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1、沙漠路基施工技术,中铁二十局集团有限公司G216线五彩湾至大黄山高速公路项目经理部,目 录,一、项目背景二、前言三、工艺原理四、地质情况五、总体施工方法六、方案选定七、施工技术准备八、施工准备九、施工方法十、关键施工工艺十一、安全措施十二、环境保护措施十三、结束语,本项目是国道216线的重要组成路段，是新疆公路网规划“三横两纵两环八通道”“纵二”的重要组成部分，同时也是自治区“五横七纵”高速、高等级公路网中第一纵的组成部分，是北疆通往南疆东部的重要干线。,本项目,本项目是国道216线的重要组成路段，是新疆公路网规划“三横两纵两环八通道”“纵二”的重要组成部分，同时也是自治区“五横七纵”高速、高
2、等级公路网中第一纵的组成部分，是北疆通往南疆东部的重要干线。,风积沙是沙漠地区特有的地质特征，风积沙颗粒组成很细且颗粒单一均匀，粉粘粒含量很少，渗透系数较大，比表面积很大，粘聚力很少，松散性很强，保水性较差，水稳性很好，易溶盐含量很小，呈微碱性，本身无腐蚀性，压缩变形小，完成时间短，压缩量与荷载呈指数关系，回弹模量值较大，保水状态下最易压实。沙漠地带地广人稀，交通运输极为不便，高温、沙尘天气对机械车辆的损害大，机械维修保养等极为不便。,前言,前言,G216线五彩湾至大黄山高速公路全长96.3Km,地处准噶尔盆地及古尔班通古特沙漠东部,卡拉麦里山前冲积平原，五彩湾至沙洲生态园为风积地貌，沙丘多数
3、为固定、半固定沙丘,工程穿越沙漠范围为：K476+500K516+800，位于古尔班通古特沙漠的东部，共计40.3公里，沙漠路段比例高达40%,施工难度大。中铁二十局集团第五工程有限公司在施工中合理配置大型施工机械及车辆，对施工工艺不断进行改进和完善，为新疆风积沙地区道路修筑寻找一种切实可行、节约投资的途径，并为区内类似道路的建设提供技术借鉴。,一、工艺原理,风积沙在天然状态下（干燥状态）采用振动锤击法，或含水率增至15%左右（饱和度为70%）时采用击实法均能达到较高的干密度和较佳密实效果。风积沙干密度在1.581.62/cm3之间，在不同密度下的无荷载湿陷系数均较小。在一定压力下的湿陷系数较
4、大，随密度增大，湿陷系数变小，当干密度增至1.64/cm3时，湿陷系数可以降至0.015以下。当相对密度达到0.67以上时砂土即为密实状态，达到0.7以上时风积沙基本无湿陷。即相对密度越大，干密度越大，湿陷变形也越小。,一、工艺原理,风积沙干密度与含水量有着重要影响，但在含水量较小时（10%以下）对干密度影响不大，在干燥状态下具有较好的压实性，对干旱缺水地区，风积沙接近于干燥状态，采用干压法完全可行。风积沙干密度越大，其沉降变形就越小。,二、地质情况,风积沙垂直深度在40m内，含水率及干密度变化不明显，含水率在1%左右，干密度在1.581.62/cm3之间，相对密度0.490.60。易溶盐含量
5、低，平均为0.55%，主要为硫酸盐、亚硫酸盐。,三、总体施工方法,通过工程实践，结合本地自然因素，由于风积沙在装料、布料、整平过程中水分挥发快，填筑整平后较为松散，且附近水源极为匮乏，在施工作业面洒水较为困难，导致一般压路机很难进行碾压作业，故采用推土机在天然含水量情况下进行碾压。总体施工方法为：基底清理测量放线原地表处理推送填料整平、摊铺填料推土机稳压推土机终压质量检测进行下一层施工。,四、方案选定,沙漠风积沙施工一般有两种施工方法：水坠法和干压法。本项目沙漠里程较长，周边环境严重缺水，故采用干压法施工。在沙漠中轮胎式压路机、钢轮压路机易沉陷，采用装载机、履带式推土机分层碾压效果较好。本项目
6、采用装载机、推土机分层碾压合格后再用双钢轮压路机进行收平。,五、施工技术准备,测量放线首先放出路基的中心线，每20m一桩，然后在路基两侧适当的位置进行栓桩。再根据每填筑层顶标高放出每层风积沙填筑的边线。边线采用竹竿控制，每20m一桩，桩上插红色三角测量旗帜。竹竿长度一般为60cm左右，上面间隔50cm涂刷红、白漆。高程测量现场施工时，以原地面压实后的高程作为原始高程。由于风积沙施工后，表面风积沙因失水后松散现象严重，对每层风积沙均要进行高程检测没有必要，也没有意义。一般情况下，风积沙路基每填筑3层进行高程检测和核实每层的填筑厚度。同时进行中线偏位的检测，以便在施工过程中随时纠正中线偏差。路基检
7、测准备风积沙路基采用环刀法检测压实度，封层采用灌砂法检测压实度。封层施工完毕后按照公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2004）进行实测验收。,六、施工准备,便道修筑沙漠地段风积沙填筑首先修筑施工便道，便道采用砾石土修筑，一般按50cm厚铺设，每200m设置一便道错车加宽段，加宽长度为20m。方便车辆避让及掉头。试验段施工选择较为平整的一段路基，长度在200m，作为试验段，以确定施工时达到设计密实度要求而需要的机械设备型号、合理组合、压实遍数、松铺系数、最佳含水量等有关参数，并确定质量检测方法。,七、施工方法,在沙漠中轮胎式压路机、钢轮压路机易沉陷，采用履带式推土机分层碾压效果较好。
8、本项目采用推土机分层碾压合格后再用双钢轮压路机进行收平。采用推土机、装载机、挖机、自卸车将风积沙运至填方段，控制每层的虚铺厚度，用推土机进行碾压，碾压合格后进行下一层施工。进距离可采用推土机及装载机配合挖运风积沙，远距离采用挖机、装载机、自卸车配合进行装运调配。风积沙路基施工的同时，开始防护工程（芦苇草方格、阻沙栅栏、砾石包边土）的施工。防护工程施工完毕的段落可开始路床封层的施工，形成一条完整的路基段落。施工完成后进行验收。,八、关键施工工艺/风积沙路床施工,测量放线首先放出路基的中心线，每20m一桩，然后在路基两侧适当的位置进行栓桩。再根据每填筑层顶标高放出每层风积沙填筑的边线。边线采用竹竿
9、控制，每20m一桩，桩上插红色三角测量旗帜。竹竿长度一般为300cm左右，上面间隔50cm涂刷红、白漆。,八、关键施工工艺/风积沙路床施工,风积沙运输由于风积沙较为松散，作为路段填料运输不方便，由于风积沙地区重车不能行走，只有履带式机械及装载机才能行走，所以风积沙的运输成为风积沙填筑的难点，我项目目前采自卸车、装载机、推土机、挖掘机相配合的方式进行风积沙运输。,八、关键施工工艺/风积沙路床施工,风积沙填方风积沙路段填料运输不方便，由于风积沙地区重车不能行走，只有履带式机械及装载机才能行走，所以风积沙的运输成为风积沙填筑的难点，我项目目前采自卸车、装载机、推土机、挖掘机相配合的方式进行风积沙运输
10、。,八、关键施工工艺/风积沙路床施工,风积沙填方沙漠地段风积沙填筑首先修筑施工便道，便道采用砾石土修筑。风积沙填方段，清表完成以后，进行填筑，填料由风积沙挖方段取土，采用自卸车进行运输，运输到填筑部位后，自卸车卸料与便道边，装载机配合推土机将料运输到路基填方段，进行路基填筑。1)半挖半填路段：以最低点为准，按层厚要求用彩旗表处范围及层铺高速，推土机将风积沙推入该区域后进行碾压，碾压合格后，进行下一层的施工，多余风积沙外运。(2)填方路基段：修筑便道进入填方作业区，用自卸车将风积沙运输至该处，装载机与推土机根据标杆层铺要求进行摊铺，推土机进行碾压，碾压合格后，进行下一层施工。,八、关键施工工艺/
11、风积沙路床施工,风积沙挖方风积沙挖方段施工，采用挖掘机、装载机进行开挖，自卸车拉运。如果挖方段两侧为填方段，那么挖方段施工全部采用推土机，将挖方段风积沙分层推至填方段，进行风积沙填筑。,八、关键施工工艺/风积沙路床施工,虚铺厚度风积沙的压实工艺与传统路基填料的压实工艺有明显的不同，风积沙的压实主要靠水沉法或者采用T140以上推土机进行碾压，传统的压路机碾压方法对风积沙压实效果不太明显。我项目采用大型推土机碾压，一般虚铺厚度控制在50cm左右。虚铺厚度的控制方法必须采用边桩竹竿挂线的方法。,八、关键施工工艺/风积沙路床施工,高程测量现场施工时，以原地面压实后的高程作为原始高程。由于风积沙施工后，
12、表面风积沙因失水后松散现象严重，对每层风积沙均要进行高程检测没有必要，也没有意义。一般情况下，风积沙路基每填筑3层进行高程检测和核实每层的填筑厚度。同时进行中线偏位的检测，以便在施工过程中随时纠正中线偏差。路基压实施工机械应选择在沙漠中能自由行走的机械，如履带推土机、装载机。天然含水状态下碾压压实工艺适用于推土机在天然含水状态下分层碾压。在摊铺、整平好的路基上先用推土机纵向稳压，稳压时从路基边缘向内侧逐轮碾压，碾压时轮迹重叠宽度不小于1/2单轮宽度，单轮轮迹布满一个作业面为一遍，一般需要稳压2遍。然后再使推土机沿路基横向进行复压，一般复压2遍就可以达到94%，达到压实度要求。,八、关键施工工艺
13、/风积沙路床施工,路基检测风积沙路基采用环刀法检测压实度，封层采用灌砂法检测压实度。封层施工完毕后按照公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2004）进行实测验收。压实度检测对天然含水量条件下采用普通环刀法，压实度取样应在每层距顶面15cm以下，当环刀打入砂层时，先加顶盖后取环刀，以防顶面砂子漏出影响精度，测定试样含水量时不能用酒精法，应将试样全部放入烘箱内烘干。,八、关键施工工艺/路基防护,路基包边防护沙漠路段路堤边坡采用1:4边坡，边坡采用推土机由边坡下向边坡上成型，成型后及时进行30cm厚砾石包边土护坡，防止成型后的路基由于风蚀严重而重新进行帮宽。临时防护风积沙地区路基施工，若当
14、地风力较强或需在风季施工时，应采取临时防护措施，对设计的永久防护工程，如材料运输有困难，需等通车后进行，可采取临时防护措施，凡当日不能完工的地段，可对其坡面或坡肩加以覆盖，并用小木桩将覆盖的草席等钉牢，或用石块压牢。,八、关键施工工艺/路基防护,工程防沙措施防沙工程本着“因地制宜、就地取材、因害设防、综合治理”的原则，应注意保护施工区域的天然植被，工程建设和防沙治沙应同步进行，我项目采用芦苇草方格、阻沙栅栏进行路基挖方段固沙。1)待路基边坡验收完成后根据图纸放防护轮廓线，草方格格状规格为1mx1m。2)草方格芦苇用量为1.2kg/每方格（两个长1.0m的边）;栅栏芦苇用量为2kg/每延米，草方
15、格芦苇长70cm，对折后埋入地下15cm，外露20cm。施工工艺为：芦苇长70cm，规划好扎芦苇草方格的位置后，材料中心线应落于位置线上，再脚踏平头铁锹将其插入设计要求深度（平头铁锹不得破坏芦苇草）。草方格覆盖范围不仅仅包括边坡位置，还应将覆盖范围扩大至边坡定向外约5m处，坡两侧扩大至路床顶下1m位置（气流运动会将风沙向路基方向移动，而提前阻挡风积沙的运动，可有效防止风沙侵蚀路基）。3)栅栏为空隙率30%的疏透型芦苇栅栏，苇排中间设苇腰，并固定于每3m间距一根的150cm长木棍上（钉入50cm，外露100cm）,芦苇栅栏埋入沙中20cm，沙面以上130cm。4)在施工过程当中阻沙芦苇栅栏应根据
16、地形做相应调整。5)在施工完成后，现场废料必须清理干净以防止污染路基填料。,八、关键施工工艺/路床封层施工,铺设土工布及施工30cm砂砾当路基填筑到上路床后，应铺设长丝机制土工布，土工布上面再进行30cm厚砾石土填筑。土工布采用长丝机织土工布，土工布铺设前用平地机精平，双钢轮压路机碾压整平，消除推土机履带印，保证土工布铺设平展。幅宽根据路面宽度而定，采用缝纫机缝制、搭接或粘合，一般采用24m幅宽，幅长以每卷5001000m为宜。为防止风积沙路基风蚀现象，当路基施工完成后，应马上进行砾石土包边的施工，并对风积沙路基填筑的边坡进行正式防护。,八、关键施工工艺/路床封层施工,土工布的铺设1)路基路床
17、第二层精平后，将土工布按设计幅宽沿边线纵向铺开，每次展铺长度100500m，可用人力或沙漠车等牵引展铺，展铺后严禁非作业设备在其上行驶。2)土工布应张紧拉平。为防止被风掀起，可在边缘搭接处撒少许风积沙或天然砂砾压住。3)相邻两幅土工布，搭接宽度30cm，纵向搭接长度50cm。并用尼龙绳每隔2m做一绑扎。4)对铺好的土工布必须在当日用底基层结构材料覆盖。5)施工期间，现场未用完的土工布应尽快遮盖，日照时间不得超过36h。,八、关键施工工艺/路床封层施工,路基包边防护及上封层土工布铺设完成后，及时进行土工布上30cm厚砾石土封层及包边土护坡，防止成型后的路基由于风蚀严重而重新进行帮宽。封层填筑根据
18、现场情况采取横断面全宽纵向分层填筑方式。每1015m插杆挂线，控制路床顶标高。自卸汽车按标点卸料，以便控制松铺厚度。为保证边坡压实质量，填筑时路基两侧各加宽50cm。不同土质的填料不得混填。采用推土机摊铺粗平，平地机精平，每一层做成向两侧24%横坡以利排水。,八、关键施工工艺/路床封层施工,进行含水量检测，控制在最佳含水量2%范围内，再进行碾压。碾压时，直线段先两侧后中间，曲线地段先内侧后外侧，先慢后快，先静压后振压。直线进退，相邻纵向碾压轨迹重叠1/3，各区段交接处互相重叠压实，搭接长度不小于2m。振动压路机行驶速度不大于4km/h。采用灌砂法进行压实度的测定，自检合格后报监理工程师复检。监
19、理工程师签认后再填筑下一层。,八、关键施工工艺/注意事项,风沙地区路基分段完成后，特别要注意成品保护。应及时按设计完成路基表面防护，经常注意洒水养护等。严禁车辆在路基上行驶。路基成型后当年不进行路面基层施工时，要在路床顶面铺一层粗粒土或砾卵石最为临时封层，防止风积沙填料被风吹走。做好排水设施，保证路基、路床不受雨水冲刷。对路堤和路堑边坡应采取有效措施，做到边施工边养护。,八、关键施工工艺/材料与设备,所需材料为芦苇、10cm原木及土工布。以10km风积沙路基为例，其主要设备见下表：,八、关键施工工艺/质量控制,施工中认真执行ISO9000质量管理体系标准，采用先进技术、工艺，制定严格管理计划，
20、实行全员、全方位、全过程质量控制，确保目标实现。,八、关键施工工艺/试验控制,在风积沙施工前，首先进行试验准备工作，按照JTG E40-2007公路土工试验规程进行各类试验的检测，确定标准击实，天然含水量等。根据试验段路基确定碾压遍数、松铺系数等。,八、关键施工工艺/实测项目控制,.,八、关键施工工艺/外观检查,路基表面应平整，边线直顺，曲线圆滑。路基边坡坡面平顺、稳定，不得亏坡，曲线圆滑。,九、安全措施,沙漠地段人迹稀少，野生动物出没频繁，施工时注意施工人员人身安全，防止动物袭击。,十、环境保护措施,1)施工场地内砍树及清理植被，尽量避免工地内不必要的环境破坏及树木砍伐，严禁对红线外植被进行
21、踩踏。2)对施工过程中产生的有害物资（如油料、废旧材料、生活垃圾等）要通过可行的措施处理后，进行集中掩埋或清理，以防对周围动、植物造成损害。3)施工过程中遇见的野生动物要进行保护，严禁猎杀野生动物。4)清理场地的废弃风积沙及填筑用沙要使用指定的取、弃土场，严禁随意倒土和挖土。,十一、结束语,随着国家交通建设的需要，穿越沙漠的高速公路会越来越多，本项目路面工程已经开始施工，由施工及验收效果来看，本项目风积沙路基质量合格，风积沙施工技术取得了成功，但是在施工过程中也有需要改进的地方。1）便道施工采用砾石较多的砂石料，加大嵌挤力及抗剪切能力，保证便道宽度及厚度，减少后期维护，便于后期大型机械顺利施工
22、。2）清表范围必须控制到位，避免过多清表，减少地表植被破坏。3）沙漠地区风沙大，做到快速施工，早封闭，即路基施工一个段落，封层紧接，风沙防护紧跟，做到循环作业。既保证了各个工序的有效衔接，快速施工，又避免了多点开花，引起风沙。4）沙丘谷底面积小，机械不易展开。可先安排机械小范围施工，保证压实效果，待范围扩大后，增加机械加快施工进度。5）边坡防护必须及时跟进，避免风沙进入30cm砂砾封层，影响路基压实度。6）路基施工可能会跨越冬季，由于风积沙沉降较小，路床施工时必须控制路床标高，保证砂砾封层的厚度。7）土工布增大了风积沙路床的承载面积及抗剪切能力，所有土工布的平展、搭接宽度在施工过程中作为重点工序控制。8）风积沙施工循环段落在500800m间为宜。前方开挖（填筑）与后方封土、防护工程都有较大工作面，利用大型机械施工，加快施工进度。9）由于风积沙的流动性，造成机械装运风积沙时，部分风积沙滑落，影响挖机及装载机施工效率，这点同一般路基不同，在机械配置时，必须加以考虑。,.,谢 谢！,
