的截沙沟3设置在距离第二道挡墙2背风侧坡脚的1.5-2.5m处；所述平地或路堑上的截沙沟3设置在距离第二道挡墙2背风侧1.5-2.5m处。

在路堑上设置的第一道挡风墙1上安装有斜板4。

所述第一道挡风墙1背风侧与斜板4之间的夹角为120°～150°。

本发明有益效果为：

1)可保证同时兼顾防沙防风，摆脱了原有挡风墙不能够同时防风防沙的缺点。

2)不改变现有挡风墙的结构，并可保证路堤、路堑及平地段防风防沙的均衡。

3)安装快、施工简便、造价低，可广泛使用。

附图说明

图1为本发明路堤式挡风墙结构示意图；

图2为本发明平地式挡风墙结构示意图；

图3为本发明路堑式挡风墙结构示意图；

图4为背景技术中路堤式挡风墙结构示意图；

图5为背景技术中平地式挡风墙结构示意图；

图6为背景技术中路堑式挡风墙结构示意图；

图中所示：第一道挡风墙1、第二道挡墙2、截沙沟3、斜板4。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体的实施例进一步的说明本发明的技术方案：

实施例1

本发明为基于既有挡风墙，即第一道挡风墙1的二次防积沙设施，包括第一道挡风墙1，第二道挡墙2，截沙沟3，并针对路堑式，除第一道挡风墙1，第二道挡墙2以及截沙沟3外，还需在第一道挡风墙1顶加设具有一定角度的斜板4，以后移背风侧回流区的范围，使回流的风沙流能够被第二道挡墙2拦截。但路堤及平地式不能设置斜板4，因为斜板4会影响接触网及供电设施。

图1是路堤式挡风墙二次防积沙设施。图4为传统路堤式挡风墙结构，高度一般在3.8-4.3m，它最初的设计功能是用来挡风的，没有考虑到会在线路积沙，但现在线路积沙严重，影响高速列车的安全运行。已有的研究结果表明，积沙的原因是风沙流在经过第一道挡风墙1时，气流速度被重新分布，风沙流平衡状态遭到破坏，且会在其背后形成较大的回流区，导致部分越过挡风墙的沙粒会在回流区的作用下返回至线路并形成积沙。图1中线Ⅱ表示携沙气流在回流区作用下返回至线路上，线Ⅰ表示回流区外沙粒随风运动至远方。图1中新增的第二道挡墙2和截沙沟3。第二道挡墙2的作用是拦截回流的携沙气流，使其沉积在远离轨道线路的位置，截沙沟3的作用是避免在第二道挡墙2背后形成新的沙源，因为沙粒沉积会随着时间增长逐步累积。

图2是平地式挡风墙二次防积设施，它的积沙机理跟路堤式挡风墙相同，增设的第二道挡墙2和截沙沟3作用原理也相同。

图3是路堑式挡风墙二次防积设施。路堑式传统挡风墙的积沙原因与路堤式相同，但现场调查发现，路堑式挡风墙造成的积沙比路堤式及平地式更严重。原因是路堑本身具有一定的防风功能，因此第一道挡风墙1高度比路堤式及平地式矮，具体高度根据路堑的深度进行设置，一般在2.0-2.5m以内，部分较深路堑地段不设挡风墙。设计之初只考虑了如何防风，没有考虑到大风地区往往也是沙源丰富的地区，在防风的同时会造成线路的严重积沙。因此，由于上述原因，路堑的积沙现象更严重。对此，路堑式挡风墙除了增设第二道挡墙2以及截沙沟3外，还增设了斜板4，增设斜板4的原因是路堑式第一道挡风墙1距离第一道轨道线路约为8.5m，背后的流体断面大，第一道挡风墙1形成的回流区往往在轨道线上，增设斜板4后使原有的回流区往后移动，并用第二道挡墙2对其进行拦截，以达到减少线路积沙的目的，而且斜板4不会影响轨道上方的接触网等供电设备。截沙沟3的作用与上述平地式及路堤式作用相同。

但路堤式及平地式挡风墙不适合设置斜板，原因为：一方面平地式及路堤式挡风墙距离轨道线路的距离较近，约为4.5m，背风侧形成的回流区不在轨道线路上，另一方面加设斜板4后会影响轨道上方的接触网等供电设备。

通过风洞实验结果表明，增设第二道挡墙4后轨道线路的积沙整体上减少了63％(风速21m/s)，因此增设第二道挡墙2后能有效减少线路积沙。

它的优点在于不改变原有挡风墙的结构，在防风的同时兼顾防沙的功效，同时可保证路堤、路堑及平地段防风防沙的均衡性，并且安装快、施工简便、造价低，可广泛使用。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。