高温沙漠固沙施工技术

1技术概述

随着科技的发展，一些大型电厂、机场等在向比较空旷的沙漠及戈壁滩区域发展。针对沙漠区域，虽然目前有一些可以操作的场平固沙方法，但涉及面积较小，对于大面积固沙区域参考意义不大。并且，常规固沙方法，成本高，施工效率较低，很难满足大面积固沙施工需求。因此，高温沙漠地区，大面积场平固沙施工，需要一种新的施工技术。

高温沙漠腹地大面积场平固沙施工技术，既可用于场地要求较高（平整坡度要求不大于1%,压实度＞90%，非道路区域可行走小型车辆，且风吹不起扬尘）的光热及光伏发电项目，又可以解决普通沙漠及戈壁地区施工项目的一些难题。其特点是可以通过一些新型技术如GPS机械控制、数字建模、DCPT试验等方法来解决场平固沙施工面临的难题。

图1-1:沙漠原始地貌图

大面积沙漠施工技术需要结合现场环境及地质等多项因素，首先其借助Auto Civil 3D软件处理多个曲面的功能，进行全场三维建模，并将原始地形和设计曲面结合，准确的计算出每个区域的施工方量，从而确定最优沙土挖填及转运方案。过程

中运用GPS控制施工机械，GPS机械可以通过终端模型来控制，并且通过改装机械液压系统，预先输入参数，控制施工标高。

固沙施工是在平整压实完成面上覆盖一层盐碱土后洒水压实，该盐碱土为施工场地内地下的一种含大量盐类化合物及石膏结晶体，其在水的作用下可以进行再胶结，进而使固沙面层形成一层硬壳，从而达到固沙的效果；而该盐碱土选取需要根据现场地勘结果、探坑试验、各类土质的性能参数以及试验效果来确定。最后，DCPT压实度检测，主要基于DCPT与压实度之间的关系，然后通过大量的实验分析，将其形成定量关系数据，以检测压实度。

2项目概况

沙漠区域每日最高平均温度从一月的24℃上升至七月的51℃，部分沙漠地区有沙尘暴。全年降雨稀少，年平均降雨量不大于100mm。

阿联酋迪拜700MW光热发电项目位于迪拜太阳能乐园四期，场地为大面积高温沙漠戈壁滩混合地形，开竣工日期为2018.12.21～2021.04.21。

迪拜光热700MW电厂项目场平固沙总面积为44.3km2，其中塔式光热发电区总面积7.79km2，1#槽式光热发电区总面积10.91km2，2#槽式光热发电区总面积10.22km2，3#槽式光热发电区：总面积11.2km2。内部检修道路总量约1200km。区域北部和南部主要是平坦的地形：土壤坚硬，地形平坦。其他地区是沙漠地形：主要为沙丘区域。沙丘区域流动性强，受风沙影响变化迅速。

3技术特点

沙漠片区大面积场平固沙施工方法特点如下：

3.1数字化建模、提高施工精度

通过Civil 3D建模，结合遥感测绘地形图，进行数据分析，制定土方施工网，可优化沙土转运工程量，提高施工精度。

3.2 GPS机械控制、优化施工管理

采用GPS控制系统，对机械施工进行控制，提高了施工效率，并且保证了现场施工质量。同时，通过GPS信号传递，建立办公室监控系统，加强现场管理。

3.3 固沙材料就地取材、降低施工成本

通过对沙漠地下土质分析，就地选取适合的盐碱土固沙材料，解决了固沙难题，降低了施工成本。

图3.3-1:盐碱土样品图

3.4 动力触探定性分析压实度、降低成本，加快施工效率

通过DCPT对厚层沙土压实度检测，不仅能有效保证压实度质量，也能提高施工效率降低施工成本。

图3.4-1:DCPT现场试验及机械4施工流程

图4-1: 大面积场平固沙施工总体流程图

图4-2:现场施工流程图

5操作要点

5.1固沙材料准备

施工前期，组织全场地形勘探工作，掌握现场地形及土质状况。根据地勘报告对现场土质从化学成份及物理特性两个方面进行分析，进而确定可用于固沙的盐碱土材料的性能参数及开挖范围。然后，根据可利用的盐碱土材料进行碾压试验，最终确定施工时的碾压遍数及最优含水率。

图5.1-1:探坑试验及探坑断面

➢化学成份分析：

图5.1.1-1:盐碱土化学成分分析报告

根据上述表格数据显示，所有土质均呈碱性，但各点位硫酸盐及氯化物的含量有很大不同， K008点位土壤含量最大，K017中含量偏中，K019中含量最少。

图5.1.1-2:盐碱土物理特性分析报告

根据上述地勘报告显示的三处土质物理成分， K008中含有石砾、砂岩、粉土及粉沙(1m处SPT值大于50，土质密实)；K017中含有砂岩、粉土及粉沙(1m处SPT值大于50，土质密实)；K019中只含有粉土及粉沙(1m处SPT值为27，土质较松散)。

根据一般光热项目场地要求，固沙所需面层的CBR值要达到30%，经过试验检测三组材料的CBR值如下：

设计要求固沙用面层的压实度值要达到90%，在不同碾压次数及含水率条件下，试验检测结果如下：

从以上实验结果得出最终结论，含石砾、砂岩及大量硫酸盐及氯化物的土质CBR 及压实度可以满足设计要求，为固沙材料的首选；而只含有砂岩及部分硫酸盐和氯化物的土质的CBR及压实度不能完全满足要求，可以与第一种材料混合使用；第三种材料，基本为硬质沙土或粉砂，不可以作为固沙材料。

在施工区域内选取固沙原材料过程中，首先，须进行地形勘探，根据土壤物理性质，确定盐碱土范围；然后在选定的范围对盐碱土进行取样分析。在所有条件都满足的情况下，开始盐碱土开挖。

5.2数据模型建立

➢场内盐碱土规划：

根据现场地勘报告，以及盐碱土的物理特性及化学特性多方面进行分析，确定现场盐碱土分布及地形后，需绘制出盐碱土分布图，以进一步制定盐碱土调配方案。

图5.2-1: 盐碱土分布图

➢场内三维模型建立：

场平施工前期需要根据地形图建立全场三维模型，具体操作如下：

全场地形图遥感测绘：运用无人机遥感测量技术，生成全场地形图，精度2cm。

图5.2-2: 土方调配图

建立CF图（土方调配图）：土方调配图主要是通过Civil 3D软件，将原始地形图和设计图导入，通过两个曲面的叠加，计算出每个小区域的差量，进而生成土方调配图。根据土方调配图可以获取每个区域的填挖方量数据，进而指导现场施工。如上图所示，蓝色区域为填方区域，红色区域为开挖区域，绿色区域为填挖方高度在10cm