沙漠高速公路路基施工工法
一、前言
榆林至靖边高速公路是我国第一条横穿沙漠的高等级公路，位于陕北黄土高原北部、毛乌素南缘的长城沿线风沙区。是国家能源重化基地和国家生态农业示范区——榆林通往陕西省会西安及周边省府银川和太原的重要干线，是规划中的包头至北海大通道的一部分。
榆靖高速公路起自榆林市，经横山县，终到靖边县，全长115.864公里。沿线地形相对平坦，以泼状沙丘为主，最大沟深40m。地质以风积沙和砂质粘性土为主。
本工法是在榆靖高速公路N-4标段5221m沙漠路基工程施工中形成的。
该技术于2003年1月4日通过集团公司专家鉴定，认为该技术达到国内领先水平。
二、工法特点
因地制宜，根据风积沙具有无粘聚性的特点，推行机械化施工，合理选择机械设备，充分发挥机械效率。结合当地气候特点，抢抓施工季节，优化组合，连续施工。边施工边防护，尽可能减少了沙害。
三、适用范围
适用于沙漠高速公路路基施工。
四、工艺原理
1、根据设计选择地质条件、断面型式具有代表性的地段作为试验段，大面积施工前，为大面积施工做好技术准备。
2、选择能够在沙漠中自由行走的机械，制定切实可行的机械施工作业方案，最大限度满足机械施工的要求，充分发挥机械效率。
3、确定试验路段用沙的最大干密度和压实标准，再取全段地貌复测，确定挖填利用和挖掘方法（横挖，纵挖）。清表后整平、碾压，之后挖填同时进行。前期采用大、小推土机结合，振动压路机压实的方法，每完成一个流程，测一次压实度（现场用酒精法），达到压实度后，记录各台机械的压实遍数。通过多次的组合压实，得出最佳压实方法。沙基封层也是如此。
五、施工工艺
1、取沙与弃沙
施工前做全面安排，合理调配，避免大弃。涵洞及桥头附近避免取、弃沙。尽可能减少对原植被的破坏。对取弃沙地段进行防护处理，恢复植被。
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。线路两侧取沙时，宽度尽可能控制在两侧20m平整带范围内，并与平整带施工相结合，保持平整带线形顺畅，平整。取沙量较大时，宽度可适当增加，但不超过路基两侧40m的范围。
线路两侧取沙坑深度在1m以内时，将路堤边坡延伸至取沙坑底并防护；当取沙坑深度大于1m时，在路堤坡脚与取沙坑之间设置宽度不小于3m的护坡道。护坡道应整平，外侧边坡修成缓坡。施工时尽可能以挖作填，减少弃方，确需废弃时，纵向就近弃于线路两侧沙丘低洼处，并整平。当挖方边坡高度在2m以内时，就近弃于路堑两侧外；挖方大于2m时，用推土机纵向运沙，横向弃于低洼处。
2、填方路堤的施工及压实
⑴填方路堤施工
填方前清表。填方高度小于1m的流动沙丘路段，先将厚沙丘推平，并进行填前碾压，达到规定压实度。填方路堤地基应充分碾压，确保地表面厚30cm范围内风积沙层的压实度满足要求。路堤填料不得夹砂粘土，植物及树根等杂物。用风积沙做填料时不得将风积沙和土混填，使路基之间形成水囊，影响路基质量，形成病害。采用水平分层填筑，原地面不平时，由最低处分层填起，检测压实合格后填筑下一层。分层压实，采用自重在15t以上，前后轮驱动的自行或振动压路机压实，最大松铺厚度不得超过25cm。路堤填筑宽度每侧宽出设计宽度50cm。
当地面横坡缓于1:5，且基底经处理符合要求时，可直接在地基上分层填筑路堤。地面横坡陡于1:5时，原地面应挖成台阶（台阶宽度不小于2m）并进行压实，应由最低一层台阶填起，逐层向上填筑，分层压实。若填方分几个作业段施工，两段交接处，不在同一时间填筑时，将先填地段挖成宽度不小于2m的台阶。同一时间填筑的则分层相互交叠，搭接长度不小于2m。
机械作业时，根据地形、路基横断面形状和风积沙调配图等，规定机械运行路线；填方集中工点，有全面，详细的机械运行作业图指导施工。用推土机从两侧或短距离纵向调配风积沙分层填筑。路堤较高时，用推土机运至坡脚处，然后用挖掘机挖抛至填方段后再用推土机推整平、压实。
⑵路基压实
①施工前，将具有代表性的风积沙取样进行试验，确定风积沙在干振、饱水状态下的最大干密度。
②根据断面放样出路基中线及边线。在天然含水量及洒水状态下的压实施工，选用能在沙漠中自由行走的机械，前后轮驱动压路机或履带式推土机，振动压路机自重不小于15T，推土机功率不小于140马力。沙漠路基的施工黄金时间为6月～10月份。
③推送填料
推土机从路基两侧或短距离纵向移挖作填运送风积沙至填方路段。路基填料选用干净的风积沙。先将填料顶层的干沙清除，再清除表层杂物。因为风积沙表面较干燥，0.3m以下相对含水量较高，刚从沙丘推出的风积沙较接近最佳含水量。一般情况下，晚上进行路基运送填料工作，白天进行碾压，防止水分在白天高温下蒸发。摊铺填料，对推至填方路段的填料应立即进行摊铺平整，推土机摊铺每层厚度不超过30cm，每次填料宽度应每侧加宽50cm。推土机立即进行稳压。推土机稳压的工艺和原地表压实相同。再用光轮压路机进行压实。碾压时由中间向两边碾压，先慢后快，振动碾压。最后用推土机终压，推土机进行纵三横四碾压（纵向碾压三遍，横向碾压四遍），终压采用100kw以下推土机，履带板采用尖形板。
④检测压实密度。采用环刀法测定风积沙干密度，合格后进行下层填筑。
施工工艺流程图
4、挖方路堑施工
⑴挖方路堑施工前：
复查施工组织设计，核实调整风积沙调运图表；施工现场清表；用标志桩标出开挖线。
⑵挖方路堑的排水设施
路堑开挖前做好截水沟，并视土质情况作好防渗工作。土方工程施工期间修建临时排水设施。
临时排水设施与永久性排水设施相结合，流水不流入农田、耕地，不引起淤积和冲刷。
⑶风积沙开挖
开挖自上而下，分层挖弃，层厚以1米左右为宜，边坡预留0.5~1.0米厚，刷坡时考虑。
根据路堑开挖线和弃方调运图，确定好弃沙线路和使用机械。一般以较大型推土机（140kw以上）进行纵向推运，根据开挖数量，每100米长度配备2~4台；较小型推土机（100kw以下）负责路堑刷坡，以免超挖或欠挖，每100米范围配置2台，左、右坡面各一台。若纵断面较长，纵向推土机可接力推运；超过200米以上时，可采用横弃法。不满足横弃条件时（调配或无横弃点），300米以上考虑沙漠翻斗车运输或修筑便道，由自卸车运弃。监理工程师论坛http://bbs.job2299.com/
挖至距路床标高0.3~0.5米时，停止开挖。待刷坡、护坡工作结束，路床纵横断面准确整修后再精确至路床标高上10cm。用平地机整平，压实后，再用平地机刮去多余风积沙。再精平、压实后，进行沙基封层工作。压实方法及工艺同路堤施工。
施工过程中如发现风积沙层下部出现土质或其它材料，将上部风积沙全部挖除后再进行下部开挖，开挖的土层堆至指定地点以备后用。
⑷路堑开挖根据路堑深度和纵向长度，分三种方法：
①横挖法：以路堑整个纵断面为工作面，横向挖弃时，称为横挖法。机械按横挖法挖路堑时，在不同高度分几个台阶开挖。用推土机进行，以挖作填，运距超过推土机的经济运距时，按弃土处理。适用于边坡较缓及地面纵坡较小的沙区。
②纵挖法：以路堑横向断面为工作面沿纵向分层挖掘前进，称为纵挖法。先沿路堑纵向挖掘一道，然后向两边拓宽，每开挖深2m边坡修整一次。用于边坡较陡开挖距离较短的地形。
③线路纵向长度和挖深都很大时，采用混合式开挖法，即横挖法和纵挖法混合使用。
5、桥、涵背回填施工
回填工作在隐蔽工程监理验收合格后进行。桥台纵向填筑长度不小于10m，涵背每侧不小于3m。桥涵背的填料，均以风积沙水平分层填筑。桥台及涵洞伸入路面结构时，在距台顶及涵顶1.5m以上部分用砂砾分层填筑，砂砾填筑宽度与结构尺寸同宽。沿线路纵向一侧宽度，桥台为10m，涵洞为3m，砂砾坡度为1:2，与风积沙连接处作成台阶形向上填筑。
桥涵背用风积沙回填用水坠法分层填筑。松铺厚度不大于25cm，水坠后，再用推土机及压路机进行辗压，局部不容易压到的地方，人工用电夯及内燃小型夯机夯实。压实厚度约20cm。桥台背填方宜与锥坡填方同时进行。工艺框图如下：
1.施工准备：放样出涵背及台背回填线，边线插入小红旗。对原地表进行处理，清除缺口垃圾及杂物，开挖出回填轮廓线。与路基相连接处，挖成台阶形，台阶宽度不小于2m，高度不大于1m。
2.原地表处理完成，在桥涵背范围修筑围堰，围堰修筑完后放水，放水量高出地面15cm，人工用铁锨进行捣固，主要针对涵背及台背的拐角处及台背墙身周围50cm以内。水渗3小时后进行碾压，用推土机或压路机进行碾压，碾压6遍，人工用小型夯机对桥涵背背墙周围进行碾压。
3.运送填料。一般为横向取沙及纵向小距离运沙，横向取沙时防止阻塞自然形成的渠道，使涵洞失去作用。
4.摊铺填料。填料运到桥涵背后，用推土机摊平，每次摊铺厚度不超过25cm，压实为20cm，为保证摊铺厚度，在桥涵背边墙两侧各标出填筑厚度，左、中、右各标一个，每20cm为一格，一直划到涵顶。
5.围堰。每20m2设一个围堰，高30cm，保证蓄水高度为15cm。
6.放水。围堰设好后开始放水，放水应连续进行，沙顶面上的水头高应大于15cm。
7.碾压。可采用推土机及压路机，压路机轮迹重叠不小于1/3，推土机履带轮迹重叠不小于1/2，布满一个工作面为一遍，压路机压6遍，推土机压6遍后检测压实度，合格后方可填筑下一层。
8.桥台背1.5m以上及涵顶伸入结构层时，顶面以下1.5m用沙砾回填，砂砾要求含石量不小于65%，碾压工艺较简单，整平后直接碾压。检测时采用灌沙法检测。
6、沙基封层施工
⑴灰土封层施工工艺流程
①施工前的准备。灰土封层施工前应提交石灰土有关实验报告。实验报告包括石灰土7天侧限抗压强度（养生6天，饱水24小时）应达到0.5Mpa以上，灰剂量应在7%以上。CaO+MgO含量65%。石灰经过消解并过5mm筛子，石灰的各项资料满足Ⅲ级以上生石灰技术指标。
②路基施工放样：路基每10m放样一中线及边线。
③对沙路基进行水坠，推土机碾压平整，使整段路拱横坡与路面横坡一致，检测路基标高及压实度。
④填土只能从一端或两端同时向中间推进，自卸汽车运土，推土机配合整平。
⑤采用18t压路机静压两遍。粘土的塑性指数不小于12，土块粒径不大于15mm，再用平地机按要求整平。
⑥每个工作面按100m划分，半幅路基进行，在整平的土层上按10～15m2划一个框，再按要求每个放入石灰，人工摊平。灰土宽度和路床宽度相同，灰土每侧加宽20cm，保证灰土压实及拌合质量。
⑦拌合机进行拌合，拌合机后要有专人跟踪，每5m长检测一次拌合深度。拌合过深，容易把下面的沙子搅起，拌合过浅，易出现没有拌合到的夹层。
⑧检测含水量是否接近最佳含水量。含水量要略小于最佳含水量，若含水率过低，则洒水，进行二次拌合。二次拌合时要先进行稳压，再拌合。
⑨用18t以上羊角碾进行碾压，不得少于6遍，碾压时轮迹重叠不小于轮宽1/3，两个工作面搭接长度不小于2m。碾压完后立即进行检测，合格后用平碾振动碾压。
⑩用水准仪测标高，再用平地机整平，整平后用胶轮压路机封面。灰土施工完后立即进行养护，摊铺3～5cm风积沙，随时洒水养护或用地膜进行养护，养护期一般不小于7天，禁止车辆通行。
⑵沙砾封层施工流程
①施工前准备工作。砂砾要做含水量试验，标准击实砂砾中石块不能太大。
②路基放样。砂砾封层的施工放样与灰土封层相同。
③水坠碾压。砂砾封层下的沙层施工与灰土相同。
④摊铺砂砾。用推土机配合自卸汽车。
⑤碾压。沙砾摊铺整平后，先用推土机稳压两遍。然后用平地机粗平，再用18t振动压路机碾压2~3遍即可检测。
⑥整平。先用水准仪侧出标准标高，再用平地机按要求整平。因砂砾为渗水性填料，不会集水，强度高，效果较好。
7、沙漠路基边坡防护施工方法及工艺
⑴粘土包边施工粘土包边施工流程图
①施工前的准备。做粘土的标准击实，粘土的塑性指数等项目。采用塑性指数在8~10之间的粘土。
②对沙面边坡进行放线。包括坡度、填筑宽度及厚度，根据放线刷边坡，坡面挂米字线参照施工，使坡面平整圆顺。
③刷完坡后，在坡面上洒水使风积沙充分湿润，然后用推土机碾压沙面，坡面一般要求1：3，碾压后经检测合格方可填筑粘土。
④路堤应在路基宽度范围之外的边坡铺筑粘土，底部埋入原地表20cm，顶部至硬路肩底面，并做成5%的横坡。粘土从坡脚开始水平分层向上铺筑，每层松铺厚度不大于15cm，宽度大于包边宽度，适当洒水，用推土机碾压，碾压履带轮道相互重叠不小于1/2，碾压3遍。每50m检测2点，每点压实度不小于80%。
⑤路堑粘土包边要埋入积沙平台20cm，顶部与原地面平齐，路堑顶最好用粘土做成宽30cm，高20cm粘土平台，既可防止雨水流入路堑又可防止雨水冲刷边坡。粘土包边厚度不小于25cm，推土机碾压。
⑥精刷边坡。粘土包边整修要挂米字线，由上到下一次完成，使坡面平整，顺畅。每20m宽为一段，一次刷完，多余的土留在坡脚用车拉出路基外弃掉。
⑦粘土包边施工完后应立即进行绿化。
⑵平整带
平整带位于两边路堤坡脚外20m，路堑边坡顶20m，把路基施工的多余土，铺在平整带。平整带要顺直，避免大填大挖，要求随地形推平。平整带要做成向路基外坡度为5%的坡度，避免下雨时，水直流路基，冲刷边坡。平整带修完后，风积沙区要先铺草格网，再进行绿化。
⑶三维土工网
三维土工网防护边坡效果不但好，而且施工简单，适合路基边坡较陡及坡度较大地段。
三维土工网沿路基方向垂直铺在边坡上，坡顶及坡脚要埋入沙中不少于30cm。土工网两侧用土工钉每隔30cm钉一根纵向排列。如果长度不够可纵向搭接，搭接长度不小于2m，两幅搭接宽度不小于25cm。三维土工网铺完后，应立即撒上草种，再铺上粘土5cm。
六、机具设备
填方路基每个作业面配套机械表
名称 型号 数量 挖掘机 220kw 1台 推土机 160kw 2台 推土机 140kw 2台 推土机 75kw 4台 振动压路机（双驱） 18t 2台 洒水车 5m3 4台 七、劳动力组织
劳动力组织（每个作业面/班）
作业名称 劳动力数量 挖方路基 机械司机6人，现场指挥1人，普工3人，技术员2人 填方路基 机械司机12人，现场指挥2人，普工5人，技术员3人 边坡防护 机械司机2人，现场指挥1人，普工30人，技术员2人 八、安全质量技术措施及注意事项
1、施工前应做全面安排，编制合理的施工组织设计。尽可能减少机械、人力资源的浪费。
2、取、弃沙合理调配，避免大弃。尽可能减少对原植被的破坏。做好环境保护工作。
3、路基施工用风积沙做填料时不得将风积沙和土混填，使路基之间形成水囊，影响路基质量，形成病害。
九、效益分析
榆靖高速公路N4标段风积沙路基施工中采用了该工法，使整个标段较为合理地调运了沙量，合理安排了施工机械，井水资源（打旱井取水），并加快了工期，降低了施工成本，特别是机械碾压部分，取得了较好的效益。
本工法科学合理，结合实际。不但节约了施工成本，还保证了工程质量。在榆靖公路多次劳动竞赛中，以速度快，质量好多次受到业主表扬及奖励。在陕西省质检站检查中，该标段的沙漠路基线形顺畅、边坡顺直、路面平整、压实度100%合格，获通报表扬。
十、应用实例
榆林至靖边高速公路N4标段风积沙路基施工中采用了该工法。榆靖高速公路起自榆林市，经横山县，终到靖边县，全长115.864公里。N-4标段起点为k43+500，终点为k50+500，全长7km，其中沙漠路基5221m。
主线路基采用整体式横断面，路基宽度26~35.00m，由行车道（2×7.5m），中央分隔带（2.0~11.0m），路缘带（2×7.5m），硬路肩（含路缘带）（2×3.0m），土路肩（2×0.75m）组成。
本标段路基填筑压实分为五个区段，k43+500~k45+531为风积沙，下伏砂质黄土路段，长度2031m，最大挖方深度9.7m，最大填方高度4.68m；k45+687~k46+962为风积沙，长度1275m，最大挖方6.26m，最大填方2.93m；k47+248~k48+354为风积沙路段，长度1106m，最大挖方10.13m，最大填方10.61m；k49+691~k49+860为岩质路堑，长度169m，最大挖深12.27m；k49+860~k50+500为黄土路段，长度640m，最大填方高度9.24m。
填方路基：边坡高度小于3米时，采用1：3~1：8的坡率粘土包边，边坡高度大于3米小于8米时，采用1：2边坡，大于8米时为1：3，边坡采用三维土工网垫护坡。
挖方路基：挖方深度小于1.5m，坡度1：8，植草绿化，挖方1.5~6m间路段，坡度1：4，植草绿化，挖方深度大于6m的路段，坡度1：2，三维土工网垫护坡。挖方深度大于6m的黄土路堑，坡度1：1，三维土工网垫护坡，并设置挡沙墙
该项目已于2002年竣工，工程质量优良。
执笔人：李世清
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小推土机终压
检测合格
振动压路机碾压
大推土机稳压
施工准备工作
原地表处理
检测合格
推送填料
整平摊铺填料
检测合格
整平、摊铺填料
围堰
水坠3小时
碾压
施工准备
地表处理
检测合格
推土机推运填料
碾压
二次拌合
检测
施工前准备工作
整平
一次拌合
划比例方格
静压
碾压
路基施工放样
检测
整平
养护
静压
挂线整平
洒水
填土
施工前准备工作
路基放样
水坠碾压
摊铺砂砾
碾压
整平
绿化（植树、草）
人工精修边坡
检测
用推土机压实
分二层填筑粘土
整平
检测
洒水及用推土机碾压边坡
挂线刷坡
边坡放样
施工前的准备
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