内蒙古地区沙漠公路勘测设计规范

ICS 93.080.01 P66 备案号：48460-2016 内 蒙 DB15 古 自 治 区 地 方 标 准 DB 15/ T939—2015 内蒙古地区沙漠公路勘测设计规范 Code for survey and design of desert highway in Inner Mongolia area 2015 - 12 - 25 发布 内蒙古自治区质量技术监督局 2016 - 03 - 25 实施 发 布 目 次 1 范围 .............................................................................. 1 2 规范性引用文件 .................................................................... 1 3 术语和定义 ........................................................................ 1 4 符号 ............................................................................. 3 5 勘测 .............................................................................. 3 5.1 气象调查 ...................................................................... 3 5.2 地形地貌勘察 .................................................................. 4 5.3 工程地质勘察 .................................................................. 4 6 路线设计 .......................................................................... 4 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 7 选线 .......................................................................... 选线方法 ...................................................................... 平面设计 ...................................................................... 纵面线形设计 .................................................................. 横断面设计 .................................................................... 标志标线和护栏等交通安全设施 .................................................. 4 4 5 5 5 5 路基 .............................................................................. 5 7.1 沙漠地区公路路基推荐断面型式见表 1。 ........................................... 5 7.2 路基高度 ...................................................................... 8 7.3 路基压实 ...................................................................... 9 8 路面 .............................................................................. 9 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 9 一般要求 ...................................................................... 9 路面材料 ...................................................................... 9 路面结构组合设计 ............................................................. 12 沥青路面厚度设计方法 ......................................................... 28 路肩设计 ..................................................................... 31 路基和路侧工程防沙设计 ........................................................... 32 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 概述 ......................................................................... 防沙工程体系的配置原则 ....................................................... 防沙工程设计 ................................................................. 工程与植物综合防沙技术 ....................................................... 防火隔离带 ................................................................... 32 32 33 41 44 附录 A（资料性附录） 我国的沙漠及内蒙古沙漠的分布 .................................... 45 附录 B（资料性附录） 沙漠公路路面典型结构组合 ........................................ 46 I 前 言 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则编写。 本标准由内蒙古自治区交通运输厅提出并归口。 本标准起草单位：内蒙古自治区交通运输培训中心、新疆交建公路规划勘察设计有限公司。 本标准起草人： 姜海涛、王宇辉、苏建、刘博、李香玲、马峥、李卫涛、郑育宏、张碧瑜、 张建栋、秦梦菊、伊力扎提.伊力哈木、苟宪娟、徐龙、杨彬、宋新军、尹苗森。 II DB15/ T939—2015 内蒙古地区沙漠公路勘测设计规范 1 范围 本标准规定了内蒙古地区沙漠公路的勘测设计的术语和定义、公路勘测路线设计、路基设计、路面 设计和路基路侧工程防沙设计等要求。 本标准适用于内蒙古地区沙漠公路的勘测设计。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 JTG B01 公路工程技术标准 JTG C10-2007 公路勘测规范 JTG D20 公路路线设计规范 JTG D30-2004 公路路基设计规范 JTG D50-2006 公路沥青路面设计规范 JTG D63-2007 公路桥涵地基与基础设计规范 JTG D60-2004 公路桥涵设计通用规范 JTJ 018-97 公路排水设计规范 JTJ 064-98 公路工程地质勘察规范 JTJ/ T006-98 公路环境保护设计规范等相关规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 沙漠 sandy desert 荒漠（desert)是指气候干旱、降水稀少且多变、土地贫瘠的自然地带。沙漠是荒漠的 一部分，指 沙质荒漠，其地表覆盖着大片的风成沙与沙丘。 3.2 风积沙 wind deposited sand，aerolian sand 风力作用下形成的沙物质。从工程角度来看，风积沙一般为细沙或粉沙，颗粒集中，级配不良，粉 黏粒含量少，基本上为松散状。 1 DB15/ T939—2015 3.3 沙地 sandy land 在荒漠地带以外，地表有沙丘覆盖的地带。 3.4 固定沙丘 fixed sand dune 沙丘表面稳定固结，基本上不存在风蚀。国内外一般以植被覆盖度作为判定指标，认为植被覆盖度 在50%以上者即为固定沙丘。 3.5 半固定沙丘 semi-fixed sand dune 也可称半流动沙丘，沙丘整体基本固定或移动量不大，但局部仍处于活动状态，并在 风力较大时 能产生较强的风沙流活动。以植被覆盖度为判定指标时，覆盖度为 10%～50%。 3.6 流动沙丘 mobile sand dune 沙丘完全裸露或只有稀少植被，在起沙风作用下，不仅有较强的风沙流活动，且沙丘整体也会顺风 前移。以植被覆盖度为判定指标时，覆盖度小于10%。 3.7 沙漠化土地 sandy desertified land 沙漠化（sandy desertification )是指在干旱、半干旱及部分半湿润地区内，在气候变化和人类 活动等因素作用下，所产生的一种以风沙活动为主要标志的土地退化过程。其中包括风力作用下的土地 风蚀、风沙流、流沙堆积、沙丘活化与前移等一系列过程，受这些过程影响而引起退化的土地，称之为 沙漠化土地。 3.8 起动风速和起沙风 threshold wind velocity and effective wind for mobilizing sand 使地表沙粒脱离原静止状态而进人到运动状态的临界风速称为起动风速。等于或超过起动风速的风 称之为起沙风。 3.9 风沙流 windblown sandflow 含有沙粒的运动气流称为风沙流，是气流及其搬运的固体颗粒(沙粒）的混合物。 3.10 过境风沙流 non-deposited windblown sandflow 2 DB15/ T939—2015 在戈壁、光板地、盐碱地等地区，无沙质地表或地表沙已被盐碱等固结。这些地区的风沙流，其沙 源多来自于附近的沙丘或沙地，则称此为过境风沙流或风沙流过境。 3.11 粗糙度 roughness length 下垫面之上平均风速减小到零的某一几何高度（以cm为单位），用以表示下垫面粗糙程度。 3.12 下垫面 underlying surface 针对风沙运动而言，能与大气发生热量和水分交换，产生相互影响的表面，如地面、草面、树冠、 水面等。粗糙度大的下垫面能大大影响空气的流动。 3.13 工程防沙措施 control of windblown sand with physical treatment 利用柴草、树枝、砂砾、黏土等塑性材料设置障碍或覆盖沙面，分别对沙体或风沙流产生固沙、阻 沙、输沙作用的各种措施及其综合运用。 3.14 植物治沙措施 control of windblown sand by vegetation planting 以人工方式促进植物生长，提高植被覆盖度，从而控制或固定流沙，减轻或消除沙害的措施。 3.15 土工格室 geotextile grid 采用高密度低压聚乙烯制成宽约15cm、厚1.2mm板材，再用焊接方式将多个板材按一定距离连接， 展开后呈多个菱形格状的立体土工材料用风积沙填充这些空格后即形成15cm厚的加固层。由于格室从侧 向约束了风积沙，从而大大提高了整体强度，其抗压回弹模量提高很多。 4 符号 ——道路走向与主导风向的夹角（α≤90°）。 ——阻沙沙障(栅栏)露于地表以上的高度。 5 勘测 5.1 气象调查 a) 收集沿线附近气象台站的常规气象资料，包括气温、地温、降水、蒸发、湿度、风向、风速、 动力风向玫瑰图、起沙风矢量图等，重点收集风向、风速、风频率、起沙风的多年观测资料； b) 测定起沙风速、沙丘移动特征（移动方向方式、速度和输沙量），特别要掌握大风和高频率起 沙风的方向和季节分布。 3 DB15/ T939—2015 5.2 地形地貌勘察 a) 风蚀谷地、洼地、残丘地貌的形态特征及沙漠类型和分布范围； b) 风沙沙源的分布情况、风沙地貌的形成条件、沙丘、沙垄、沙堆、沙山的平面形态和及横断面 各部的数据； c) 主风向与沙丘、沙垄移动方向及沿线走向的关系，路线沿线沙害类型及严重程度。 5.3 工程地质勘察 a)工程地质调查内容 1) 地表组成物质的物理化学性质，如颗粒级配、矿物成分、结构特征、胶结物和含水状况、 成层性。对流沙调查其干沙层厚度、干容重、内摩阻角； 2) 沙漠的固定程度、沙丘移动速度、移动方向与线路走向关系及线路沙害情况； 3) 测定沙粒起动风速，各地貌部位的输沙量和风沙流结构，起沙风的方向、频率及季节分布； 4) 地表水的分布、潜水埋藏深度及成分； 5) 潜水位以上地层的含盐量和盐分种类及分布； 6) 植物的生态特征及其覆盖度； 7) 调查沿线及整个地域筑路和防沙的材料。 b)不良地质调查 风沙危害程度的判定及划分： 轻度沙害：密度＜10％，高度＜1m 的平地、波状粗砂地； 中度沙害：密度 10％～50％，高度 2m～10m 的沙丘； 严重沙害：密度＞50％，高度＞10m 的沙丘。 c)钻探、取样的规定 取样分析沙土层的颗粒组成，盐类和盐分含量，干沙层厚度和沙层含水量等； d)资料 1)沙漠地区风沙工程地质说明； 2)地质调查、勘探、试验资料； 3)线路沙害情况调查及不良工程地质评价资料。 6 路线设计 6.1 选线 a) 注意生态环境保护和可持续发展，兼顾防沙和行车两方面安全，力求在沙漠公路建设中即改善 生态环境又得到防沙效益，保持公路畅通。在生态敏感区做到环保选线； b) 应对路线所经区域、走廊带及其沿线沙漠、工程地质、水文地质进行深入调查，查清其对公路 的影响程度。对于风沙堆积严重地段及工程、水文地质不良地段应慎重对待，灾害严重地区应 绕避； c) 路线方向与主导风向平行或锐角相交，使沙害程度减至最小。 6.2 选线方法 6.2.1 高大沙山选线 a) 垭口的选定 4 DB15/ T939—2015 在依附路线基本走向的情况下，应结合风沙地貌地形状况，在垭口选择标高较低、横断面比较开阔 坦缓的垭口宜直线穿越。 b) 高大沙山区段选线 1) 路线通过沙山路段时应选择在上风侧，纵断面顺应自然地形可堤堑交替，高路堤采用流线 型缓边坡，路堑横断面边坡采用敞开式； 2) 在地形受限地段可采用隧道或明洞穿越。 6.2.2 高大复合型沙垅和复合型沙丘链地段的选线 a) 线位宜布设在谷地中心附近，谷地宽度较小时，宜设在高大沙丘的迎风坡脚前； b) 必须穿越高大山丘背风坡时，应以最短路线长度通过。 6.2.3 低矮沙丘地段的选线 路线选线要尽量考虑路中线两侧 20m 以内小沙丘为填挖平衡范围。 6.2.4 固定或半固定沙地选线 a) 路线应选择固定沙丘较少且开阔地段通过，避免扰动沙丘； b) 路线尽量绕避植被区，必须通过时，应选择较稀疏的段落通过。 6.3 平面设计 a) 为减轻平曲线段的公路沙害，应尽量选用较大半径的平曲线； b) 沙丘（沙垅）路段相对高差小于 20m 时，宜采用长直线的形式通过。 6.4 纵面线形设计 a)低矮沙丘地段纵断面线应设在小沙丘平均高度的1/2处至沙丘顶部之间； b)低矮植被及短生植物路段，纵断面设计应尽量降低路基高度（小于等于50cm），纵坡坡度一般以 平缓为宜，竖曲线尽量采用大半径。 6.5 横断面设计 a) 路基边坡不宜过陡，一般以 1：3 以上的缓坡为宜； b) 挖方及半填半挖断面：路线走向与主导风向平行或锐角相交时，应设不小于 2m 的积沙台； c) 高速和一级公路宜设分离式断面，中间间距宜不小于 25m； d) 路肩应与路面平齐，凹形竖曲线段应设集中排水设施。 6.6 标志标线和护栏等交通安全设施 a) 标志、标线除满足交通安全需要，应做防风沙及风蚀设计； b) 护栏宜设为柔性护栏。 7 路基 7.1 沙漠地区公路路基推荐断面型式见表 1。 5 DB15/ T939—2015 表1 沙漠类型 道路等级 路基型式 沙漠地区公路路基推荐断面型式 路基高度 风向与路基 夹角α° ≤30 边坡度 路堤高度 路堑深度 h≤0.5 01:04.5 0.5＜h≤2 01:03.5 H＞2 01:02.5 h≤0.5 01:05.0 0.5＜h≤2 01:04.0 h＞2 01:03.0 路堤 ＞30 二级以下公 h≤2 路 2.0＜h≤5 ≤30 1：3.0~1： 3.5~4.5 5.0 h≤2 缓于 1：5.5 2.0~3.0 2.0＜h≤5 1：3.0～1： 5.5 陡于 1：3.0 h≤0.5 01:05.5 0.5＜h≤2 01:04.0 h＞2 01:03.0 h≤0.5 01:06.0 0.5＜h≤2 01:04.5 h＞2 01:03.5 路堤 一级、高速 1.5~2.5 2.5~3.5 流动 ＞30 缓于 1：5.0 陡于 1：3.0 h＞5 ≤30 m h＞5 路堑 ＞30 积沙带宽度 h≤2 4.0~5.0 3.0~4.0 缓于 1：7.0 2.0~3.0 1：2.5~1： 4.0~6.0 路 ≤30 2.0＜h≤5 7.0 h＞5 陡于 1：2.5 3.0~4.0 h≤2 缓于 1：8.0 2.5~3.5 路堑 ＞30 2.0＜h≤5 h＞5 1：3.0~1： 8.0 陡于 1：3.0 4.5~6.5 3.5~4.5 6 DB15/ T939—2015 表 1（续） 道路 等级 道路等级 路基形式 路基高度 风向与路基夹角 边坡度 α° 路堤高度 ≤30 积沙带宽度 m 路堑深度 h≤0.5 01:04.0 0.5＜h≤2 01:03.0 h＞2 01:02.0 h≤0.5 01:04.5 0.5＜h≤2 01:03.5 h＞2 01:03.0 路堤 ＞30 二级以下 公路 ≤30 h≤2 缓于 1：4.5 1.0~2.0 2.0＜h≤5 1：3.0~1：4.5 3.0~4.0 h＞5 陡于 1：3.0 2.0~3.0 h≤2 缓于 1：5.0 1.5~2.5 2.0＜h≤5 1：2.5～1：5.0 3.5~4.5 h＞5 陡于 1：2.5 2.5~3.5 路堑 ＞30 半固 定 ≤30 h≤0.5 01:04.5 0.5＜h≤2 01:03.5 h＞2 01:02.5 h≤0.5 01:05.5 0.5＜h≤2 01:04.0 h＞2 01:03.0 路堤 ＞30 一级、高 速路 ≤30 h≤2 缓于 1：6.0 1.5~2.5 2.0＜h≤5 1：2.5~1：6.0 3.5~5.5 h＞5 陡于 1：2.5 2.5~3.5 h≤2 缓于 1：7.0 2.0~3.0 2.0＜h≤5 1：3.0~1：7.0 4.0~6.0 h＞5 陡于 1：3.0 3.0~4.0 路堑 ＞30 7 DB15/ T939—2015 表 1（续） 道路等 级 道路等级 路基形式 路基高度 风向与路基夹 角α° 路堤高度 ≤30 路堤 ＞30 二级以下 01:03.5 0.5＜h≤2 01:02.5 h＞2 01:02.0 h≤0.5 01:04.0 0.5＜h≤2 01:03.0 h＞2 01:02.5 ≤30 路堑 ＞30 ≤30 路堤 ＞30 一级、高速 路堑深度 h≤0.5 公路 固定 边坡度 缓于 1：4.0 0.5~1.5 2.0＜h≤5 1：2.5~1：4.0 2.5~3.5 h＞5 陡于 1：2.5 1.5~2.5 h≤2 缓于 1：4.5 1.0~2.0 2.0＜h≤5 1：2.5～1：4.5 3.0~4.0 h＞5 陡于 1：2.5 2.0~3.0 01:04.0 0.5＜h≤2 01:03.5 h＞2 01:03.0 h≤0.5 01:05.0 0.5＜h≤2 01:04.0 h＞2 01:03.0 ≤30 路堑 ＞30 m h≤2 h≤0.5 路 积沙带宽度 h≤2 缓于 1：5.5 1.0~2.0 2.0＜h≤5 1：2.5~1：5.5 3.0~5.0 h＞5 陡于 1：2.5 2.0~3.0 h≤2 缓于 1：6.0 1.5~2.5 2.0＜h≤5 1：3.0~1：6.0 3.5~5.5 h＞5 陡于 1：3.0 2.5~3.5 7.2 路基高度 路基的合理填土高度推荐值见表2 表2 路基型式 边坡度 沙漠公路路基合理高度范围 路堤合理高度范围 路堑合理深度范围 m m ≤1：3 ＞1：3 二级及二级以下公路 ≤2 一级、高速公路 ≤2 ≤1：3 ＞1：3 ≤2.5 ≤3 ≤2 8 DB15/ T939—2015 7.3 路基压实 7.3.1 路基压实度 填方路基压实度在干旱缺水地区压实度可降低1%-2%。 8 路面 8.1 一般要求 沙漠地区沥青路面设计要充分考虑地表温度和紫外线的影响因素；风积沙路基路槽顶面应做封层 设计，厚度 15cm～20cm；风积沙路基回弹模量值见表 3。 表3 不同沙漠分区沙基回弹模量推荐值 区号 推荐值 E0 MPa I、II III IV VI V、VII 70～90 85～100 90～120 100 100 注 1：沙基回弹模量的取值方法：根据区划指标确定分区； 注 2: 同一分区内含水量小、风积沙级配好且施工质量高的地区可取高值，反之应取低值。 8.2 路面材料 路面材料设计参数应选择工程拟用材料试验确定配合比基础上，结合当地气温湿度等环境条件按有 关规程的规定实测，然后根据实测资料并考虑一定保证率和已有经验论证地确定各层材料抗压回弹模 量、抗拉强度与抗弯拉回弹模量等参数值。 a) 以路表弯沉值为设计指标时，沥青混凝土应在 20℃时测定抗压回弹模量；在以弯拉应力为设 计指标时，沥青混凝土的抗拉强度、弯拉回弹模量一般宜在 15℃条件下测试，也可根据当地 环境条件，确定试验温度。 b) 半刚性材料的设计参数按 JTJ057 规定测定。沥青混合料的设计参数按 JTJ052 的规定测定。测 定数据按下列方法整理： 用于计算弯沉值时，各层材料的抗压回弹模量应按（1）式计算： E=E’- Zа•S …………………………（1） 用于计算层底拉应力值时，计算层以下各层的模量应采用式（2）计算：计算层及以上各层模量应 采用（5-16）式计算： E=E’+ Zа•S …………………………（2） 式中： E’——各试件模量的平均值 S——各试件模量的标准差 Zа——保证率按95％值，Zа=2.0 c）工程可行性研究阶段，对于三、四级公路则为施工图设计阶段，材料设计参数可采用规范或本 规范提供的参考值。 d）路面材料设计参数参考值见表4～表7。 9 DB15/ T939—2015 表4 沥青混合料设计参数参考值 Mpa 抗压回弹模量 抗压回弹模量 劈裂强度 20℃ 15℃ 15℃ 密级配 1200～1600 1800～2200 1.2～1.6 AC-10，AC-13 开级配 700～1000 1000～1400 0.6～1.0 OGFC 沥青玛蹄脂碎石 1200～1600 1600～2000 1.4～1.9 SMA 中粒式沥青混凝土 1000～1400 1600～2000 0.8～1.2 AC-16，AC-20 密级配粗粒式沥青混凝土 800～1200 1000～1400 0.6～1.0 AC-25 密级配 1000～1400 1200～1600 0.6～1.0 ATB-25，ATB-35 半开级配 600～800 材料名称 配合比 备注 细粒式沥青混凝土 沥青碎石基层 沥青贯入式 AM-25，AM-40 400～800 注：资料来源：JTGD50-2006 表5 基层、底基层材料设计参数 材料名称 抗压模量 Mpa 抗压模量 Mpa 劈裂强度 （弯沉计算用） （拉应力计算用） Mpa 配合比或规格要求 二灰砂砾 7：13：80 1100～1500 3000～4200 0.6～0.8 二灰碎石 8：17：80 1300～1700 3000～4200 0.5～0.8 水泥砂砾 4％～6％ 1100～1500 3000～4200 0.4～0.6 水泥粉煤灰碎石 4％～6％ 1300～1700 3000～4200 0.4～0.6 石灰水泥粉煤灰砂砾 6：3：16：75 1200～1600 2700～3700 0.4～0.6 石灰水泥碎石 4：16：80 1300～1700 2400～3000 0.35～0.5 石灰土碎石 粒料>60% 700～1100 1600～2400 0.3～0.4 碎石灰土 粒料>40%～50% 600～900 1200～1800 0.25～0.35 水泥石灰砂砾土 4：3：25：68 800～1200 1500～2200 0.3～0.4 二灰土 10：30：60 600～900 2000～2800 0.2～0.3 10 DB15/ T939—2015 表 5 （续） 材料名称 抗压模量 Mpa 抗压模量 Mpa 劈裂强度 （弯沉计算用） （拉应力计算用） Mpa 配合比或规格要求 石灰土 8％～12％ 400～700 1200～1800 0.2～0.5 石灰土处理路基 4％～7％ 200～350 - - 基层连续级配型 300～350 - - 基层骨架密实型 300～500 底基层、垫层 200～250 - - 填隙碎石 底基层用 200～280 - - 未筛分碎石 底基层用 180～220 - - 级配砂砾、天然砂砾 底基层用 150～200 - - 中粒砂 垫层用 80～100 - - 级配碎石 注：资料来源：JTGD50-2006，拉应力计算参数以实测为主，此表仅供参考。 表6 碎、砂砾石含量 >70 50~70 30~50 <30 路基干湿类型 碎、砂石土设计参数 回弹模量值 密度 含水量 Mpa t/m3 ％ 干燥 90～100 2.05～2.25 7 中湿 70～80 2.0～2.20 8 潮湿 55～65 1.95～2.15 11 干燥 75～85 2.0～2.20 7 中湿 55～65 1.95～2.15 8 潮湿 45～55 1.90～2.10 11 干燥 47～57 1.90～2.10 <10 中湿 30～40 1.85～1.95 10~15 潮湿 20～30 1.75～1.85 >15 干燥 30～40 1.80~1.90 <10 中湿 15～25 1.7~1.8 10~15 潮湿 5～10 1.6~1.7 >15 注：资料来源：JTGD50-2006 11 DB15/ T939—2015 表7 无机结合料稳定风积沙设计参数 混合料名称 推荐配合比 水泥砂 12：100 水泥粉煤灰砂 抗压模量 劈裂强度 950 0.25 9：18：100 1000 0.35 水泥石灰粘土沙 8：4：15：73 900 0.30 二灰沙 10：20：70 1200 0.50 水泥石灰炉渣沙 5：15：10：70 800 0.30 14～16％ NS 砂土固化剂稳定砂* 含水量 14％ 360～420 注：资料来源：内蒙古交通设计研究院“沙漠地区公路路面结构设计施工及材料研究”总报告2005.6；有*的资料 引自塔里木油田分公司“流动性沙漠公路勘测、设计、施工验收规范”。 8.3 路面结构组合设计 8.3.1 沥青面层 8.3.1.1 用于沙漠公路沥青面层的材料主要有：热拌沥青混合料，包括密级配沥青混合料（沥青混凝 土和沥青稳定碎石）、沥青玛碲脂和沥青表面处治等。 a) 表面层 表面层应选用优质材料，要求具有坚实、平整、耐磨、抗滑、防渗或排水、抗高温变形、低温 缩裂的功能。用于沙漠公路沥青路面表面层的材料有：细粒式密级配沥青混合料、沥青玛蹄脂 碎石和沥青表面处治。 材料类型的选择，主要依据公路和交通等级、使用功能要求和经济考虑：密级配沥青混合料可 适应各级公路各个交通等级的要求。沥青玛蹄脂碎石具有良好的抗车辙性能、抗疲劳性能和耐 久性并具有较好的抗滑性和较低的噪音，但造价高，可应用于高等级重交通公路上。在轻交通 的低等级公路上，主要选用沥青表面处治。 b) 中面层：中面层应选用优质材料，要求具有良好的抗高温变形和防渗的功能。 用作中面层的材料主要是中粒式密级配沥青混合料。 c) 下面层：下面层应选用粗粒式密级配沥青混合料，要求具有良好的抗高温变形和抗疲劳性能以 及耐久性和水稳性。根据不同沙漠地区温度变化情况，混合料设计时，夏天温度高的分区宜选 用粗型密级配沥青混合料。其它分区倾向于细型密级配沥青混合料。 8.3.1.2 沙漠地区沥青混合料的技术要求和技术标准 a) 对面层材料的技术要求 根据内蒙古地区路满温度变化状况，对面层材料提出如下要求： 1) 沥青： 沥青标号应根据公路等级、气候条件、交通条件、路面类型及在结构层中的层位及受 力特点、施工方法等，结合当地使用经验经技术论证后确定。根据沙漠地区自然区划，I、 II 区沥青以满足低温要求为主，优先选择标号 90 或 110；III、IV、V、VI、VII 区同时 满足高温要求，优先选择标号 70 或 90。具体选用时还需综合考虑高温、低温及温差。当 高温要求和低温要求发生矛盾时，优先考虑满足高温性能的要求。 12 DB15/ T939—2015 为兼顾高低温要求及针对沙漠地区温度场特性，沥青选择时，选用中间标号沥青，即 I、II 区选用上述建议中的低标号，III、IV、V、VI、VII 选用上述建议中的高标号或根 据地区实际，考虑选用改性沥青。 2) 矿料： 粗集料应该洁净、干燥，应首选坚硬、安定、纹理粗糙、多棱角、颗粒接近立方体的 粗集料，尤其是高速公路及一级公路。 细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒级配。在可能的情况下，应 充分考虑采用破碎的机制砂。 矿粉采用石灰岩或岩浆岩中的憎水性石料经磨细得到的矿粉，原石料中的泥土杂质应 除净。 3) 沥青混合料： 对不同沙漠分区，由东至西温度特性由低温到高温变化，混合料设计时，I、II 区， 宜选用粗型密级配沥青混合料；其他区倾向于细型密级配沥青混合料。 为确保高温抗车辙能力，同时兼顾低温抗裂性的需要，配合比设计时宜适当减少规范 公称最大粒径附近粗集料的用量，减少 0.6mm 以下部分细料的用量，使中等粒径集料较多， 形成 S 型级配曲线，并取中等或偏高水平的设计空隙率。 b) 沙漠地区沥青混合料技术标准 根据规范和使用经验推荐出沙漠地区密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准。 沥青碎石混合料及SMA混合料技术标准参照规范要求（表6.13） 对用于高速公路、一级公路的公称最大粒径等于或小于19mm的密级配沥青混凝土混合料（AC） 及SMA，需在配合比设计的基础上进行高温、低温、水稳、渗水性检验。 c) 车辙试验。在规定条件下进行车辙试验，试验结果应符合表 8 要求 。 表8 沙漠地区密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准 高速公路、一级公路 试验指标 夏炙热区 夏炎热区 其他等级公 夏热区 中轻交 重载交 中轻交 重载交 中轻交 重载交 通 通 通 通 通 通 击实次数（双面） 次 75 试件尺寸 mm 101.6mm×63.5mm 深约 90mm 以内 ％ 4～6 深约 90mm 以下 ％ 3～6 稳定度 MS 不小于 kN 10 流值 FL mm 空隙率 VV 单位 路 50 3～5 4～6 3～6 2～4 3～5 3～6 2～4 3～6 3～6 8 5 1.5～ 2～3.5 2～4 1.5～4 2～4.5 2～4 2～4.5 3.5 13 DB15/ T939—2015 表 8 （续） 高速公路、一级公路 夏炙热区 试验指标 夏炎热区 夏热区 其他等级公 单位 路 中轻交 重载交 中轻交 重载交 中轻交 重载交 通 通 通 通 通 通 相应于以下最大公称最大粒径（mm）的最小 VMA 及 VFA 技术要求 设计空隙率（％） 26.5 19 16 13.2 9.5 4.75 2 10 11 11.5 12 13 15 3 11 12 12.5 13 14 16 4 12 13 13.5 14 15 17 5 13 14 14.5 15 16 18 6 14 15 15.5 16 17 19 矿料 间隙 率 VMA 沥青饱和度 VFA（％） 55～70 65～75 70～85 表9 沙漠地区沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求 相应于下列气候分区所要求的动稳定度 气候条件与技术指标 次/mm >40 30～40 20～30 夏炙热区 夏炎热区 夏热区 七月平均最高气温及气候分区 ℃ 0-1 0-2 0-3 1-1 1-2 1-3 2-1 2-2 2-3 普通沥青混合料，不小于 1000 1200 800 1000 600 800 改性沥青混合料，不小于 2400 3000 2400 2800 2000 2400 SMA 混合 非改性，不小于 1500 料 改性，不小于 3000 d) 浸水马歇尔和冻融劈裂试验。沙漠地区降雨量都在 500mm 以下，且蒸发量大，因此水稳性要求 可适当降低。本文在规范的基础上，提出了沙漠地区沥青混合料水稳性检验技术要求。具体技 术要求见表 10。 14 DB15/ T939—2015 表10 沙漠地区沥青混合料水稳定性检验技术要求 浸水马歇尔试验残留稳定度％，不小于 普通沥青混合料 70 改性沥青混合料 75 SMA 混合 普通沥青 70 料 改性沥青 75 冻融劈裂试验的残留强度比％，不小于 普通沥青混合料 65 改性沥青混合料 70 SMA 混合 普通沥青 70 料 改性沥青 75 e) 低温弯曲试验。宜对密级配沥青混合料在温度-10℃、加载速率 50mm/min 的条件下进行弯曲试 验，测定破坏强度、破坏应变、破坏劲度模量，并根据应力应变曲线的形状，综合评价沥青混 合料的低温抗裂性，其中沥青混合料的破坏应变宜不小于表 11 要求。 表11 沥青混合料低温弯曲试验破坏应变 m 技术要求 相应于下列气候分区所要求的破坏应变 气候条件与技术指标 m 年极端最低气温℃及气候分区 <-37.0 -21.5～-37.0 -9.0～-21.5 冬严寒 冬寒 冬冷 1-1 2-1 1-2 2-2 3-2 1-3 2-3 普通沥青混合料，不小于 2600 2300 2000 改性沥青混合料，不小于 3000 2800 2500 f) 渗水试验。宜利用轮碾成型的车辙试验试件、拖模架起进行渗水试验，密级配沥青混凝土渗水 系数不大于 120ml/min，SMA 不大于 80ml/min。 g) 硅藻土改性沥青混合料 根据内蒙硅藻土改性沥青和硅藻土改性沥青混合料的研究成果并参考云南对硅藻土沥青路面的研 究，初步提出沙漠地区沥青路面专用硅藻土的技术要求（表12）地区硅藻土改性沥青的技术指标（表13）。 沙漠地区硅藻土改性沥青混合料试验技术指标（表14、表15）： 15 DB15/ T939—2015 表12 沙漠地区公路沥青路面硅藻土技术要求 指 标 要 求 外观 灰白色 PH ≥7.0 硅藻粒径 10～30um * 硅藻含量 ≥80% 堆密度 0.3～0.5 g/cm 杂质 ≤7% 3 * 2 比表面积 ≥35m /g 筛余量 ≤10% 含水量 ≤6% SiO2 ≥80% Al2O3 ≤8% Fe2O3 ≤3% MgO ≤1% 典型化学组成 % 注：表中“*”表示一定要满足的指标。 表13 沙漠地区硅-改沥青的技术指标 试验项目 硅-改沥青的技术指标 针入度（100g，5S，0.1mm）25℃ 小于相应基质 10 以上 延度（5cm/min，25℃）cm 实 备注 测 基质沥青标号的选用和指 软化点（环球法）℃ 大于相应基质 3℃以上 标试验结果要符合相应规 针入度指数 PI 值 大于相应基质 0.5 以上 范要求 密度 15℃ g/cm 3 大于相应基质 表14 沙漠地区硅藻土改性沥青混合料试验技术指标 试验项目 试验指标 高速、一级公路其他层及其他等级 高速、一级公路表面层 (1)沥青与石料的粘附性（级），不低于 公路 4 (2)浸水马歇尔试验(48h)残留稳定度 % ，不低于 (3)冻融劈裂强度比 % ，不低于 3 80 75 16 DB15/ T939—2015 表14 （续） 试验项目 试验指标 稳定度(KN) 流值(0.1mm) (4)马歇尔试验 ①符合基质沥青要求 空隙率(%) ②OAC(硅-改)>OAC(基质) 沥青饱和度(%) ③VV(硅-改)1800×105时，路面结构应另外设计。 8.3.5.2 关于典型结构的几点说明： a) 面层为 15cm 的沥青混凝土，采用三层（4cm+5cm+6cm）铺筑；面层为 12cm 的沥青混凝土，采 用两层（4cm+8cm 或 5cm+7cm）铺筑；面层为 7cm～12cm 的沥青混凝土采用两层铺筑。 b) 对高速公路、一级公路交通荷载大且温度条件严峻的地区表面层可选用改性沥青混凝土面层， 具体设计和施工时宜参考国内外有关技术标准和规范，或已有研究成果。 c) 沙基表面松散层必须经过处理后方能进行底基层或基层施工。处理方法包括砂砾表面处理、石 灰土处理或土工材料处理等，宜根据具体情况选用。 d) 推荐结构中的无机结合料稳定风积沙包括水泥稳定沙、水泥粉煤灰稳定沙、水泥石灰粘土稳定 沙、二灰稳定沙、水泥石灰炉渣稳定沙。具体选用时根据各地实际情况确定。 e) 高速公路、一级公路 IV、V、VI、VII 砂砾丰富，碎石较少，因此基层、底基层选择集料时应 优先选用砂砾，当砂砾级配等指标不满足基层、底基层要求时可考虑采用碎石。 f) 推荐结构的厚度单位 cm；对应交通等级 T6、T5 的典型结构适用于高速公路，对应交通等级 T5、 T4 的典型结构适用于一级公路。 表27 I、II 区沙漠路面典型结构 公路 等级 交通 等级 T6 高 速 公 路 、 一 级 公 路 典型结构组合图示 沥青混凝土（15） 水稳粒料（18） 水稳粒料（20～25） 沥青混凝土（15） 水稳粒料/二灰粒料（30～35） 天然砂砾（30） 沥青混凝土（15） 水稳粒料（20） 石灰土/水泥石灰（+粉煤灰）土/二灰土（25～30） 沥青混凝土（15） 沥青稳定碎石（18～20） 级配碎石（35） 沥青混凝土（12） 水稳粒料（18） 水稳粒料（18～23） 沥青混凝土（12） 水稳粒料/二灰粒料（28～33） 天然砂砾（30） 沥青混凝土（12） 水稳粒料（20） 石灰土/水泥石灰（+粉煤灰）土/二灰土（23～28） 沥青混凝土（12） 沥青稳定碎石（17～19） 级配碎石（35） 沥青混凝土（7～12） 水稳粒料（18） 水稳粒料（16～21） 沥青混凝土（7～12） 水稳粒料/二灰粒料（26～31） 天然砂砾（30） 沥青混凝土（7～12） 水稳粒料（20） 石灰土/水泥石灰（+粉煤灰）土/二灰土（20～25） 沥青混凝土（10～12） 沥青稳定碎石（16～18） 级配碎石（35） T5 T4 沥青混凝土（7～12） 水稳粒料（20） 无机结合料稳定风积沙（30～35） 24 DB15/ T939—2015 表 27 (续) 公路 交通 等级 等级 典型结构组合图示 沥青混凝土（7～10） 沥青混凝土（7～10） 水稳粒料/二灰粒料/水泥石灰粒料（18） 水稳粒料/二灰粒料/水泥石灰粒料（20～25） 石灰土/水泥石灰（+粉煤灰）土/二灰土（20～25） 天然砂砾（30） 沥青混凝土（7～10） 沥青混凝土（7） 水稳粒料（20） 沥青碎石（10～12） 无机结合料稳定风积沙（25～30） 级配粒料（30） 沥青混凝土/沥青碎石（3～6） 沥青混凝土/沥青碎石（3～6） 水稳粒料/二灰粒料/水泥石灰粒料（18） 水稳粒料/二灰粒料/水泥石灰粒料（20～25） 石灰土/水泥石灰（+粉煤灰）土/二灰土（20～25） 天然砂砾（20） 沥青混凝土/沥青碎石（3～6） 沥青混凝土（5） 水稳粒料（20） 沥青碎石（10～12） 无机结合料稳定风积沙（25～30） 级配粒料（20） 沥青碎石（3～6） 沥青碎石（3～6） 水稳粒料/二灰粒料/水泥石灰粒料（15） 水稳粒料/二灰粒料/水泥石灰粒料（17～22） 石灰土/水泥石灰（+粉煤灰）土/二灰土（15～20） 天然砂砾（20） 沥青碎石（3～6） 沥青碎石（3～6） 水稳粒料（15） 级配粒料（15） 无机结合料稳定风积沙（15～20） 天然砂砾（32） 沥青碎石（3～6） 沥青碎石（3～6） 石灰土/水泥石灰（+粉煤灰）土/二灰土（30～35） 无机结合料稳定风积沙（28～33） 沥青表处（2.5～3） 沥青表处（2.5～3） 水稳粒料/二灰粒料/水泥石灰粒料（15） 水稳粒料/二灰粒料/水泥石灰粒料（15） 石灰土/水泥石灰（+粉煤灰）土/二灰土（15） 天然砂砾（10～15） 沥青表处（2.5～3） 沥青表处（2.5～3） 水稳粒料（15） 级配粒料（10～15） 无机结合料稳定风积沙（15） 天然砂砾（15） 沥青表处（2.5～3） 沥青表处（2.5～3） 石灰土/水泥石灰（+粉煤灰）土/二灰土（20～25） 无机结合料稳定风积沙（18～23） T3 二 级 公 路 T2 T2 三 级 公 路 T1 25 DB15/ T939—2015 表28 III 区沙漠路面典型结构 交通 公路等级 典型结构组合图示 等级 T6 沥青混凝土（15） 沥青混凝土（15） 水稳粒料（18） 水稳粒料/二灰粒料（28～33） 水稳粒料（18～23） 天然砂砾（30） 沥青混凝土（15） 沥青混凝土（15） 水泥石灰（或电泥石）粉煤灰粒料（18） 沥青稳定碎石（18～20） 石灰（或电泥石）粉煤灰粒料（20） 级配碎石（35） 沥青混凝土（15） 水稳粒料（20） 石灰土（23～28） 高 沥青混凝土（12） 沥青混凝土（12） 速 水稳粒料（18） 水稳粒料/二灰粒料（26～31） 公 水稳粒料（16～21） 天然砂砾（30） 沥青混凝土（12） 沥青混凝土（12） 水泥石灰（或电泥石）粉煤灰粒料（18） 沥青稳定碎石（17～19） 级 石灰（或电泥石）粉煤灰粒料（18） 级配碎石（35） 公 沥青混凝土（12） 路 、 T5 一 路 水稳粒料（20） 石灰土（20～25） T4 沥青混凝土（7～12） 沥青混凝土（7～12） 水稳粒料（16） 水稳粒料/二灰粒料（20） 水稳粒料（16～21） 无机结合料稳定风积沙（28～33） 沥青混凝土（7～12） 沥青混凝土（7～12） 水泥石灰（或电泥石）粉煤灰粒料（16） 水稳粒料/二灰粒料（24～29） 石灰（或电泥石）粉煤灰粒料（16） 天然砂砾（30） 沥青混凝土（7～12） 沥青混凝土（10～12） 水稳粒料（20） 沥青稳定碎石（16～18） 石灰土（18～23） 级配碎石（35） 26 DB15/ T939—2015 表 28 （续） 公路 交通 等级 等级 典型结构组合图示 沥青混凝土（7～10） 沥青混凝土（7～10） 水稳砂砾/水泥石灰砂砾（18） 水稳砂砾/水泥石灰砂砾（20） 石灰土（18～23） 无机结合料稳定风积沙（25～30） 沥青混凝土（7～10） 沥青混凝土（7） 二 水稳砂砾/水泥石灰砂砾（20～25） 沥青碎石（10～12） 级 天然砂砾（20） 级配粒料（30） 公 沥青混凝土/沥青碎石（3～6） 沥青混凝土/沥青碎石（3～6） 路 水稳砂砾/水泥石灰砂砾（18） 水稳砂砾/水泥石灰砂砾（20） 石灰土（18～23） 无机结合料稳定风积沙（25～30） 沥青混凝土/沥青碎石（3～6） 沥青混凝土（5） 水稳砂砾/水泥石灰砂砾（19～24） 沥青碎石（10～12） 天然砂砾（20） 级配粒料（20） 热拌沥青碎石（3～6） 热拌沥青碎石（3～6） 水稳砂砾/水泥石灰砂砾（15） 水稳砂砾/水泥石灰砂砾（16～21） 石灰土（15～20） 天然砂砾（20） 热拌沥青碎石（3～6） 热拌沥青碎石（3～6） 水稳砂砾/水泥石灰砂砾（15） 级配砂砾（15） 无机结合料稳定风积沙（15～18） 天然砂砾（30） 热拌沥青碎石（3～6） 热拌沥青碎石（3～6） 石灰土（28～33） 无机结合料稳定风积沙（20～25） 沥青表处（2.5～3） 沥青表处（2.5～3） 水稳砂砾/水泥石灰砂砾（15） 水稳砂砾/水泥石灰砂砾（15） 石灰土（15） 天然砂砾（10） 沥青表处（2.5～3） 沥青表处（2.5～3） 水稳砂砾/水泥石灰砂砾（15） 级配砂砾（10～15） 无机结合料稳定风积沙（15） 天然砂砾（15） 沥青表处（2.5～3） 沥青表处（2.5～3） 石灰土（19～24） 无机结合料稳定风积沙（20～25） T3 T2 T2 三 级 公 路 T1 27 DB15/ T939—2015 8.4 沥青路面厚度设计方法 8.4.1 设计标准 8.4.1.1 为控制路基路面结构的整体刚度，防止路面结构各层和路基在荷载作用下产生过大的 变形，采用弯沉设计指标——路基路面结构表面在双圆均布荷载作用下轮隙中心处的实测路表弯 沉值 ls 小于或等于设计弯沉值 ld，作为确定沥青路面结构厚度的设计标准。也即， ls ≤ld ………………………………（3） 路面设计弯沉值ld是表征路面整体刚度大小的指标，是路面厚度计算的依据之一。路面设计弯沉值 应根据公路等级、设计年限内累计标准轴次、面层类型，按下式确定： -0.2 ld =600Ne Ac•As………………………………（4） 式中： ld——路面设计弯沉值（0.1mm） Ne——设计年限内一个车道上的累计标准轴次 Ac——公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路为1.1，三、四级公路为1.2； As——面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；热拌沥青碎石、乳化沥青碎石、上拌下贯或贯入式 路面、沥青表面处治为1.1；中、低级路面为1.2； Ab——路面结构类型系数，半刚性基层沥青路面为1.0，柔性基层沥青路面为1.6。 8.4.1.2 为防止沥青混凝土面层、半刚性材料基层、底基层的疲劳开裂，采用弯拉应力指标—— 沥青混凝土面层或半刚性材料层底面计算点的拉应力σm 应小于或等于该层材料的容许拉应力σ R，即： σm ≤σR ………………………………（5） 式中： σR——路面结构层的容许拉应力（Mpa），按下列公式计算： σR ＝σＳ/Ｋs （6） 式中： σＳ——沥青混凝土或半刚性材料的极限抗拉强度（Mpa），对沥青混凝土，系指15℃时的极限抗拉 强度；对水泥稳定类的材料龄期为90d，对二灰稳定类、石灰稳定类的材料龄期为180d的极限强度（Mpa）； Ｋs——抗拉强度结构系数。 对于沥青混凝土面层： Ｋs＝0.09 Ne-0.22／Ac ………………………………（7） 对于无机结合料稳定集料类： Ｋs＝0.35 Ne-0.11／Ac ………………………………（8） 对于无机结合料稳定细粒土类： Ｋs＝0.45Ne-0.11／Ac ……………………………… （9） 28 DB15/ T939—2015 8.4.1.3 设计标准的选择 高速公路、一级公路、二级公路的路面结构，以路表回弹弯沉值，沥青混凝土层的层底拉应力及半 刚性材料层的层底拉应力为设计指标。三级公路、四级公路的路面结构以路表面设计弯沉值为设计指标。 各路面结构的设计标准应符合表29的要求 表29 不同结构类型的设计标准 设计标准 结构类型 检验指标 路表面设计弯沉 沥青混凝土层弯拉应力或拉 半刚性层弯拉应 路表面弯沉计算 值 应变 力 值 ○ ○ ○ 无机结合料类基层沥青路 面 沥青类基层路面Ⅱ型 ○ ○ ○ 粒料基层沥青路面 ○ ○ ○ 沥青类基层路面和粒料基层路面应以回弹弯沉值和整体性材料（沥青混凝土）的层底拉应力为设计 指标。 设计时应先以设计弯沉值初定路面结构厚度，使轮隙中心处路表弯沉值ls小于或等于设计弯沉lα。 根据初步计算确定的路面结构厚度，再计算整体性材料（沥青混凝土、半刚性材料层）的层底拉应 力，使轮隙中心或单圆荷载中心处的层底拉应力σm小于或等于材料的容许拉应力σR。 高速公路、一级公路和二级公路的半刚性材料基层的路面设计应以路表回弹弯沉值及半刚性材料基 层、底基层和沥青混凝土面层层底拉应力为设计指标，设计时使轮隙中心或单圆荷载中心处的层底拉应 力σm小于或等于容许拉应力σR，据此确定路面结构厚度。 路面竣工验收时的标准lα：以不利季节BZZ－100标准轴载作用下，轮隙中心处实测路表弯沉代表值 lr评定，应使 lr≤lα ……………………………（10） 式中： lr——实测每公里的代表弯沉值（0.01mm） lα——路面竣工弯沉值 当以设计弯沉值为控制指标时，路面代表弯沉应等于或小于路面的设计弯沉值； 当以拉应力为控制指标时，应以最后确定的路面结构厚度和材料模量所计算的弯沉值为路面竣工时 的验收弯沉值。 8.4.2 设计参数 8.4.2.1 交通分析 采用质量为100KN的双轮组单轴轴载为标准轴载，以BZZ-100表示。 8.4.2.2 路面材料设计参数 29 DB15/ T939—2015 路面设计中各结构层的材料设计参数按三个等级分别确定，不同公路等级在不同设计阶段时，材料 设计参数确定方法宜符合表30的要求 表30 材料设计参数确定 公路等级 第一等级 确定等级 高速公路 第二等级 施工图阶段 第三等级 工程可行性研究、初步设计 初步设计阶段 当采用新材料时 阶段 施工图阶段或 一级公路 工程可行性研究、初步设计 施工图阶段 采用新材料时 二级公路 当采用新材料时 阶段 施工图阶段 工程可行性研究、初步设计 阶段 三级公路 当采用新材料时 施工图设计阶段 第一等级为结构层材料的抗压回弹模量与弯拉强度应现场取样实测； 第二等级为借鉴本地区已有的材料试验资料，或建立了材料特性与抗压回弹模量、抗压强度、弯拉 强度、弯拉回弹模量的相关关系，以及抗弯拉强度或与劈裂强度等相关关系进行推算； 第三等级为取用规范提供的参考值； 各级公路当采用新材料或新工艺时，必须进行材料试验测定材料设计参数； 确定材料设计参数时，应考虑不同的应用场合: a) 用于计算路表弯沉时，各层材料的抗压回弹模量应按式（11）计算其设计值：□ E  E  Z  S ………………………………（11） b) 用于计算层底拉应力时，计算层以下各层的模量应采用式（12）计算其设计值，计算层及以上 各层模量应采用式（5-25）计算其设计值： E  E  Z  S ………………………………（12） 式中： E ——各试件模量的平均值； S ——各试件模量的标准差； Z  ——保证率按95％计，系数取2.0 土基回弹模量值应根据查表法（或现有公路调查法）、室内试验法、换算法等分析、论证、确定沿 线不同路基状况的土基回弹模量设计值。 30 DB15/ T939—2015 当路基建成后，应在不利季节实测各路段土基回弹模量代表值以检验是否符合设计值的要求。若代 表值小于设计值，应采取翻晒补压、掺灰处理等加强路基或调整路面结构厚度的措施，以保证路基路面 的强度和稳定性。 8.4.3 沥青混凝土面层和半刚性基层底面弯拉应力计算 沥青混凝土面层和半刚性材料基层底面拉应力的计算图式，如图所示。计算点的位置为，单圆中心 点B及双圆间隙中心点C，并取其中的最大值作为层底的最大拉应力。 计算层底拉应力采用弹性多层体系理论，层间接触条件为完全连续。双圆荷载作用下计算层底面的 最大拉应力σm，按下式计算： σm ＝p•σm ………………………………（13） 式中： σm——理论最大拉应力系数， σm＝f（h1/δ，h2/δ……hn-1/δ，E2/E1，E3/E2，……E0/En-1） 按层底拉应力设计时，宜以半刚性基层、底基层为设计层，取σm＝σＲ的厚度为设计厚度。 8.4.4 设计步骤 路面结构层所需厚度的确定，可参照下述步骤进行： a) 根据设计任务书的要求，确定路面等级和面层类型，计算设计年限内设计车道的累计标准轴次 和设计弯沉值及拉应力值。 b) 按路基土类型和干湿类型，将路基划分为若干路段（在一般情况下路段长度不宜小于，若为大 规模机械化施工，不宜小于），确定各路段的土基回弹模量值。 c) 可参考表和中的推荐结构，拟定几种可能的路面结构层组合与厚度方案。根据选用的材料进行 配合比试验，并测定各结构层材料的抗压回弹模量和抗压强度，确定各结构层材料的设计参数。一 般说来，设计时先选择某一层次作为厚度设计层，拟定面层和其它各层的厚度。当采用半刚性基层 和底基层结构时，可选任一层为设计层；当采用半刚性基层和粒料类材料为底基层时，应拟定面层 和底基层厚度，以半刚性基层为设计层；当采用柔性基层和底基层的沥青路面时，宜拟定面层和底 基层的厚度，求算基层所需厚度，当求得基层厚度太大时，可考虑选用沥青碎石或乳化沥青碎石做 上基层，以减薄路面结构的总厚度，增加强度和稳定性。 季节性冰冻地区的高级和次高级路面， 所拟定的路面结构组合和厚度方案应符合防冻层厚度的 要求。 d) 根据设计弯沉值和弯拉应力值计算路面设计层所需的厚度。若不满足要求，或调整路面结构层 厚度，或变更路面结构层组合方案，或调整材料配合比，以提高其强度，再重新计算。上述计算过 程，可采用按弹性多层体系理论编制的专用设计程序进行。 e) 进行技术经济比较，确定采用的路面结构方案。 8.5 路肩设计 沙漠各级公路的路肩结构形式与厚度应根据使用要求和方便施工，节省投资及防风蚀等原则选用。 对于高速公路和一级公路，路肩可采用硬路肩，对于其他等级的公路，可采用厚度10cm～15cm的天然砂 砾，并在下部设置一道土工布。 31 DB15/ T939—2015 土工布可采用聚丙烯编织布,质量要求见表31。土工布的质量应符合GB1039，GB1040，GB8946等标 准的要求。 表31 聚丙烯编织布的质量要求 项目 标准值 延伸率％ 经向拉断力 经向拉断力 缝向拉断力 单位面积质量 N N N 经向 纬向 g/m 650 650 350 15 15 85 2 9 路基和路侧工程防沙设计 9.1 概述 内蒙古境内的科尔沁沙地、浑善达克沙地、毛乌素沙地、乌珠穆沁沙地、库布其沙漠等地气候干燥、 雨量少，年平均降水量在50mm～450mm之间，属于半干旱沙地和干旱沙漠。这种地区路基设计的重点是 综合防沙设计，主要包括总体防治布置、路基横断面设计、路基和路侧防沙设计等。为此： 必须贯彻防沙害为主、防治结合、因地制宜、就地取材，先治标、后治本，标本兼治的原则； 尽可能与当地的治沙规划相结合；根据风沙危害的方式与状况采取“阻、固、输、导”相结合的综 合措施，建立“经济、合理、有效”的完整防沙体系； 应综合考虑防沙工程养护，包括养护的管理模式、养护水平、难易程度、费用大小、年限及防沙材 料的重复利用等。 应注意新技术、新材料及新方法的引进和运用。 防沙工程设计应在正常的施工及养护水平下，能保证公路在设计使用年限内基本正常运营。 9.2 防沙工程体系的配置原则 9.2.1 防沙工程设计必须有总体布置，使路侧各种防沙措施形成一个完善的综合防护系统，综合防护 体系的宽度和耐久性应根据公路的重要程度进行合理确定。 总体布置时，应尽量利用自然状态下已有的各项有利因素，再根据风沙活动特征、输沙量、地形、 防护材料性质及公路等级和使用要求等确定需要采取的各种人工措施的范围和部位。 9.2.2 防沙工程应根据不同风沙地区、气候和沙漠类型及特点进行设计 在风沙流较严重的过干沙漠或流动沙漠地区，除对路基本身进行防护外，应在路基侧建立完善的防 沙体系，包括整平带、防护带和植被保护带；并采用工程防沙或化学固沙措施。但在丘间地地下水水位 较高或有引水灌溉条件的地方，均可以植物治沙为主，营造防沙林带。 在多风向地区或单一风向地区，道路走向与主风向夹角a>60°，机械固沙带、化学固沙带、生物固 沙带都应在固沙带边缘以外设置高立式沙障。 在单一风向地区，如果道路走向与主风向夹角a>60°，道路现风向一侧可不设计高立式沙障。同时 固沙带的宽度为15m～20m为宜；而道路迎风一侧可设置两道高立式沙障阻沙，两道沙障之间的距离10H —15H（H为外侧一道沙障的有效高度）。 输沙断面区不设置沙障。 固沙带视流沙裸露状况，可采取全封闭、斑状封闭沙障固沙，同时配以高立式阻沙沙障。 32 DB15/ T939—2015 9.2.3 对于水、汽条件稍好的干旱沙漠或半固定沙漠地区，应采用工程和植物防治相结合的措施，植 物固沙应以灌木和半灌木为主； 9.2.4 在水、汽条件好的微湿和半干旱草原地带、半干旱沙漠或固定沙漠地区应以植物治沙为主、工 程防沙或化学固沙为辅，植物治沙宜采取乔、灌、草相结合。 9.2.5 防沙工程设计应根据不同的危害类型，采取对应的措施： a) 路基风蚀： 在需要防止风蚀的路段，应将路基表面进行封固，并保持平顺。 b) 路面积沙： 1) 风沙流积沙：应在路基附近分别采用“固”、“阻”、“导”措施或其中的某些措施的综 合。防止风沙流的出现。也可在清除路基附近的一切障碍后，采取“输”的方法，以合理的路 基断面形式，增加风沙流的输沙能力，使风沙流得以顺利地从路上吹过。 2) 沙丘前移：应采取“固”、“阻”措施加以控制，既阻止沙丘前移，又防止风沙流出现。 也可“阻”、“导”与“输”措施结合，以“阻”或“导”来控制其前移，并将沙丘前移化解 为风沙流运动或当沙丘较小时，可将其运走或推平；再以“输”的方法，使风沙流得以顺利从 路上吹过。 9.2.6 防沙工程设计 9.2.7 防沙工程总体布置 完善的防沙体系除路基本身必要的防护外，一般应在路基两侧设在整平带、防护带和植被保护带， 具体布置视不同的沙漠类型和地段而定。 a) 流动沙丘地段：当路线与主导风向成 45°～90°相交的大面积流动沙丘地段，路基两侧均设 计 10m～20m 的整平带，该地带内的一切障碍均应运走或推平，以使挟沙风顺利通过路基；整平带 外侧为防护带，宽度一般为 500m 以上，或视当地情况而定。原则上应采取植物固沙与工程防治的 综合措施，当便在工程防治设施失效后，由植物防护发挥作用。当无植物固沙条件时，工程设施即 作为永久性防治手段，须经常加以维护。对此种情况也可考虑“输”、“阻”措施。防护带外侧为 植被保护带，其宽度为：在路基上风侧宜为 400m～600m，在下风侧宜为 200m～300m，植被保护带 内的植物应严加保护，禁止伐垦和放牧。 当主导风向与路线的交角小于 30°时，可适当减少路基防护带的宽度。 b) 流动沙地地段：当路线与主导风向成 45°～90°相交，且流动沙地地形较为平坦开阔，路基 宜采取缓边坡的路堤或路基输沙断面，以便于过境沙顺利通过。路基上风侧宜有适当宽度的输沙带。 防护带内设置带状隐蔽固沙设施，以保护风能稳定，不使过境风沙流达到饱和状态，防护带的宽度 在路基上风侧为 100～150m，下风侧不应小于 50m。当主导风向与路域的交角小于 30°时，宜采用 一般路基断面形式，可适当减少路基防护带宽度。 c) 半固定沙丘地段：当路线与主导风向的交角大于 30°或垂直的半固定沙丘地段，应将整平带 原有的突起物（包括灌丛）夷平，以免积沙威胁路基，整平带的宽度 10m～20m。对于防护带内的 局部流沙，应采取工程防治与植物固沙的综合措施，并保护和利用原有植被，以彻底根治流沙。防 护带的宽度为：在路基的上风侧不应小于 300m，在下风侧不应小于 100m。在植被保护带内严禁乱 砍、乱伐及乱垦，以通过自然繁殖逐步改变原有植被状况。植被保护带的宽度在路基上风侧应大于 500m，下风侧则应大于 200m。主导风向与路线平行时，可不设防护带，但仍保留整平带和植被保 护带。 33 DB15/ T939—2015 d) 固定沙丘地段：路基两侧仅设植被保护带，带内植物要严加保护，以免风沙再起。保护带宽度 为：在路基上风侧宜为 300m～500m，在下风侧宜为 100m～200m。 9.2.8 防沙工程设计 9.2.8.1 固沙设计 固沙措施的作用在于稳定沙地表面，抑制流沙活动。固沙措施很多，各有各的优缺点及一定的使用 条件，设计时可依据当地的自然状况、材料来源与品质、施工条件、管养水平与难易程度、经济成本等 选定下列一种或几种措施组合。 a) 植物固沙 1）植物固沙的作用： 植物固沙是防止沙害的根本措施，不仅可以减低风速，削弱和抑制风沙流活动，而且由于沙生植物 具有发达的根系，还能固结其周围的沙粒，加之枯枝落叶的堆积，有利于有机质的聚积，促进沙的成土 作用，改变沙地性质，使沙流趋向固定。植物起到全面固沙作用后，比任何工程防护措施都更为优越有 效，有条件时应优先采用。 植物固沙有三种：种草、种植灌木和乔木。理想的植物固沙是采用草、灌木和乔木相结合的方法， 取长补短，以达到最好的效果。因为： 草类：能适应比较恶劣的自然条件，易于生长，但寿命不长； 灌木：在沙地的适应性能强，生长较低矮，枝条密集，根系发达，既能固定就近沙面，又能阻挡外 来沙源，是防风沙的先锋； 乔木：在沙地内需有很好的水份和养分条件才能成活生长，但其枝干高大，防风能力很强。 2）植物固沙的要求条件 植物固沙要求条件较多，特别是植物立地条件、植物种类选择、合理的植物结构搭配和种植方式、 灌溉措施和管理方法等都是成败的重要因素。只有结合当地条件进行全面的调查、分析和研究后，才能 确定能否采用，最终达到预期的效果。 立地条件指植物生长和发育的环境条件：包括沙丘类型、起伏程度及其移动特征，沙地下伏地层结 构及地下水情况等；沙层内的含水量及干沙层的厚度、当地降水量及地表径流情况；地下水位及沙地盐 渍化程度；沙地植物的分布、生长情况及其演变规律等等，其中很重要的是水份。根据沙地栽植经验， 若沙层内具有含水量不小于2％的常年稳定湿沙层，则可保证耐旱的草、灌木成活生长。此外，沙层中 的有机质及盐分含量、温度及通风条件也都影响植物的成活生长。 ——植物种类的选择 植物种类的选择是植物固沙成败的关键，固沙植物应选择分枝多、树冠大、根系发达、耐旱、耐盐 碱、耐贫瘠、耐风沙、固沙能力强、发芽迅速的乡土植物种。也可引进适合本地的树种。更重要的是根 据不同的立地条件选择适当的树种。例如： ——草原及干草原带内的沙地 宜乔、灌、草结合。按比例种植乔、灌、草。因为乔木过多可能会出现生长不良或早衰现象。草原 带内的沙地可选种差把戛蒿、黄柳、山竹子作为先锋植物，后期植物可选种胡枝子，小叶锦鸡儿、樟子 松、油松。 干草原带内的沙地可选种沙柳、杨柴、油蒿作为先锋植物，后期植物可选种小叶锦鸡儿。 ——荒漠草原及荒漠带内的沙漠 宜灌、草结合，栽植乔木需灌溉，并辅以一定的工程措施。 荒漠草原带内的沙漠可选种油蒿、花棒、沙拐枣作为先锋植物，后期植物可选种拧条。有灌溉条件 时，可选种沙枣、二白杨等，且需设置沙障保护种子和幼苗。 34 DB15/ T939—2015 荒漠带可因地制宜选种白梭梭、梭梭柴，有灌溉条件时可选种二白杨、胡杨、沙枣、沙拐枣、黄柳、 沙柳、沙木蓼等。 3）防护规划 ——公路两侧防沙林带宽度 林带宽度主要根据风沙流活动强度和沙丘移动特征来决定。一般情况下，在路基迎风一侧的宽度为 200m～300m，背风侧的宽度为50m～100m。在单一风作用的地区，背风侧的林带可不设。 为根治沙害和保护固沙林带，还须在两侧防护带之外划出植被保护带。 ——林带防护结构或种植方式 林带结构与防风固沙作用密切相关，其结构形式或种植方式可分为紧密结构或密植方式，但株行距 一般不小于1m，成林后间伐。这种方式形成的林带透风系数较小，具有较大的阻沙作用；另一种为稀疏 结构或稀疏种植方式，其透风系数较大，风沙流通过的速度逐步消减，可使风沙流中的沙粒较均匀地分 布在整个林带内。具体布置时最好将紧密林带安排在靠近路基的两侧，一般迎风侧为100m，背风侧为50m， 在其外缘则布置稀疏林带，采用稀疏种植方式。 防护结构应采取多种植物混交并坚持灌木为主的方式，可先草后灌或草灌结合；条件较好地段也可 乔、灌、草结合，采取合理的株距、行距、密度、混交方式（带状混交、行间混交或株间混交）。 密度：合理的密度是植物生长发育的基本条件。密度过大，种间竞争激烈、物种内争夺水份、养分、 阳光，致使植物生长发育不良。密度过小，土地资源利用不充分，且起不到固沙护路的作用。根据调查， 灌木株行距50cm为宜，乔木间距3m～4m较合适。 4）工程范例——最新造林试验 研究区自然概况： 研究区位于腾格里沙漠东南缘的月亮湖公路沿线。月亮湖公路自东向西进入腾格里沙漠，属阿左旗 巴润别立镇，是通往月亮湖旅游区的唯一通道。公路沿线地势自东向西渐低，公路两侧流动沙丘分布密 集，流沙形态以新月型沙丘链和纵向沙垄为主。 研究区海拔高1200m～1400m，属温带大陆性干旱气候，降水稀少，空气干燥，风沙天气频繁为其主 要特点。年平均气温8.3℃、≥10℃年有效积温3000℃以上，持续期160d，年日照时数3316h，年均降雨 量147mm，降雨量年间变化率大，80%集中于6月中旬至9月中旬，年蒸发量3200mm左右，年均风速4.2 m/s ， 大风扬沙日数80d/年～90d/年，沙暴日数16～25d/年，多发生于4～6月间，风向以西北风为主，沙丘总 体自西北向东南移动。研究区土壤以风沙土为主，盐碱含量较高，PH达9.5左右，机械组成以中细沙为 主，矿化度为2.69，孔隙度40%～42%，渗透性强，有机质含量0.5%以下， 养分含量较少，肥力低下， 不利于植物生长。区内自然植被稀疏，植被盖度＜5%，主要植物种有籽蒿、沙米、沙竹、白刺等。 树种： 选用干旱荒漠地区适宜树种花棒(Hadysarum scoparium)、沙拐枣、梭梭、柽柳、柠条、沙枣、国 槐、榆树、新疆杨和引进种沙柳、章河柳、垂柳等12种。 种植地点和所用树苗： 丘间低地、沙丘迎风坡、坡顶、落沙坡脚等不同部位，栽植沙柳、沙拐枣、梭梭、花棒等沙生灌木， 调查其当年造林成活率、翌年保存率及新梢生长量、冠幅、枝高等生长状况指标，比较不同植物种对不 同立地条件的适应性。 平坦沙地：选用上述12种乔、灌木进行不同混交方式的造林试验。 固沙效果： △丘间低地和沙丘迎风坡 丘间低地和沙丘迎风坡固沙效果见表32： 35 DB15/ T939—2015 表32 植物种 土壤含水率 % 26.73 立地类型 丘间低地 沙柳 花棒 沙拐枣 梭梭 不同立地条件下固沙灌木生长差异 成活率 % 37 翌年保存率 % 62.0 新梢 cm 84 冠幅 cm×cm 66×66 高 cm 84 迎风坡 3.69 23 30.4 56 44×21 61 丘间低地 26.73 76 97.0 98 102×67 105 迎风坡 3.69 79 98.7 94 84×96 94 丘间低地 26.73 88 99.0 177 138×137 177 迎风坡 3.69 86 95.3 111 106×99 111 丘间低地 26.73 76 94.7 51 54×60 80 迎风坡 3.69 78 92.0 43 38×37 54 从表32中数据可以看出：  丘间低地和沙丘迎风坡的立地条件——土壤水份有很大差异。  四种固沙植物的成活率、保存状况差异大：花棒、沙拐枣、梭梭分别达 75％和 90％以上， 而引进树种沙柳表现不佳，不适合本地区栽植。  丘间低地水份条件好，植物生长状况较迎风坡好。 沙丘不同部位：落沙坡脚、迎风坡、坡顶生长状况见表33 表33 沙丘不同部位混交植物生长状况 植物种 花棒 沙拐枣 梭梭 沙丘部位 平均株高 cm 新梢生长量 cm 冠幅 cm×cm 株行距 m×m 落沙坡脚 83 82 80×79 1×2 迎风坡 76 77 61×68 2×2 坡顶 74 79 78×54 2×2 落沙坡脚 162 158 129×136 1×2 迎风坡 80 84 90×88 2×2 坡顶 139 143 114×120 2×2 落沙坡脚 47 43 59×53 1×2 迎风坡 26 24 27×18 2×2 坡顶 40 38 51×43 2×2 由表可见：沙拐枣、梭梭在落沙坡脚、丘间低地生长旺盛，迎风坡较差；花棒在迎风坡虽经受风蚀， 多呈匍伏状覆盖于沙面，但对生长影响较少，沙埋后仍能生长旺盛，故对栽植部位的要求不严。 平坦沙地固沙植物生长状况见表34 表34 种固沙植物生长状况 新疆杨 新梢生长量 cm 136 冠幅 cm×cm 124×109 株高 cm 300 成活率 % 91 翌年保存率 % 77.5 垂柳 98 152×116 230 94 54.6 章河柳 132 152×126 245 84 45.2 国槐 138 162×157 260 100 85 白榆 94 90×102 260 88 92 沙枣 46 48×56 92 88 / 植物种 36 DB15/ T939—2015 表34 （续） 沙拐枣 新梢生长量 cm 177 冠幅 cm×cm 138×137 株高 cm 177 花棒 98 102×67 105 76 97 柠条 46 35×32 73 92 96.7 梭梭 51 54×60 80 76 97.4 沙柳 84 66×61 84 37 81.1 柽柳 80 46×52 116 87 100 植物种 成活率 % 88 翌年保存率 % 98 由表34可见： 乔木树种白榆、国槐、新疆杨生长表现良好，保存率达75%以上；垂柳、章河柳（抽干后由根部或 中部萌发）虽当年生长较快、成活率高，但翌年保存率较低，仅为54.6%和45.2%，不适宜于本地区沙地 种植；沙枣生长良好，适应于当地生长，但由于鼠、兔极喜食，严重影响翌年地上部分生长，造成其保 存率较差。 灌木中沙拐枣、花棒、柽柳、梭梭、柠条生长成活状况良好，只有沙柳其成活率仅为37%，不适于 本地区沙地栽植。其他5个品种成活率均在70%以上，可做为固沙植物优良品种，尤其是沙拐枣，当年新 梢长度可达177cm，冠幅138cm×137cm，可做为固沙先锋树种。 平坦沙地植物带状栽植与块状栽植的效果 平坦沙地植物带状栽植以两行为一带，株行距为1.5m×1.5m，带间距3m。块状栽植以株行距为1.5m ×1.5m，其效果见表35： 表35 带状、块状栽植对植物生长状况的影响 树种 沙拐枣 花棒 柠条 梭梭 配置方式 成活率 % 翌年保存率 % 新梢生长量 cm 冠幅 cm×cm 株高 cm 带状 86 98 168 124×107 167 块状 85 84 144 103×84 114 带状 77 97 96 101×75 101 块状 78 86 94 98×82 96 带状 90 96 47 34×31 71 块状 88 90 48 32×30 76 带状 76 93 50 52×58 77 块状 79 74 49 53×42 71 由表35看出，带状、块状栽植的植物成活率相差不大，无法断定哪一种方式优越，这主要是成活率 的高低受苗木质量和栽植技术的影响较大，但从翌年保存率和株高、冠幅、新梢生长量看，均以带状栽 植为最佳。而块状栽植试验地的植物种在第2年时 出现自疏死亡现象，成活的植物则较为繁茂，自 然形成不规则的带状。由此可见，带状栽植符合 各沙生植物生长规律，能满足植物生长所需的营 养面积需求，同时可减少水分竟争，形成稳定的 群落。 △不同植被类型防风固沙效果比较 37 DB15/ T939—2015 防风效果比较由图可见：乔灌草型植被降低风速的比例是灌草型植被的 1.23 倍、纯草型植被的 4.8 倍。 植被覆盖度小于 40%时，乔灌草型植被降低风速的比例是灌草型植被的 1.17 倍、纯草型植被的 3.74 倍。 覆盖度在 60%以上时，分别是灌草型植被的 1.09 倍、纯草型植被的 2.19a 倍。由此可见，就 3 种植被类 型的防风效果而言，乔灌草型植被防风效果最佳，但在干旱区，由于水分条件较差，在建立公路植物防 沙体系时，主要应以灌草型植被为主，在具备管理条件下，可采用乔灌草型植被。 a) 固沙效果比较 不同类型的植被其垂直结构不同，对近地层风沙活动的影响也不同，以30cm～200cm高度层内平均 输沙量作为衡量3种植被类型固沙效果的数量指标可以发现，总的变化趋势是输沙量随着覆盖度的增加 而减少，但植被类型不同、对输沙量的影响不尽相同。同一覆盖度，纯草型输沙量最大、乔灌草型最小， 灌草型次之，以>15%植被覆盖度为例：纯草型植被的输沙量比乔灌草型的输沙量大1.63倍，比灌草型植 被大1.49倍。覆盖度是20%～30%时，纯草型植被的输沙量分别是乔灌型、灌草型的2.4倍和2.71倍，覆 盖度<40%时，分别是5.13倍和2.66倍，当覆盖度增大到60%以上时，纯草型植被的输沙量分别是乔灌草 型和灌草型的25.11倍和22.01倍。这就说明，覆盖度越大、乔灌草型植被的固沙效果越好，灌草型稍逊。 和乔灌草型和灌草型相比，纯草型的固沙效果相对较差。 b) 沙障固沙 沙障固沙的作用在于稳定沙地表面，抑制流沙活动，沙障固沙可分为平铺式和立式两类，立式沙障 又分为低立式和高立式两种。 1）平铺式沙障 利用柴草、粘性土、砾石或其它材料，平铺于沙面上，可以防止风蚀。多用于对路基两侧沙面的防 护。  柴草类平铺式沙障 层铺防护：采用麦秸、稻草、苏丹草、沙蒿、野麻、芦苇或其它草类，以层铺形式覆盖沙面。层厚 5cm～10cm。 平铺植物束或芭块：采用各种枝条、芦苇、芨芨草等，扎成束把或织成芭块，以平铺形式覆盖沙面。 平铺或叠铺草皮： 柴草类沙障材料用量大，一般使用3年以上需修补或重设，再加上沙漠地区这种材料较为缺乏，往 往需从数百公里以外的地方采购，运距远、成本高。  土类平铺式沙障 粘性土覆盖沙面（粘土沙障）适用于沙丘微起伏的地区，覆盖前应平整沙面，所用土的塑性指数应 大于7，覆盖厚度在迎风坡及丘顶为5cm，背风坡及丘间地10cm。为增加覆盖层的抗冲蚀强度并避免干裂， 可掺10％～15％的沙或20％～30％的砾石（体积比）。 砂砾石覆盖沙面（砾石沙障），厚度5cm～10cm，以平铺或格状形式覆盖，后者先用10cm以上的砾 石在路基边坡上做成1m x 1m或2m x 2m，并与路肩边缘成45°的方格，然后再于格内铺粒径较小的砾石。 2）低立式沙障 低立式沙障一般为防护工程中的主体，材料用量大，就近取材时应注意不要破坏原有的生态平衡。 这种沙障的外露高度以10cm～20cm为宜，距离路基应大于20m。 草方格或条带状沙障的扎制主要采用具有柔性的麦秸、稻草、苏丹草、压碾改性芦苇等；草方格规 格以1m*1m（路基两侧的固沙带）和1m*0.5m（路肩及边坡）为宜。在丘顶等强烈风蚀部位也采用1m*0.5m 规格； 在主导风向明显或风向单一的流沙地区，可采用条带状沙障，沙障走向必须与主导风向垂直，间距 ＜0.8m。 3）沙袋沙障 38 DB15/ T939—2015 其固沙选用抗老化编织土工布，该材料具有抗老化、密度小、耐酸碱、耐腐蚀、强度高等优点。沙 袋沙障可分为有鳍和无鳍两种。 有鳍沙障：制作沙袋时，接口处预留出8cm，在第一造缝线外侧每隔1cm增加一道缝线，共增加三道， 以增强鳍底部的刚度。在长桶形有鳍沙障的基础上，将缝线以上的遍织布横线抽出，使其发挥类似于麦 草沙障的作用。对风产生扰动，在袋内装满沙，袋直径分别为5cm、10cm、12.25cm。 用有鳍沙障组成的带状沙障，以带距为1m的规格，防风效果最好（适用于风向单一地区）。有鳍与 无鳍沙袋沙障按50cm、100cm及200cm的间距带状排列时，间距为50cm时二者的相对固沙能力：有鳍者略 高于无鳍者；间距为100cm时，则相差40%左右；间距200cm时，相对固沙能力均为50cm的50%左右。 4）格状沙袋沙障 其固沙是把有鳍沙障设为主带，无鳍沙障设为付带的方格沙障，以1m*1m防风效果最好。随着沙障 规格的加大，其风速降低率和粗糙度逐步降低。这种沙障适用于多风向地区。 5）土工方格沙障 在上风侧流动沙丘上设置，其规格以1m*1m沙障防沙功能最好。 C) 化学固沙 用化学合成材料均匀喷洒沙面，使之形成固结层。这种方法的优点是最大程度地体现就地取材、以 沙治沙，施工简便，固沙立竿见影。缺点是阻沙作用差，没有防护高度，对于过境风沙流无作为，故应 与阻沙措施结合起来使用。 化学固沙材料：主要有乳化原油、乳化沥青、高矿化度盐水、高分子聚合物、土壤凝结剂等。 固化剂固沙法——沙埂沙障固沙技术 用刮耙将流沙耙成各种规格的沙埂，一般底宽30cm～40cm，高15cm～25cm，截面为等腰三角形，然 后用土壤凝结剂喷洒固结。沙埂表面形成界壳；或筑成沙子方格沙障。垄底宽30cm，高15cm～20cm，规 格为1m*1m，垄上喷洒30%浓度土壤固结剂，结皮厚度1.5mm～2.0mm，设置于迎风坡。 沙埂沙障还可与植物固沙结合起来使用，在所设置的沙埂沙障或方格沙障中种植各种植物。 9.2.8.2 阻沙设计 阻沙设计的目的是拦截风沙和限制积沙移动。阻沙沙障一般可分为墙式、堤式、栅式、带式和防风 林五类，适用于沙源极为丰实的流沙地区。须布置在距路基迎风侧100m以外，一般栽于沙丘顶部，沙障 越高，间距越大，与主导风向正交时，阻沙效果好。有条件时，应栽种乔、灌结合的密集防风林，形成 永久阻沙体系。 a) 设计依据 设计时要根据当地的自然状况（包括风况、风沙流程度等）、材料类型品质来源、施工条件、管养 水平、管养难度、费用等。 b) 设计要点： 确定合理的阻沙沙障类型、制作材料、设置形式及布设数目。 确定阻沙沙障的制作方法，应考虑其稳固性：在沙面上阻沙沙障应能抵御八级大风或当地最大风力， 而不全线倒伏。 应考虑沙障的定期拔高或重设及固沙材料的再利用问题，尤其是外侧来沙较多，积沙在短期内就能 达到饱和之处。 c) 阻沙栅栏的设置 防沙栅栏材料：可选用具有一定强度的天然植物枝条、秸杆、人工防沙网。阻沙栅栏结构以疏透型 为好，植物秸杆、枝条、竹片等天然材料编制的栅栏的疏透度应以30%～50%为宜，利用工厂生产的防沙 网做栅栏时，网目以16～22目为宜。 39 DB15/ T939—2015 防沙沙障设置地点：防护带外围，主要用于阻挡外侧来沙，并将沙丘的前移运动转化为较弱的风沙 流活动；与固沙带边缘之间应留有5H～10H（H为栅栏外露高度）的空留带，用于堆积外侧来沙。 阻沙沙障布设方向： 当与沙丘运动方向垂直时，宜选择沙丘脊，在距沙丘脊线1m～1.5m的迎风坡顶上； 当与沙丘运动方向近于一致时，阻沙沙障应沿沙丘迎风坡横向较高处至坡顶，然后直穿落沙坡，以 使其在落沙坡处的延伸尽量地短； 在沙丘密集、地形起伏较大的地区，阻沙沙障不能按直线布设，而应适当调整，可偏离直线。以使 阻沙沙障一直处在相对较高处，充分发挥其阻沙的功能，加速人工阻沙堤的形成； 阻沙沙障只能纵向直穿沙丘落沙坡，即顺沙丘落沙坡倾向方向穿越，不应斜向穿越，严禁横向穿越。 局部风沙流活动较强烈的地区，应考虑设两道阻沙沙障，其间距不应大于所防御沙丘的最大尺寸。 阻沙沙障的构造： 阻沙沙障外露高度：1.2m～1.7m为宜，当被沙埋至外露高度仅剩40cm时，应将其拨起或原地重设， 以恢复其阻沙功能。 固定立桩间距：地形平坦时为4m～6m，地形起伏较大时，加密至2m～4m。 固定立桩的埋入深度一般40cm～50cm，其两侧宜用衔于栅栏并与立桩呈45°左右夹角的牵引铁丝拉 紧。 在风蚀强烈部位，栅栏两侧应扎制2～3道草方格（1m*1m）固沙，以防掏蚀。 9.2.8.3 输沙设计 输沙措施的目的是通过增强风力或改变地表性质，使过境流沙顺利通过路基而不应产生堆积。输沙 设计除了规范第四章所介绍在无沙源相对不丰富，一般只有过境风沙流，道路两侧一定范围内为戈壁时， 应从路基设计本身，包括路基横断面设计、路堤合理高度、路堑合理深度、路肩硬化和边坡防护等方面 考虑。还可从外部采取适当措施，如浅槽输沙、浅槽和风力堤输沙、聚风板输沙等： a) 浅槽输沙： 这种方法是利用路基上风侧的边坡设置宽度L与H之比L/H=10～25的弧形浅槽，浅槽的深度为1.0m～ 2.5m。槽的下风侧与路基相互平顺衔接，且槽的表面用土石类封闭。这种措施可借助浅槽的气流上升力 和路基面风速的加强来达到路基的输沙目的，它适用于平坦的流动沙地和风沙流地区，以减少风沙流对 路基的危害。 b) 浅槽与风力堤综合输沙： 这种方法是在浅槽的上风一侧与邻近的流动沙丘之间，再设一个风力堤。风力堤顶要比邻近沙丘高 出0.3m～0.5m，以造成一个吹扬地带；堤顶要设成流线型，风力堤的迎风坡一般以1:4为宜。风力堤的 表面亦应封闭，迎风面的封闭厚度为5cm～10cm，背风面为3cm～5cｍ。这种综合措施适用于路线与主导 风向交角为45°～90°情况下路段的流动沙丘。 9.2.8.4 导沙设计 当路线与主导风向为25°～30°斜交时，风沙容易在路线附近堆积。为了让沙堆积到对路基无危害 的地方，可在路基的迎风侧50m～00m以外设置导沙措施，借助风力的作用，改变风沙流或沙丘的移动方 向。 导沙措施如下： a)导沙墙：土墙、石墙、柴草墙等； b)导沙板：木板、笆块等。 9.3 工程与植物综合防沙技术 40 DB15/ T939—2015 9.3.1 在水气条件稍好的半干旱沙漠或半固定沙漠地区，应采用工程和植物防治的综合防沙技术。 首先要用工程措施将流沙固定，其次才是种植植物。否则，由于风沙流动比较频繁，直接在其上种 植固沙植物，难以定居成活，在短期内沙害难以消除。工程措施包括各种沙障，其作用是： a) 降低地表风速，增大地表粗糙度，使气流对地表沙粒的直接作用力减小； b) 减少流沙对植物幼苗的侵害，使之易于成活定居。 9.3.2 工程措施对风积沙细粒成份的影响 在流沙活动比较严重的路线上风侧，视沙害危害程度的大小，设置不同宽度的机械沙障防护带，防 护带宽从50m~100m不等。方格沙障规格有4m×4m，2m×3m，带状沙障间距2m。固沙材料选用沙蒿。 设置沙障后，流沙得到了固定，沙地微环境发生了很大变化，首先是土壤的理化性质发生大的变化。 土壤细粒成份增多，土壤的持水力就大，含水量就增大。同时土壤的微生物活动强度及数量都有增强。 土壤的水、肥、汽、热朝良性状态发展。这就为植物的生长发育创造了有利的条件。 表36 试验地土壤机械组成（%） 粒级 沙障 极粗沙 >1mm 粗沙 1-0.5 中沙 0.5-0.25 细沙 0.25-0.1 粉沙 0.1 4×4 方格 0.029 13.95 40.50 29.24 16.26 2×3 方格 0.058 7.89 26.98 44.57 20.48 2×2 带状沙障 0.26 28.76 26.82 26.09 18.07 0 1.75 31.89 59.86 6.48 流 沙 <0.1 从表36可以看出：设置沙障后，规格为2×3格状沙障中，土壤的细粒成份由6.48%上升到20.48%， 细粒成份增加大约3倍，其他规格的沙障中土壤的细粒成份也有不同程度的增加。 9.3.3 工程措施对下垫面性质的影响 下垫面粗糙度是衡量地表性质的一个物理指标。其大小直接影响到地表流沙的风蚀与堆积状况，其 含义是平均风速减小到零的某一几何高度。粗糙度计算公式为： LogZ0= LogZ2- ALogZ1/1-A 中：A=V200/V50；Z1=50cm；Z2=200cm；V200为2m高处风速；V50=50cm处风速。 如表37所示：流动沙地上设置了沙障，使粗糙度增大，规格为2m×3m的方格状沙障的粗糙比流沙提 高了42倍；4m×4m沙障的粗糙度比流沙的粗糙度提高了27倍。这样就使贴近地表的风速减小到沙粒起动 风速以下，防止了沙粒起动，沙障的规格越小，粗糙度越大，反之规格越大，粗糙度越小。 表37 下垫面粗糙度的变化 沙障 高度(cm) 2m×3m 2m×2m (带状) 4m×4m 流 沙 路 面 50 6.3 7.3 7.8 10.6 6.7 200 10.4 9.4 12 13.1 8.3 Z0 0.1188 2.09288 0.07619 0.002801 0.003012 41 DB15/ T939—2015 9.3.4 工程措施对降低风速的作用 设置沙障后，增加了地表粗糙度从而降低了风速。如表8-28所示：2m×3m方格沙障在距地面高50cm 处降低风速40.65%，200cm处降低风速20.61%，4m×4m方格沙障在50cm处降低风速26.415%，200cm处降 低风速8.39%。由此可以看出：规格小的沙障，降低风速的量就大，距地表近的地方削弱风速就大，距 地表高的地方，相对来讲削弱风力的作用就比较小。规格大的沙障在垂直方向和规格小的沙障削弱风力 的趋势大致相同，但作用的强度比较小。 表38 沙障降低风速的作用 沙障高度 (cm) 2m×3m 降低风速 % 2m×2m 降低风速(%) 4m×4m 降低风速 % 流沙 50 6.3 40.56 7.3 31.13 7.8 26.41 10.6 200 10.4 20.61 9.4 11.327 12 8.39 13.1 9.3.5 在工程措施的保护下建立人工植被 设置机械沙障以后，从根本上消除了试验路段内的沙害，并使局部环境得到改善，为植物固沙创造 了条件。但机械沙障使用年限不长，不可能达到永久固沙目的，植物固沙才是公路沙害治理的根本措施。 植物固沙不仅可以防风固沙，而且可以改造自然环境，改良土壤，为沙区农牧民提供薪材，为牲畜提供 饲草饲料。 植物固沙事实上是人工植被的建立，是自然植物群落的模拟。只要设计合理，将外界的干扰减少到 最小，就可以迅速恢复植被，形成人工植物生态系统。 9.3.5.1 固沙植物种的选择 固沙植物种选择考虑的是：该种植物适合在试验路段生长发育，其固沙效果好。植物种的选择是植 物固沙成败的关键。 通过对各种环境因子及植物种源的调查，本着适地适树的原则，选择乔木旱柳，大灌木柠条，小灌 木杨柴，沙柳，沙打旺作为主要固沙植物种。旱柳耐旱，生长迅速，易成活，造林简便，是沙地主要乔 木造林树种。其经济利用价值也高，树叶可以作羊的冬季饲料，树干可以出售或造林。柠条极耐干旱， 根系发达，适合在干旱的硬梁地生长。杨柴耐干旱，根蘖性强，防风固沙作用大，适合在流沙上生长。 沙柳造林简便易行，不怕风打沙埋、生长迅速，短期内即可发挥固沙作用，是固沙的首选灌木。 9.3.5.2 固沙植物的配置 9.3.5.2.1 密度 合理的密度是植物生长发育的基本条件，密度过大，种间竞争激烈，物种内争夺水份、养分、阳光、 致使植物生长发育不良。密度过小，土地资源利用不充分，且起不到固沙护路的作用，只有设计合理的 密度才能有效地控制流沙。根据对立地条件的调查，灌木株行距50cm比较合适，这样的密度既可以防止 种间过于竞争，又可以快速起到固沙作用。乔木间距3m~4m则比较合适。 42 DB15/ T939—2015 9.3.5.2.2 种间配置 各种植物的生物学和生态学特性是不同的，这就要求造林时避免将对环境有相同要求的树种放在一 起种植。沙柳系浅根系植物，而柠条则是深根系植物，这两种植物放在一起种植，地下部分就不致于发 生水分和养分的竞争。 根据种植第2年调查，当年扦插的沙柳和当年直播种植的柠条生长状况如表39，柠条平均高生长 15cm，而沙柳平均高生长122cm，最高可达230cm，可见其生长速度是快的。 紫花苜蓿是深根性植物，而杨柴则是浅根性植物，大部分根系分布地在表10cm~40cm的土层中。紫 花苜蓿和杨柴混交，地下部分不会争夺水分和养分，根据调查，当年种植的紫花苜蓿平均高可达35cm， 杨柴可达13.9cm。此外，在部分沙障中直播种植杨柴柠条和柴花苜蓿，每一种植物播种一片，杨柴保存 率大约50%，保存下来的个体生长发育情况较好。这种植物抗逆性较强，在风沙地仍能正常生长，而且 孽根性极强，保留少量几株，几年后就可以复盖大面积沙面。防风固沙效果显著，根据当年秋季调查， 平均高生长可达23cm。冠幅可达45cm×44cm，年生长量10cm左右。而沙柳第2年生长速度不如第1年，生 长量大约50cm。柠条年生长量持平，1年约15cm。 表39 种植 1 年固沙植物生长状况 名称 平均高 cm 最高 cm 冠幅 cm 23×19 成活率 % 杨 柴 13.9 25 沙 柳 122 230 沙打旺 15 30 40×40 90 柠 条 15 30 10×10 65 沙 蒿 46 65 54×50 35 50 柴花苜蓿 78 89 95 9.3.6 固沙后植物种类的变化 通过工程措施与植物固沙相结合方法初步建立的防护体系，许多其他的植物在已固定的防护带内定 居，据第2年秋季的调查，新的植物种增加20多种。在设置机械沙障后，一部分沙蒿种子落在沙障中， 雨季以后自然繁殖、生长。组成了由人工植被和天然植物混生的植物群落结构。植被的覆盖度也由治理 前的15%左右增加到90%左右，形成了以乔、灌、草相结合的植物固沙防护体系。生态环境大为改观，生 态系统的自然调节能力，结构的稳定性、层次性及植物的多样性等方面都有很大的提高。生态系统初步 进入了良性循环，生物产量大大增加。防沙固沙的效果明显。根据第2年春对不同规格的沙障输沙量的 调查，在规格为2m×3m的沙障中从2cm～20cm范围内的集沙量不足1g，比对照流沙低350倍。由此可见其 固沙效果十分显著。 9.4 防火隔离带 a) 植物秸杆、枝条等易燃材料设置的机械防护体系及植物固沙带应设置纵向和横向防火隔离带。 b) 纵向（与公路平行）防火隔离带应设在路堤段的边坡坡脚外侧；横向（与公路相交）防火隔离 带每公里设置两条。在沙丘密集区应沿丘间地蜿蜒设置；在平坦沙地上，应与主线合成风向垂直设 置。 C) 机械防护体系中，防火带宽度为 2m～2.5m，植物固沙带的防火带宽度为 3m～4m。在防火带内 应经常清理地表的柴草，并利用其它惰性材料，如粘性土、砂砾石或喷洒化学固沙剂等，固定防火 隔离带中的流沙。 43 DB15/ T939—2015 附 录 A （资料性附录） 我国的沙漠及内蒙古沙漠的分布 我国各沙漠分布位置见图A和表A1： 图A.1 我国沙漠的分布 表A.1 内蒙古地区沙漠的分布 序号 面积 沙漠名称 地理位置 1 巴丹吉林沙漠 内蒙古阿拉善高原西部 4.43 2 腾格里沙漠 内蒙古阿拉善高原东南部 4.27 3 乌兰布尔沙漠 4 库布齐沙漠 5 毛乌素沙漠 6 浑善达克（小腾格里）沙地 7 科尔沁沙地 东北平原西部的西辽河下游 4.26 8 呼伦贝尔沙地 内蒙古东部的呼伦贝尔高原 0.72 内蒙古阿拉善高原东部 北部黄河河套平原西南部 内蒙古鄂尔多斯高原 北部黄河河套平原以南 内蒙古鄂尔多斯高 原中南部和陕西北部 内蒙古高原东部的锡林 郭勒盟南部和昭乌达盟西北部 B 2 (万km ) 0.99 1.61 3.21 2.14 44 DB15/ T939—2015 附 录 B （资料性附录） 沙漠公路路面典型结构组合 表 B.1 沙漠公路路面典型结构组合 公路 交 通 等级 等 级 典型结构组合 备注 沥青混凝土（15） 沥青混凝土（15） 沥青混凝土（15） 水稳粒料（28~35） 水稳粒料（28~35） 水稳粒料（20） 天然砂砾（≥20） 级配碎（砾）石（≥12） 无机料稳定风积沙 土工格室加固沙（15） （≥25） 适用于Ⅰ~Ⅶ区 T6 沥青混凝土（15） 沥青混凝土（15） 沥青稳定碎（砾）石 二灰粒料（26~33） （17~20） 天然砂砾（≥20） 沥青混凝土（15） 水稳粒料（20~30） 石灰土（≥28） 级配碎（砾）石（≥30） 高 速、 一级 适用于Ⅰ~Ⅲ区 沥青混凝土（12） 沥青混凝土（12） 沥青混凝土（12） 水稳粒料（25~33） 水稳粒料（20） 水稳粒料（20） 天然砂砾（≥20） 级配碎（砾）石（≥12） 无机料稳定风积沙 土工格室加固沙（15） （≥20） 适用于Ⅰ~Ⅶ区 T5 公路 沥青混凝土（12） 沥青混凝土（12） 沥青稳定碎（砾）石 二灰粒料（26~31） （17~19） 天然砂砾（≥20） 沥青混凝土（12） 水稳粒料（28~33） 石灰土（≥20） 级配碎（砾）石（≥28） T4 适用于Ⅰ~Ⅲ区 沥青混凝土（7~12） 沥青混凝土（7~12） 沥青混凝土（7~12） 水稳粒料（25~30） 水稳粒料（18~20） 水稳粒料（18~20） 天然砂砾（≥20） 级配碎（砾）石（≥10） 无机料稳定风积沙 土工格室加固沙（15） （≥20） 沥青混凝土（7~12） 沥青混凝土（7~12） 二灰粒料（25~30） 水稳粒料（20） 天然砂砾（≥20） 石灰土（≥20） 适用于Ⅰ~Ⅶ区 沥青混凝土（7~12） 沥青稳定碎（砾）石 （16~18） 适用于Ⅰ~Ⅲ区 级配碎（砾）石（≥30） 45 DB15/ T939—2015 表 B.1(续) 公路 交通 等级 等级 典型结构组合 沥青混凝土（7~10） 级配碎（砾）石（28~33） 天然砂砾（≥15） T3 沥青混凝土（7~12） 沥青稳定碎（砾）石 （8~10） 二级 级配碎（砾）石（≥25） 公路 沥青混凝土（4~6） 水稳粒料（20~30） 天然砂砾（≥20） T2 沥青混凝土（4~6） 沥青稳定碎（砾）石 （8~10） 级配碎（砾）石（≥20） 沥青混凝土（7~10） 级配碎（砾）石（18~23） 天然砂砾（≥10） 土工格室加固沙（15） 水稳粒料（20） 天然砂砾（≥20） 石灰土（≥18） 沥青混凝土（4~6） 水稳粒料（18~20） 级配碎（砾）石（≥10） 土工格室加固沙（15） 水稳粒料（20） 天然砂砾（≥20） 石灰土（≥20） 水稳粒料（16~18） 公路 天然砂砾（≥15） 沥青表处（3） 级配砾石（10） T1 天然砂砾（≥12） 沥青表处（3） 水稳粒料（16~18） 天然砂砾（≥12） 沥青碎（砾）石混合料（4~6） 二灰粒料（20） 无机料稳定风积沙（≥20） 适用于Ⅰ~Ⅲ区 沥青碎（砾）石混合料（4~6） 级配碎（砾）石（≥12） 适用于Ⅰ~Ⅶ区 土工格室加固沙（≥15） 沥青碎（砾）石混合料（4~6） 石灰土（≥25） 天然砂砾（≥20） 沥青表处（3） 适用于Ⅰ~Ⅶ区 无机料稳定风积沙（≥20） 二灰粒料（20） 天然砂砾（≥15） 三级 水稳粒料（20） 沥青混凝土（4~6） 无机料稳定风积沙（≥25） 适用于Ⅰ~Ⅲ区 沥青混凝土（4~6） 沥青混凝土（4~6） 级配砾石（12） 适用于Ⅰ~Ⅶ区 无机料稳定风积沙（≥26） 二灰粒料（18~23） 沥青表处（3） 料（4~6） 水稳粒料（20） 沥青混凝土（7~10） （4~6） 沥青稳定碎（砾）石混合 沥青混凝土（7~10） 沥青混凝土（7~10） 沥青碎（砾）石混合料 T2 备注 适用于Ⅰ~Ⅲ区 沥青表处（3） 级配碎（砾）石（≥10） 适用于Ⅰ~Ⅶ区 土工格室加固沙（15） 沥青表处（3） 沥青表处（3） 二灰粒料（≥20） 二灰粒料（≥20） 适用于Ⅰ~Ⅲ区 注 1:表中单位为 cm。 注 2.交通等级划分为 6 级，见表 B.2 注 3：水稳粒料包括水泥稳定砂砾、水泥碎石等。 注 4：二灰粒料包括石灰粉煤灰粒料、水泥石灰粒料等。 注 5：各地可结合实践经验和材料情况对路面结构及材料组合进行适当调整。 46 DB15/ T939—2015 表 B.2 交通等级划分表 公路等级 高速、一级公路 二级和三级公路 交通等级 累计当量轴次 万次/设计车道 T6 1200~1800 T5 800~1200 T4 350~800 T3 150~350 T2 50~150 T1 ＜50 ______________________ 47