沙漠公路修筑技术.docx

1、沙漠公路修筑技术沙漠公路修筑技术鉴定大纲榆林靖边高速公路位于陕西省北部，毛乌素沙漠南缘的长城沿线风沙区的榆林地区境内，是榆林通往陕西省会西安及周边省府银川市和太原市的重要干线，是规划中的包头至北海大通道的一部分。路线起于榆林市西沙芹河乡孙家湾，止于靖边县新农村乡石家湾，主线全长115.864km，分为10个合同段，工程总投资17.6亿元，为国内第一条沙漠高速公路。设计为双向四车道，行车速度100km/h，路基宽26m和35m，荷载标准：汽车超20级，挂车120。设计洪水频率：特大桥1/300，其它1/100。N7合同段是我单位在公开、公证、公平的条件下中标的，起讫桩号为K73+000K81+0

2、00，实际全长5.849 km（含断链桩号），起于横山县雷龙湾乡永忠村，终于靖边县打雁峁北，本段以黑则河为界，黑则河以南，地形相对平坦，以波状沙丘为主，以北地形起伏，沟壑纵横。海拨（11451185）米，地震基本烈度为度，属半干旱干旱温带内陆性季风气候区，四季变化大，冬季严寒而少雪，春季气温日差较大，夏季酷热，秋季多雨，年平均降雨量（350410）mm，集中在（79）月，风沙（6090）天/年，最大冻深110cm。榆靖高速公路是全国第一条沙漠高速公路，它的修建促进了陕西省北部的经济发展同时对以后沙漠公路的施工提供了许多宝贵经验。一、验收规范为部颁标准和榆靖路的技术文件。略。二、社会经济效益分析

3、：1、市场前景预测目前我国公路桥梁建设正方兴未艾，逢西部大开发的机遇，国家会在较长一段时期仍将修筑沙漠高速公路。沙漠是西部的集中区，基础设施建设放在国民经济的重要位置，国家必将会把建设沙漠高速公路列为重点。沙漠高速公路的修筑成功，提高了我公司在市场上的竞争力和施工的技术能力，市场前景广阔。2、社会经济效益分析国内第一条高速公路的建成，缩短了陕西省北部各县区的距离，带动了地方经济的发展，为开发大西部，促进了陕西省整体的经济发展水平，也是国家重点建设的“五纵七横”的重要组成部分，为陕西省北部的资源运往全国各地缓解了交通。切合我单位的生产实际，充分合理利用我单位的资源。增强我单位形象，反映了我公司标

4、准化施工的企业，高水平的外部形象三、安全与环保在施工过程中，由于风积沙受季风的影响，容易给当地农田和当地农民带来不便。我们采取了施工期间避开了大风沙时期，同时在施工过程中，对施工的段落及时洒水，保证了风沙对农田和农民的影响，同时也保护了当地的环境。四、鉴定验收工具采用了部颁规范中所要求的检测工具和频率。沙漠公路修筑技术技术总结一、风积沙的物理特性整个七标段风积沙较细，含水量较高，其天然干密度在(1.521.64)g/cm3之间，沙丘坡峰的天然干密度较大在(1.601.64) g/cm3之间，迎风坡、坡谷及背坡的干密度较小，在(1.521.56) g/cm3之间，风积沙天然含水量较小，迎风坡及坡

5、谷的含水量为(3.23.6)%，坡峰为2.5 %左右，背风坡约在1.6 %左右，风积沙的透水性较好，沙粒表面对水的物理吸附性很低，各地风积沙的颗粒组成存在很大差别，即使同一地段不同部位也不同，下表1-1给出七标段K77+397右侧取土场三个不同位置的三组砂样的颗粒组成情况。表1-1 三组沙样的颗粒组成粒径（mm）0.30.150.150.0740.074沙样1（%）24.668.86.6沙样2（%）29.058.612.4沙样3（%）17.874.47.8表1-2给出这三组沙样的不均匀Cu和细度模数Mx，表1-2 三组沙样的不均匀系数Cu和细度模数Mx粒径（mm）CuMx沙样1（%）1.680

6、.25沙样2（%）2.160.29沙样3（%）1.610.18三组少样的颗粒级配曲线如图1-1所示：沙漠路基填料的压实特性：对一般粘土的压实是通过碾压、冲击等外力手段，克服土体之间的短距离排斥力及土粒表面结合水膜的相互接触，压缩孔隙体积，使土颗粒互相靠拢，从而提高土的密度。这时，土中含水量是一个很重要影响因素。大量试验研究证明，土体在一定击实功下，含水量与干密度存在单一的涵数关系，其中存在最佳含水量对应的最大干密度。对于风积沙，由于处于松散单粒状态，颗粒之间的分子引力几乎为零，依靠土中含水量低消颗粒间分子引力的作用已不存在，仅当砂粒处于潮湿状态，颗粒间产生毛细作用力时，含水量才会起作用，因此风

7、积沙在完全干燥状态，某一特定含水量状态和完全饱和状态时才会都可能达到最佳的压实效果。这时土中含水量主要有两方面的作用：一是在沙体处于潮湿状态下含水量的增减可使颗粒间产生或消除毛细作用；二是土中水起着润滑作用，使土颗粒间的摩擦力减少，图2-1和图2-2分别给出了一般粘性土与风积沙的击实曲线。 风积沙处于单颗粒间点接触的架空结构状态，颗粒间不同排列和接触方式决定了其密实状态，不同状态下沙体孔隙体积差异显著，对风积沙的压实，就是要使沙体从松散状态转变为密实状态，压实的手段主要有两种，一是采用常规的击实试验方法，依靠外力所强制作用力，使沙体密实，土中水所起的作用有如下几个方面：一是水的润滑作用；二是一

8、定含水量的情况下，颗粒间产生毛细作用力，不利于压实；三是含水量较大时，消除了毛细作用力；四是含水量较大时由于水不可压缩，又不能迅速排出，依靠冲击击实作用产生的作用力，很大程度上被吸收而不利于压实。压实的另一种手段是振动压实，这种手段又分为两种方法：1、使沙体处于完全的干燥状态下，按照一定的频率和振幅振动，使用颗粒失去原有的稳定状态，并向另外一种稳定的状态过度，达到密实，这时存在最隹的振动时间，松散的沙体随振动逐渐变密，到达一定时间后达到稳定状态，密度几乎不变，若继续施加一定的荷载，或改变频率或振幅都可能达到不同的密实状态；2、沙体处于完全饱和状态下，按照一定的频率和振幅振动。使颗粒失去原有的稳

9、定状态，并向另一种更稳定的状态过度，达到密实状态，这时土中水起到了润滑作用，若采用流动的水，并在试样上施加一定荷载，可达到最佳的密实效果。对上述风积沙的压实试验，可分为击实法、干振动法和水振法等三种方法，这些方法都可得出风积沙的最大干密度，但也受到多种因素的影响，图2-3、图2-4、图2-5分别给出按重型标准击实实验，不加荷载的干振试验和水振试验得出的三组试样的试验结果，其中振动试验频率为2860次/分，振幅为0.3mm，图2-6给出的三组试样最大干密度试验结果的比较，如图所示，不同颗粒级配情况下，得出的风积沙最大干密度差异很大，按不同的试验方法得出的最大干密度明显不同，其中在不同的加荷情况下

10、，干振法得出的最大干密度最小，水振法得出的最大干密度最大，这些试验结果是在特定条件下得出的，例如干振法试验若在试样施加一定荷载就可得出更大的干密度，这也说明采用重型标准击实试验，得出的最大干密度也未必能代表现场施工情况下风沙最大干密度，同时风积沙重型击实试验曲线有两个峰值，其中含水量为零时的干密度最大。对风积沙的压实既可以通过施加外荷载使颗粒靠拢，也可使用振动的方法使颗粒失去原有的稳定状态，而趋向更稳定的状态，在完全干燥或饱和的状态下都可能达到最佳的密实状态，主要的影响因素包括颗粒级配、含水量荷载大小、振动频率及振幅等。风积沙路基压实机械的选择除应满足压实的技术要求外还应根据工程规模、场地大小

11、、压实机械效率及工期要求等因素综合考虑，应选择在沙漠中能自由行走的双后轮驱动的振动压路机或履带式推土机，振动压路机自重为22吨，推土机功率为220马力。我们通过大量试验确定出风积沙路基施工时的最佳机械配备及最佳压实遍数。机械配备为220推土机碾压两遍，18T压路机振压四遍，最后再用220推土机终压两遍。压实遍数与压实度的关系如表1-3碾压遍数12345678910压实度（%）91.4493.0293.6893.8593.9394.5495.6797.6996.2393.93在风积沙较细或含水量稍大的情况下，室内干振法确定的干密度较小，不适用于前场压实度检验，因此在今后的工作中，还有待于探讨风积

12、沙干密度的确定方法。二、风积沙最大干密度的确定风积沙最大干密度的确定方法，分为干振法和饱水法两种。见附件。通过对本标段风积沙取样及现场施工情况观察，发现饱水法确定的最大干密度，因风积沙中含泥量大，现场碾压出现弹簧现象，无法达到要求，为此本标段采用干振法确定最大干密度。表1-4三、压实标准及压实度检测频率1、 压实标准，见表1-5（1）风积沙路堤、路堑路床、零填及路堤基底压实度不低于94%。（2）桥涵构造物处采用风积沙分层填筑时单点压实度不得低于94%。（3）水坠法加推土机或水坠法加振动压路机分层碾压时应采用饱水振表1-4 七种标准试验统计表桩号材料名称最大干密度（g/cm3）拟用路段K73+4

13、00风积沙1.76K73+300K73+900K74+200风积沙1.78K73+900K74+600K77+900风积沙1.77K74+600K78+220K79+700风积沙1.77K78+647.25K79+780K80+050风积沙1.80K79+780K80+240K80+380风积沙1.78K80+240K80+410K80+420风积沙1.80K80+410K81+000动情况下所确定的最大干密度值计算压实度，推土机或振动压路机在天然含水量或洒水状态下分层碾压时应采用干振法所确定的最大的干密度计算压实度。表1-5 压实度标准风积沙路基填挖类型深度范围压实度（%）路床080cm94

14、路堤80cm以下94零路填堑及路床30cm94灰土封层95边坡包边土852、 压实度的检测2.1、风积沙路基压实度现场取样方法，环刀打入沙层时，先加顶盖后再取环刀，以防顶面沙子漏出影响精度。测定试样含水量时不能用洒精法，应将试模全部放入烘箱烘干。22、取样位置 压实度检测应在每层距顶面15cm以下取样。23、检测频率 （1）路堤填方、路堑路床顶面、零填及路堤基底碾压完成后，采用随机取样每2000平方米检查8点，不足200平方米检测2点。（2）桥涵构造物背后检测时应采取随机抽查方式取样，每50平方米抽查1点，不足50平方米时至少检测一点四、风积沙路基施工的一般规定4l、取沙和弃沙41l、沙区路基

15、施工以沿线两侧就近取弃为原则，取沙以沙丘为主，弃沙以沙窝为主。路线两侧取沙时，其宽度应尽可能在路基两侧20m平整带范围内，并与平整带施工相结合。当取沙量较大时，其宽度可适当增加，但不应超过路基两侧40m的范围，尽量少破坏植被。 412、路线两侧取沙坑深度在l m以内时，可将路堤边坡延伸至取沙坑底一并访护：当取沙坑深度大于1米时，应在路堤坡脚与取沙坑之间设置宽度不小于3米的护坡道，护坡道应整平，其外侧边坡应修成缓坡。 413、应尽可能以挖作填，减少弃方。确需废弃时应纵向就近弃于路线两侧沙丘低洼地，并予整平。当连续挖方较长（大于100米）且挖方线坡高度在2米以内时，可就近横向弃于两侧堑顶的平整带内

16、，挖方边坡高度超过2米时，2米以下部分应用推土机或铲运机沿纵向运出。 414、施工过程中应根据施工季节、路堑横断面形状、纵坡、横坡等情况设置必要的排水设施，特别是在夏季暴雨较为集中时应防止雨水对路堤、路堑的冲刷。弃或借沙时尽量少破坏天然地貌，破坏的要及时恢复。 415、尽量采取有效措施保护路线两侧原有植被和地表硬壳，对因施工作业及取、弃沙等造成的地表植被破坏的部分，路基成型且边坡整理后，应采取柴草网格障蔽或粘土压盖等措施，对新出露的沙面及时防护，并撒播草籽、恢复植被。 42、施工机械的要求与选择42l、沙区路基施工应选择在沙漠中能自由行走的机械，如履带式铲运机和前后轮驱动的振动压路机等。 42

17、2、施工机械的配备应根据实施性施工组织设计，按工程量大小、取弃沙运距、工期要求及设备能力等因素综合确定，并制定详细的、切实可行的机械施工作业方案，最大限度地满足机械产量的要求，充分发挥机械效率。43、填方路堤的施工43l、填方路堤施工前的原地面处理，应按下列规定办理： l、应做好原地面临时排水设施，并与永久排水设施相结合不得流入农田、耕地，亦不得引起水沟淤积和路基冲刷。 2、路堤修筑范围内，原地面的坑、沿、墓穴等，应用风积沙或砂性土回填，并按规定进行压实。 3、路堤基底为耕地，松沙或水塘时，应先清除有机土、腐殖质、淤泥种植上，平整后或水塘淤泥清除干净后按规定分层碾压达到规定压实度。4、对填方高

18、度小于1米的流动沙丘路段，应先将厚沙丘推平，并进行填前碾压，达到规定压实度后进行填筑施工。5、对填方路堤地基应充分碾压，确保地表面以下30 cm范围内沙层的压实度达到要求。432、路堤填料应符合下述规定：l、填方路基施工，应按现行公路路基施工技术规范中的有关规定执行。不得使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮或树根土、生活垃圾和含腐殖质的土。采用盐渍土、黄土填筑堤时应遵照公路路基施工技术规范中特殊地区路基施工的有关规定执行。2、采用风积沙填筑路堤时，各分层中不得夹杂粘土、植物及树根等杂质，必须是纯风积沙。433、路基施工同时用风积沙和土作填筑时，必须分层填筑，不得将风积沙和土在一层混合填筑，也

19、不得分层间隔填筑，用土填料累计压实厚度不得小于50cm。 434、对风积沙路堤，必须根据设计断面，分层填筑、分层压实。分层的最大松铺厚度应根据压实机械的不同确定。若采用自重在 15T以上前后轮驱动的自行式振动压路机分层碾压时最大松铺厚度不得超过30厘米；若采用140马力以上的推土机分层碾压时最大松铺厚度不得超过25厘米： 435、用风积沙填筑路基附近取水方便时，也可采里水坠碾压法分层填筑。填筑时每层最大松铺厚度不得超过30厘米。所设围堰每层应相互错开，填筑至路床顶面最后一层时应分段水坠，相邻水坠重叠宽度应不小于1米。填料表面水头高度应保持在20厘米以上。 436、路堤填筑宽度每侧应宽出设计宽度

20、50厘米。 437、填筑路堤应采用水平分层填筑法施工。按照横断面全宽分成水平依次逐层向上填筑。如原地面不平，应由最低处分层填起，每填一层，检查压实度符合规范规定后，再填上一层。438、填方路堤，当地面横坡缓于1:5且基底经处理后符合要求时可直接在经处理地基上分层填筑路堤。地画横坡陡于1:5时，原地面应挖成台阶（台阶宽度不小于2米）并进行压实。填筑应由最低一层台阶填起，逐台向上填筑，分层压实。所有台阶填完之后，即可按一般填方进行。 439、若填方分几个作业段施工，两段交接处，不在同一时间填筑的，应将先填地段挖成宽度不小于2米台阶；同一时间填筑的则应分层相互交叠衔接，其搭接长度不得小于2米。 43

21、10、河滩路堤填筑应连同护道一并分层填筑。可能受水浸淹部分，应选用水稳性好的填料。河槽加宽加深以及调治构造物工程应在修筑路堤前完成。4311、机械作业时，应根据工地地形、路基横断面形状和风积沙调配图等，合理地规定机械运行路线。填方集中工点，应有全面、详细的机械运行作业图据以施工。 4312、填方路堤可用推土机从两侧或短距离纵向调配分层填筑。当路堤较高时，可用铲运机沿纵向调配土方，也可将填料运至路堤坡脚处，然后用挖掘机运至填方段后用推土机整平。 4313、桥涵及其他构造物处的填筑1、回填工作必须在隐蔽工程验收合格后进行。 2、桥涵通道处的填料，除设计文件另有规定外，均可采用风积沙水平分层回填，并

22、保证压实度达到技术要求。当采用风积沙填筑时，必须采用水坠碾压法施工，填料表面水头宜保持在20厘米以上，分层最大松铺厚度不大于3 0厘米，用 140马力以上推土机碾压4遍或采用自重在 15T以上的振动压路机碾压 3遍。在水源确实缺乏的地段或填筑高度较小，也可采用机械压实施工，但必须达到规定的压实度。 3、桥梁、通道两侧采用水坠碾压法的范围为沿路线纵向每端不小于10米。涵洞、挡土墙等构造物处填料长度每侧不小于3米。 4、桥台背填方宜与锥坡填方同时进行。 5、桥涵及构造物台背回填处理时，若压路机、推土机碾压受施工范围限制时可采用小型压实机具，但压实度应符合规定，最大松铺厚度应根据机具类型通过试验确定

23、。4314、填方路堤完成后，应及时铺筑石灰土封层，并对边坡进行防护。44、挖方路堑的施工44l、挖方路堑施工前应1、复查施工组织设计，核实（或编制）调整风积沙调运图表。2、施工现场按规定进行清理。3、开挖前应按规定，以桩志标明轮廓。442、挖方路堑的排水设施，应按下列规定办理l、在路堑开挖前应作好截水沟，并视土质情况作好防渗工作。土方工程施工期间应修建临时排水设施。2、临时排水设施应与永久性排水设施相结合，流水不得污染自然水源，也不得引起淤积和冲刷。443、风积沙开挖应遵照下列要求：l、已开挖的适用于种植草皮和其他用途的表上，应堆积在指定地点。2、根据试验结果，对开挖出的适用材料，应用于路基填

24、筑，各类材料不应混杂，不适用的材料应按有关条款的规定办理。3、开挖均应自上而下进行，不得乱挖超挖。4、路堑开挖中，如遇地质变化需修改施工方案及边坡坡度时应及时报监理工程师批准。444、施工过程中发现风积沙层下部出现土质或其它材料，应将上部风积沙全部挖除后再进行下部开挖，土方路段应按公路路基施工技术规范中土方施工的有关条款办理。土方路段路堑边坡坡度应符合有关土方边坡的规定，上部风积沙边坡坡度应符合设计要求。 445、路堑开挖，根据路堑深度和纵向长度，可按下列方式进行： l、横挖法：以路堑整个横断面的宽度和深度，从一端或两端逐渐向前开挖的方式称为横挖法。本法适用于短而深的路堑。（1）用机械按横挖法

25、挖路堑时，可在不同高度分几个台阶开挖，其深度视工作与安全而定，一般宜为(3.04.0)m。无论自两端一次横挖到路基标高或分台阶横挖，均应设单独的通道及临时排水沟。（2）路堑横挖法可用推土机进行。若弃方或以挖作填运距超过推土机的经济运距时，应按弃方有关条款执行。（3）机械开挖路堑时，边坡应配以推土机或人工分层修刮平整。2、纵挖法：沿路堑全宽以深度不大的纵向分层挖掘前进时称为分层纵挖法，本法适用用于较长的路堑开挖。先沿路堑纵向挖掘一通道，然后将通道向两侧拓宽，上层通道拓宽至跨堑边坡后，再开挖下层通道，如此向纵深开挖至路基标高称为通道纵挖法。本法适用于路堑较长较深，两端地面纵坡较小的路堑开挖。沿路堑

26、纵向选择一个或几个适宜处，将较薄一侧堑壁横向挖穿，使路堑分成两段或数段，各段再纵向开挖称为分段纵挖法。本法于路堑过长，弃方运距过远的傍山路堑，其一侧堑壁不厚的路堑开挖。（l）当采用分层纵挖法挖掘的路堑长度较短（不超过 100米），开挖深度不大于3米，地面坡度较陡时，宜采用推土机作业。（2）推土机作业时铲挖地段的长度应能满足一次铲切达到满载的要求一般为 51 0米，铲挖宜在下坡时进行；对于下坡坡度不宜小平 10%，不得大于15%。（3）当采用分层纵挖法挖掘的路堑长度较长（超过 100米时），宜采用铲运机作业。铲运机在沙基上作业可通过试验确定施工工艺和方法（4）对于拖式铲运机和铲运推土机，其铲斗容

27、积为48立方米的适宜运距为100400米；容积为 912立方米的适宜运路为 100700米。自行式铲运机适宜运距可照上述运距加倍。铲运机在路基上的作业距离不宜小于 100米。有条件时它配备一台推土机（或使用铲运推土机）配合铲运机作业（5）铲运机运输道，单道宽度不应小于4米，双道宽度不应小于8米；重载上纵坡不宜大于58%，空驶上坡，纵坡不得大于3050；弯道应尽可能平缓，避免急弯；路面表层应在回驶时刮平，重载弯道处路面应保持平整。(6)铲运机作业面的长度和宽度应能使铲斗易于达到满载，在地形起伏的工地，应充分利用下坡铲装；取沙应沿其工作面有计划地均匀进行，不得局部过度取沙。（7）铲运机卸料场的大小

28、应满足分层铺卸的需要，并留有回转余地。填方卸料应边走边却，防止成堆，行走路线外侧边缘至填方边缘的距离不宜小于30厘米。 3、当路线纵向长度和挖深都很大时，宜采用混合式开挖法，即将横挖法与通道纵挖法混合使用。先沿路堑纵向挖通道，然后沿横向坡面挖掘，以增加开挖坡面。每一坡面应设一个施工小组或一台机械作业。4、开挖边沟、修筑边拱、刷刮边坡、整平路基表面时，宜采用平地机配合其它土方机械作业。五、风积沙的压实工艺5l、沙区路基施工前，应将具有代表性的风积沙取样进行试验，确定出风积沙在干振、饱水状态下的最大干密度值。施工中如发现沙颗粒粒径、级配有变化，应及时补做风积沙全部试验项目。52、风积沙路基压实机械

29、: 振动压路机自重应不小于 15 T，推土机功率应小于140马力。53、振动压路机在天然含水量状态下分层碾压压实工艺。53l、此种施工工艺适用于振动压路机在天然合水量状态下分层碾压或在洒水状态下分层碾压，也适用于雨后风积沙的压实532、施工工艺流程图 533、施工工艺1、施工前准备工作。包括放样、清除填方路段原地表杂草、树根及借方位置原地表面杂草、树根等。2、原地表处理。对填方路段填前原地表杂草、树根清除后应对原地表进行填筑前压实，采用振动压路机碾压不少于6遍，碾压时轮迹重叠不应小于轮宽的1/3，轮迹布满一个作业面为一遍。碾压后取样检测应达到规程规定的压实标准，不合格时应补压直到合格为止。3、

30、推送填料。推土机从路基两侧或短距离内纵向调配风积沙推运至填方路段。4、摊铺填料。对推运至填方路段内的填料采用推土机摊铺并整平，或采用推土机配合平地机整平。推土机摊铺后每层厚度不得超过30厘米。可采用填料前后定点测量高程控制松铺厚度。5、推土机稳压。推土机稳压时按照一般土方路基的压实工艺，从路基边缘向内侧逐轮碾压，碾压时轮迹重叠宽度不小于l/2单轮宽度，单侧轮迹布满一个作业面为一遍，稳压2遍，稳压时也可采用纵向、横向交错的碾压方式。6、振动压路机碾压。压路机碾压时应按下列规定进行：（1）压实应根据试验段确定的压实遍数进行控制。若控制压实遍数超10遍，应考虑减少填料层厚，经压实度检验合格方可转入下道工序，不合格应进行补压再做检验，直到合格为止。振动压路机一般碾压6遍以上。碾压轮迹重叠宽度不应小于l/3，轮迹布满一个作业面为一遍。 （2）采用 15T以上前后轮驱动振动压路机进行碾压。碾压时先慢后快，用强振进行振动碾压。（3）压路机的碾压行驶速度开始时不超过4 k/h；碾压直线段由边向中间，小半径曲线段曲内侧向外侧，纵向进退式进行。前后相邻两区段（碾压区段之前的平整预压区段与其后的检验区段）应纵向重叠2.0m以上达到无漏压、无死角，确保碾压均匀。7、推土机终压。推土机终压压实工艺与推土机稳压相同轮迹重叠宽度不小于 12单轮宽度，终压2遍。8、检测。压实度检测采用环刀法测定风积沙