生物矿化防沙治沙技术指南

ICS

中国标准文献分类号

团体标准

T/NXHTS×××-××××

生物矿化防沙治沙技术指南

（征求意见稿）

标准英文名称

××××-××-××发布××××-××-××实施

宁夏回族自治区公路学会发布

DB32/Txxxx—2014

前言

根据国家标准化管理委员会、民政部制定的《团体标准管理规定》（国标委联〔2019〕1号）

和沙漠公路建设防沙固沙面临新形势的相关要求，为统一公路生物矿化固沙技术要求，提高公路生

物矿化固沙防治质量，保障沙漠公路建设和运营安全，在全面总结近年来公路生物矿化固沙防治实

践经验和科研成果的基础上，编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考国家和地方有关标

准，并在广泛征求意见的基础上，制定本指南。

本指南按照《中国公路学会标准编写规则》（T/CHTS10001）编写，共分为9章，主要内容包

括：1.总则；2.规范性引用文件；3.术语；4.一般规定；5.勘察与调查；6.生物矿化固沙治沙设

计；7.生物矿化固沙施工；8.质量控制与检验；9.技术档案管理。

本指南由宁夏公路勘察设计院有限责任公司、东南大学提出，受宁夏公路学会委托，有其负责

具体解释工作。请使用单位将实施中发现的问题、建议及时反馈至宁夏公路勘察设计院有限责任公

司（地址：银川市兴庆区北京东路165号；联系电话电子邮箱：

125309024@；），供修订时参考。

主编单位：宁夏公路勘察设计院有限责任公司、东南大学

主要起草人：缪林昌、孙潇昊、林飞、赵旭东、王芳、张继周、尹文华、张易辰、侯永刚。

主要审查人：

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IV

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目次

1总则............................................................................1

2规范性引用文件..................................................................2

3术语............................................................................3

4一般规定........................................................................4

5勘察与调查......................................................................5

6生物矿化固沙治沙设计............................................................7

7生物矿化固沙施工................................................................8

8质量控制及检验.................................................................12

9技术档案管理...................................................................15

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生物矿化防沙治沙技术指南

1总则

1.0.1为统一公路生物矿化防沙固沙技术要求，加强公路风沙防治工程的建设管理，提高沙漠化地

区公路项目的勘察、设计、施工和运营维护质量，保障沙漠公路建设和运营安全，制定本指南。

1.0.2本指南适用于植物难以生长、急需治理的流动沙地。具备植物生长条件的地区，生物矿化防

沙固沙为无害化治沙措施，可与植物治沙措施相结合。

1.0.3生物矿化防沙固沙除了应符合本指南之外，尚应符合国家、行业及地方现行有关标准的规定。

1

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2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。凡是注日期的引用文件，

仅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。

GB/T21141防沙治沙技术规范

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3术语

3.1沙漠desert

沙漠是指气候干旱、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，指砂质荒漠，

其地表覆盖着大片的风成沙与沙丘。

3.2风积沙wind-blownsand

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。

3.3沙漠化desertification

在各种气候条件下，由于人为和自然因素的综合作用，破坏了干旱、半干旱地区自然脆弱的生态系

统平衡，形成地表呈现以沙（砾）物质为主要特征的土地退化过程。

3.4沙化土地desertifiedland

在荒漠地带以外，地表具有明显沙化特征的退化土地。

3.5风沙流windblownsandflow

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。

3.6化学治沙方法chemicalmethodtocontroldesertification

通过喷洒具有一定胶结性的化学物质，在流沙表面形成具有一定强度的固结层而固定流沙的方法。

3.7生物矿化biomineralization

利用菌种繁殖培养或植物提取的脲酶分解尿素生成碳酸根离子，并与自然界阳离子（钙离子等）结

合生成具有胶结性的碳酸钙沉淀。

3.8植物治沙方法plantmethodtocontroldesertification

通过保护、恢复天然植被和建设人工植被，防止风蚀、阻挡和固定流沙的技术方法。

3.9脲酶活性ureaseactivity

每分钟分解尿素的物质的量，单位为mMureahydrolysed/min。

3.10碳酸钙含量calciumcarbonatecontent

单位质量沙所含的碳酸钙生成量。

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4一般规定

4.1防沙工程施工应贯彻“因地制宜，就地取材，因害设防，综合治理”的原则。应按照设计文件要求

进行施工。

4.2生物矿化固沙工程应结合公路项目防沙需求、气象条件、地形地貌、风沙特征、风沙危害等级、水

文条件等多方面的因素，结合当地风沙防治经验，因地制宜、合理选择防治模式。

4.3防沙工程施工应在风速小、无雨季节集中施工，应尽量在春夏秋季施工。因此施工前应制定周密的

施工组织计划。

4.4生物矿化固沙防治工程应综合考虑建设和运营期的全寿命周期，遵循生态规律，因地制宜采用植物

防沙或工程防沙，以及植物防沙和生物矿化固沙相结合的原则。防沙工程施工时，应保护施工区域的天

然植被，不得采挖防沙材料。

4.5防沙工程施工时，应保护好所在区域的交点桩、护桩、水准点桩、路基边桩等，严禁人为破坏。

4.6施工工地应配置固沙生化液喷洒装置，固沙生化液应与喷洒装置匹配使用，并按操作规程作业。

4.7固沙生化液喷洒量不少于2.0L/m2，一次均匀喷洒。对当日工程的未完部分，在每日收工前要做好

临时防护。

4.8公路工程用地界外风沙防治，建设单位宜与地方有关部门相协调，共同推进生物矿化固沙防治工作。

4.9公路生物矿化固沙防治应遵循生态规律，依靠科技进步，统一规划，坚持公路防治与地方防治相结

合、保护和恢复植被与合理利用自然资源相结合的原则。

4.10生物矿化固沙工程建设应遵守有关环境保护、水土保持及安全生产等方面的法律、法规。

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5勘察与调查

5.1气象调查

5.1.1应收集治理地区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。

5.1.2应测定起沙风速、沙丘移动特征（移动方向方式、速度和输沙量），重点调查大风和高频

率起沙风的方向和季节分布。

5.2地形地貌勘察

5.2.1应勘察风蚀谷地、洼地、残丘地貌的形态特征及沙漠类型和分布范围。

5.2.2应调查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。

5.2.3应调查主风向与沙丘、沙垄移动方向及沙害类型及严重程度。

5.3工程地质勘察

5.3.1工程地质调查内容

工程地质调查应包括下列内容：

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；

5.3.2不良地质调查

不良地质调查为风沙的危害程度，风沙危害程度的判定及划分规定如下：

1轻度沙害：密度＜10%，高度：平地、波状粗砂地；

2中度沙害：密度10%～50%，高度：1m～10m的沙丘；

3严重沙害：密度＞50%，高度：＞10m的沙丘。

5.3.3钻探和取样

钻探取样分析沙土层的颗粒组成、盐类、盐分含量、干沙层厚度和沙层含水量等。

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5.3.4勘察资料

地质勘察资料应符合下列规定：

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沙害情况调查及不良工程地质评价资料。

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6生物矿化固沙治沙设计

6.1一般规定

6.1.1使用生物矿化技术防沙固沙，应配置好固沙生化液，配置后固沙生化液动力黏度应不高于

400mPa·s。

6.1.2施工工地应配置固沙生化液喷洒装置，固沙生化液应与喷洒装置匹配使用，并按操作规程

作业。

6.1.3固沙生化液喷洒量应不少于2.0L/m2，一次均匀喷洒。

6.2生物矿化固沙治沙设计

6.2.1生物矿化固沙治沙措施适用条件为用于水资源匮乏、植物难以生长、急需治理的流动沙地。

6.2.2具备植物生长条件的地区，生物矿化固沙治沙可与物理治沙、植物治沙相结合；

6.2.3选用的材料应安全卫生、无毒、无污染、无残留，环境友好。

6.2.4生物矿化固沙治沙材料包括豆粉、尿素、醋酸钙溶液，生化液的浓度0.2-0.3Mol/L。

6.2.5生化液喷洒在沙地表面形成0.5cm～2.0cm的稳定固结的硬化层，且硬度具备300kPa以

上的抗摩阻强度。

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7生物矿化固沙施工

7.1固沙生化液制备方法

7.1.1生物矿化固沙治沙材料包括脲酶、尿素、醋酸钙溶液等。固沙生化液应为安全卫生、无毒、

无污染、无残留的环境友好型固沙生化液。生物矿化固沙生化液外观与感官特性见表7.1.1。

表7.1.1生物矿化固沙生化液外观与感官特性

项目性能指标

形态液体

气味无明显刺激气味

色泽乳白色

杂质无外来可见机械杂质

7.1.2固沙生化液应包括脲酶溶液和胶凝液两部分。溶液脲酶活性控制在7mM脲水解/min~8mM

脲水解/min。

7.1.3胶凝液中含有尿素、醋酸钙溶液等。

7.1.4固沙生化液配置用水应为洁净水，遇可疑水源，应进行试验鉴定。

7.1.5生物矿化固沙生化液技术参数见表7.1.5。

表7.1.5生物矿化固沙生化液技术参数

项目指标试验方法

密度（g/cm3）（20℃）1.05GB/T13354

黏度（mPa·s）12GB/T10247

pH7~8GB/T14518

皮肤刺激度0.2GB/T21604

7.1.6生物矿化技术固化沙性能设计要求：

1生物矿化技术胶凝液中的尿素浓度和钙离子浓度应通过风洞试验进行设计，应满足风蚀率要

求；

2宜通过室内抗压强度试验确定生物矿化技术固化沙的强度；

3宜通过室内稀盐酸酸洗试验确定生物矿化技术固化沙的胶结厚度和碳酸钙含量；

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4宜通过现场生物矿化防沙固化沙试验确定现场条件下生物矿化技术固化沙的强度、胶结厚度

和碳酸钙含量，并与室内抗压强度试验和稀盐酸酸洗试验结果对比，复核设计中风蚀率参数

的合理性；

5应通过室内雨水冲刷模型试验确定生物矿化材料成分的用量和生物矿化技术的喷洒工艺，应

满足累积失土量要求。

7.1.7生物矿化技术固化沙试验项目及相关规定见表7.1.7。

表7.1.7生物矿化技术固化沙试验项目及相关规定

项目规定值目的

风蚀率<1%确定生物矿化防沙固沙施工时的最佳尿素浓度和钙离子浓度

抗压强度满足设计要求确定固化沙可提供的承载力，通常大于100kPa

胶结厚度满足设计要求确定生物矿化技术的胶结深度，通常为0.2~0.5cm

碳酸钙含量>1%确定生物矿化脲酶溶液和胶凝液的配比

累计失土量<1%确定生物矿化材料成分的用量和生物矿化技术的喷洒工艺

7.2生物矿化固沙设备

7.2.1制备设备

包括搅拌器、过滤器和各种贮料罐等，配置后固沙生化液动力黏度应不高于400mPa·s。

7.2.2喷洒设备

包括贮存灌、洒水车、水泵或其他喷洒设备、喷洒管道、喷嘴及接头等。

7.3固沙生化液的运输

7.3.1生物矿化所用固沙生化液为脲酶溶液和胶凝液的混合液，当脲酶溶液和胶凝液混合后便立

刻生成具有胶结性质的碳酸钙沉淀，从而固化沙颗粒，运输时宜将脲酶溶液和胶凝液分开运输。

7.3.2运输方式要因地制宜，宜采用机械化装车和自卸汽车运输，减少中转环节，降低运输成本。

在运输途中应防止脲酶溶液和胶凝液的飞溅和抛洒，应采取覆盖措施，运输车辆的行驶速度宜小于45

km/h。

7.4固沙生化液的拌合

7.4.1脲酶溶液和胶凝液的拌合一般可直接在现场进行，利用搅拌器和贮料罐进行拌合。拌合的

比例可按固沙要求设计所要求的碳酸钙含量进行，一般碳酸钙含量应大于1%。

7.4.2胶凝液可事先配置高浓度浓度，注水现场稀释至所需浓度，减小运输成本。

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7.4.3拌合过程中要防止固化剂聚集堵塞喷洒装置出水孔，应安排专人进行查看，并保证拌合均

匀，如发现聚集结块时，应及时排除，延长搅拌时间，检查搅拌均匀程度。正式拌料时应保证脲酶溶液

和、胶凝液和水的进料计量同步进行，如发现问题应停止搅拌，并进行检查修复，排除故障后再进行拌

合。

7.4.4应在拌合口加装有效覆盖装置，防止混合液飞溅。

7.5喷洒方式

7.5.1喷洒方式分为：全面喷洒和局部喷洒。

7.5.2全面喷洒

对于植物难以生长、急需治理的流动沙地，宜直接将固沙生化液材料喷洒在沙面上。

7.5.3局部喷洒

把沙子堆成格状或带状，然后在沙埂上喷洒固沙生化液材料，便于种植植物，种植结束后可适

当补喷固沙生化液，为植被恢复创造条件。

7.6喷洒量

7.6.1生物矿化溶液喷洒量应使化学反应生成的碳酸钙能在沙地表面形成0.5cm~2.0cm厚的稳

定固结的硬化层，表面强度不宜小于300kPa。

7.6.2生物矿化固沙在地表形成硬化层后，应不影响植物的发芽和生长，通常喷洒量为2.0L/m2。

7.7.1在全面喷洒地块的外围，如有风蚀、非风蚀的过渡带，也应进行喷洒，扩大喷洒的范围，

防止因局部风蚀导致生物矿化固沙层的破坏或被流沙掩埋，提高防沙固沙的长效性。

7.7.2喷洒应在风速小于3m/s的天气条件下进行，避免逆风或顺风喷洒。

7.7.3喷洒时应控制喷洒量及喷洒速度，使喷头与沙面保持适当的距离和角度，均匀喷洒，以形

成厚度均匀的固沙层。应防止喷洒量过大出现生化液流淌现象。

7.7.4如配合植物治沙措施进行防沙治沙，应在栽种植物或喷草种后喷洒生物矿化固沙生化液。

7.7.5在防沙带的最外一道防沙栅栏外宜向外延伸一定的范围（5-10m）喷洒生物矿化溶液进行固

化，可防止局部出现流沙在栅栏处出现流沙堆积现象，有利于延长栅栏的使用寿命和提高防沙固沙的整

体效果有益。

7.7.6不宜在下阴雨天进行喷洒作业。

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7.8维护管理

7.8.1作业区应严格保护，应禁止放牧和食草类野生动物进出，防止破坏固结层。固结层发生局

部破坏的地段，应及时补喷；破坏严重的地段，应全面补喷。

7.8.2喷洒结束后不用覆盖土工布或草帘，也不用洒水、保湿。

7.8.3作业区应禁止任何机械和车辆通行。

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8质量控制及检验

8.1一般规定

8.1.1应建立、健全质量管理体系，实行施工单位自检和质检部门抽检相结合的质量管理制度。

检查应做到方法规范、原始资料齐全、数据真实可靠。检验不合格的部位应采取补救措施使之达到规定

要求，经检查合格后，方可进行下一道工序。防沙固沙施工结束后，应进行全面检查，验收。

8.1.2施工质量管理包括所用材料的标准试验和成效检验。

8.1.3施工单位的工地试验室应能进行施工质量检验，应配备进行材料、施工质量控制和检验所

需的试验设备和仪器，同时还应配备相应的技术和管理人员。

8.2材料检验

8.2.1在施工前及土源变化时，应对拟采用的原材料及拌合料进行基本性能试验，评定材料质量

是否符合要求。生物矿化固沙生化液外观与感官特性应如表8.2.1-1所示。生物矿化固沙生化液技术参

数相关性能试验应遵照表8.2.1-2所示的规范执行。

表8.2.1-1生物矿化固沙生化液外观与感官特性

项目性能指标

形态液体

气味无明显刺激气味

色泽乳白色

杂质无外来可见机械杂质

表8.2.1-2生物矿化固沙生化液技术参数

项目指标试验方法

密度（g/cm3）（20℃）1.05GB/T13354

黏度（mPa·s）12GB/T10247

pH7~8GB/T14518

皮肤刺激度0.2GB/T21604

8.3成效检验

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8.3.1成效检验的目的是评价施工完成的生物矿化固沙是否满足设计文件和施工规范的要求。检

验内容包括基本要求、外观鉴定和实测项目三部分。只有在符合基本要求的规定，并无严重的外观缺陷

时，方能进行实测项目的检查评定。

8.3.2基本要求

1施工原始记录完整齐全。根据材料试验报告核查所用各种材料的各项性能指标，应符合设计规

范要求；

2根据自检记录核查胶结厚度、碳酸钙含量、抗压强度、胶结均匀程度等，自检结果应符合设计

或规范要求，检验报告齐全，检查频率应符合规定。

8.3.3外观鉴定

1固化后的硬化层表面平整均匀，无开裂、剥落、隆起等现象；

2硬化层的硬化强度大于300kPa。

8.3.4实测项目

1施工1周、1月、3月、6月和1年后进行成效调查。

2抽样方法采用随机抽样检查，不能带有任何倾向性。

3实测项目见表3。

表8.3.4实测项目和质量合格标准

项次项目检查频率质量标准检测方法

1碳酸钙含量每100m2检查5处在碳酸钙含量允许范围内酸洗法

符合规定的胶结厚度，一

2胶结厚度每100m2检查5处现场取样使用游标卡尺检验

般为0.5cm～2.0cm

符合规定的硬化强度，一

3硬化层强度每100m2检查4处现场检验

般大于300kPa

使用游标卡尺测量胶结厚度

4均匀性每100m2检查5处不小于90%

后进行均匀性分析

固化前后高程变化不大于利用水准仪和标尺对场地高

5失沙量每100m2测量

5cm程检验

6植物存活率每100m2测量不小于35%现场观察植物生长情况

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8.3.5成效调查报告

根据调查结果，编制成效调查报告，内容包括调查时间、地点、方法、样地面积与数量，检测点数

量和结果，分析与评价、存在问题与建议等。

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9技术档案管理

9.1所有项目均应建立技术档案，建档的主要内容包括：项目可行性研究报告，规划设计资料，施工

监理，管护年度总结，治理成效调查，检查资料，投资与效益的调查统计资料，请示报告及批示文件，

合同文件，突发性事件与严重灾害的记载等。

9.2质量