山區(qū)鐵路棄渣場(chǎng)選址設(shè)計(jì)及水土保持措施探討

姚杰軍

（黔張常鐵路有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410001）

工程建設(shè)對(duì)環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，每一條鐵路建設(shè)會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的不利影響，如何在鐵路施工建設(shè)中最大限度地降低對(duì)環(huán)境的影響，是鐵路建設(shè)者們需要重點(diǎn)研究的課題，大型鐵路工程量巨大，尤其是在山區(qū)鐵路挖方、隧道開挖棄渣量巨大，需要沿線設(shè)置棄渣場(chǎng)，工程竣工環(huán)保驗(yàn)收后還需將棄渣場(chǎng)交付給所在地管理，地方政府相關(guān)部門對(duì)棄渣場(chǎng)的安全防護(hù)、環(huán)境保護(hù)、水土保持要求越來越高，合理選址設(shè)置棄渣場(chǎng)及設(shè)計(jì)防護(hù)復(fù)墾措施能有效降低安全隱患，防止水土流失和環(huán)境破壞，降低環(huán)水保治理費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)與環(huán)保和諧結(jié)合持續(xù)發(fā)展是本文研究的重點(diǎn)。

1 工程簡(jiǎn)述

黔江至張家界至常德鐵路是一條由西向東的客貨共線鐵路，設(shè)計(jì)時(shí)速為200 km/h，鐵路橫跨渝、鄂、湘三省市，途徑湖南省龍山印家界省級(jí)自然保護(hù)區(qū)和龍山太平山省級(jí)森林公園，棄渣場(chǎng)的選址尤為重要，既要避開自然保護(hù)區(qū)和森林公園，又要確保安全可靠。黔張常鐵路龍山車站施工里程為DK83+900～DK85+650，全長(zhǎng)1 750 m，靠近太平山森林保護(hù)區(qū)附近，主要為酉水河四級(jí)階地上，地形大部分平坦開闊，階地上沖溝發(fā)育，沖溝處地形較為起伏，主要為挖方，棄方工作量大，棄渣場(chǎng)的選址需要因地制宜合理選擇。

2 棄渣場(chǎng)選址

2.1 棄渣場(chǎng)選址原則

棄渣場(chǎng)選址原則按照滿足安全性、環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性和合法性進(jìn)行，安全性方面考慮要避免在崩塌滑坡危險(xiǎn)區(qū)及泥石流易發(fā)生區(qū)設(shè)置棄渣場(chǎng)，避開在村莊、等級(jí)公路、既有鐵路和重要道路上方的溝谷選址，盡量選澤在匯水面積較小、地形低洼的溝谷；環(huán)水保性方面考慮要避免在自然保護(hù)區(qū)、深林公園、風(fēng)景名勝區(qū)、飲用水源保護(hù)區(qū)及基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)等環(huán)境敏感區(qū)域設(shè)置棄渣場(chǎng)；經(jīng)濟(jì)性方面考慮土石方調(diào)運(yùn)時(shí)選用經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)距，少占農(nóng)田耕地，盡量選用荒地、山地等；合法性方面考慮棄渣場(chǎng)選址嚴(yán)格按照國家相關(guān)的法律法規(guī)執(zhí)行，與棄渣場(chǎng)選址相關(guān)的法律法規(guī)主要有《水土保持工程設(shè)計(jì)規(guī)范》、《中華人民共和國自然保護(hù)區(qū)條例》、《中華人民共和國水土保持法》、《中華人民共和國森林法》、《基本農(nóng)田保護(hù)條例》、《中華人民共和國防洪法》、《中華人民共和國文物保護(hù)法》、《森林公園管理辦法》等，選址時(shí)嚴(yán)格遵守相關(guān)法律法規(guī)，選址后必須征求地方相關(guān)環(huán)保、水利、林業(yè)等部門意見，取得相關(guān)合法手續(xù)。

2.2 棄渣場(chǎng)設(shè)計(jì)

根據(jù)項(xiàng)目環(huán)評(píng)水保報(bào)告批復(fù)意見及棄渣場(chǎng)選址原則，龍山車站棄渣場(chǎng)選址在DK84+050～DK84+600 線路左側(cè)700 m 處的溝谷中，棄渣場(chǎng)占地136 畝，其中旱地6 畝，山地130 畝，設(shè)計(jì)總棄土量44 萬m3。按照“誰開發(fā)、誰保護(hù)、誰破壞、誰治理”的原則，實(shí)施“重點(diǎn)突出、生態(tài)優(yōu)化、綜合治理”的水土保持原則，對(duì)棄渣場(chǎng)要進(jìn)行安全防護(hù)、水土保持及復(fù)墾復(fù)綠措施設(shè)計(jì)（圖1）。

2.2.1 擋渣壩防護(hù)設(shè)計(jì)

為防止棄土后水土流失，也為確保棄渣場(chǎng)安全穩(wěn)定，在渣堆最低端坡腳設(shè)置擋渣壩，擋渣壩采用C20 混凝土，壩頂寬度為1.5 m，壩底寬度根據(jù)擋渣壩高度確定，擋渣壩靠棄渣內(nèi)置設(shè)置1∶0.2 坡率，外側(cè)設(shè)置1∶0.5坡率，墻身地面以上每隔2.5 m 上、下、左、右交錯(cuò)設(shè)置直徑為0.1 m 的PVC 管泄水孔，其橫坡不小于5%，擋渣壩底部基礎(chǔ)1.0 m 高處左右各設(shè)置1.0 m 寬禁邊，為增加擋渣墻基礎(chǔ)的穩(wěn)固性，在基礎(chǔ)底部靠棄渣堆側(cè)設(shè)置2 排鋼軌樁，樁身尺寸為1.2 m×1.2 m，樁中心間距3.0 m 布設(shè)，樁長(zhǎng)4.0 m，其中1.0 m 錨入擋渣壩基礎(chǔ)中，擋渣壩5.0 m 高度處設(shè)置導(dǎo)流洞，導(dǎo)流洞尺寸采用0.8 m×1.08 m，其頂部做成圓形拱頂，擋渣壩外側(cè)下方設(shè)置消能池，消能池下游設(shè)10 m 長(zhǎng)、厚度0.6 m 的漿砌片石河床鋪砌，擋渣壩頂部棄土側(cè)設(shè)置50 m 長(zhǎng)、厚度0.5 m的干砌片石鋪砌，設(shè)計(jì)圖見圖2。

圖1 龍山車站棄土場(chǎng)平面圖

圖2 設(shè)計(jì)圖

2.2.2 棄渣場(chǎng)排水設(shè)計(jì)

做好排水設(shè)計(jì)是確保棄渣場(chǎng)安全穩(wěn)固的有效措施，棄渣場(chǎng)棄土前先做好底部的排水設(shè)施，渣場(chǎng)底部整平后平行設(shè)置2 排Φ200 mm 波紋管外包無紡布，兩排Φ200 mm 波紋管兩側(cè)連接Φ100 mm 帶孔波紋管作為支管，外包無紡?fù)凉げ?，支管單?cè)間距50 m，樹枝狀布置，縱向Φ200 mm 波紋管在管周2/3 以上部位打孔，安裝時(shí)打孔側(cè)朝上，無孔部分埋設(shè)水泥砂漿保護(hù)層上，并位于地面下，施工中先挖槽。波紋管布置見圖3。

圖3 波紋管布置示意圖

渣頂沿兩側(cè)山坡坡腳設(shè)水溝引排地表水，水溝底夯填密實(shí)，為防止水溝開裂，每隔10 m 設(shè)沉降縫一道，瀝青麻筋塞，渣頂向外作成3%的排水坡，以便水流匯集，為防止渣頂水沖刷擋墻基礎(chǔ)，擋墻墻腳處用M10漿砌片石鋪砌，厚30 cm，長(zhǎng)度不小于10 m。

在一般地段排水溝為底寬1 m、深1 m 的梯形水溝，采用10 cm 碎石作為墊層，采用M10 漿砌片石砌筑溝身，溝身厚度為30 cm。如圖4 所示。

圖4 一般地段排水溝斷面

在主溝地段排水溝為底寬3 m、深1 m 的梯形水溝，采用10 cm 碎石作為墊層，采用M10 漿砌片石砌筑溝身，溝身厚度為30 cm。如圖5 所示。

3 復(fù)墾綠化措施

按照“誰開發(fā)、誰保護(hù)、誰破壞、誰治理”的原則，棄渣場(chǎng)棄土完成后需要進(jìn)行復(fù)墾復(fù)綠恢復(fù)，棄渣場(chǎng)復(fù)墾復(fù)綠本著堅(jiān)持生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益相統(tǒng)一的原則，切實(shí)保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

圖5 主溝地段排水溝斷面

1）種草復(fù)綠。用種子繁殖，棄渣場(chǎng)棄土完成后，先進(jìn)行平整，在表面全面覆蓋耕植土30 cm 以上，撿除巖石、雜草，條播或撒播草籽，用細(xì)土覆土，覆土厚為花草種子2 倍，種植不要過密，每畝用種量1 kg，撒播完成后根據(jù)天氣情況澆灌水，以滿足草籽初期生長(zhǎng)需水，為保證種草存活，前期養(yǎng)護(hù)要根據(jù)草種生長(zhǎng)情況合理補(bǔ)充水分，直至植被基本覆蓋。

2）植樹。按適地適樹原則選擇適宜的綠樹、花草籽，樹種以馬尾松、柏木為主，草本以格?；橹鳎B(yǎng)木樹種株間距為2 m×1.5 m，每畝栽種222 株，先按設(shè)計(jì)行距拉線定點(diǎn)，定出方格網(wǎng)，再在每個(gè)方格網(wǎng)內(nèi)按設(shè)計(jì)相應(yīng)位置進(jìn)行定點(diǎn)，確定栽植穴，樹坑的尺寸按照移栽樹木的尺寸、種植方法、棄土場(chǎng)的覆土條件來確定，裸根栽植的樹苗，樹根直徑應(yīng)比裸根根幅大1/2 倍，樹坑的深度為穴坑直徑的3/4～4/5，如果土壤粘重板結(jié)，樹坑尺寸適當(dāng)加大，如果土壤疏松，樹坑尺寸可適當(dāng)縮小，龍山車站棄渣場(chǎng)復(fù)墾復(fù)綠種樹根據(jù)土壤情況按照40 cm×40 cm×30 cm 規(guī)格挖穴，栽種樹木時(shí)做到苗正、深栽、壓實(shí)，盡量保持原根系的自然狀態(tài)，不曲根、不露根，使根系自然舒展，以利于樹木生長(zhǎng)，栽種后定期澆水，使坑內(nèi)保持濕潤(rùn)，直至樹木發(fā)芽成活為止。

3）后期養(yǎng)護(hù)管理措施。植被種植完成后，為確保成活，后期還需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)管理，種植后期要視天氣降雨情況進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，一般一周一次，當(dāng)植被的覆蓋率提高了，水分蒸發(fā)量就會(huì)相應(yīng)減少，澆水的次數(shù)就可以適當(dāng)減少；當(dāng)太陽輻射大、溫度偏高時(shí)，可以采取一定的遮陰措施，采用遮陰材料覆蓋減少水分的蒸發(fā)，還可以采取適當(dāng)追肥措施，保持土壤的養(yǎng)分，以利于植被生長(zhǎng)。

4 棄渣場(chǎng)施工方案要點(diǎn)

1）為保持水土不流失，棄渣場(chǎng)按照先擋后棄的原則進(jìn)行，棄渣場(chǎng)地規(guī)劃好后，先按設(shè)計(jì)施做擋土墻，擋土墻施做完成后方可進(jìn)行棄渣場(chǎng)的后續(xù)相關(guān)工作。

2）棄渣前先將渣場(chǎng)處表層素土集中臨時(shí)堆放，待渣場(chǎng)完成后，渣頂整平，將原覆土恢復(fù)至渣頂，進(jìn)行復(fù)墾、綠化。

3）表土清理完成后，先進(jìn)行底部排水盲管鋪設(shè)，盲管鋪設(shè)要先挖槽，并用水泥砂漿固定好盲管，排水盲管與擋土墻底部泄水孔聯(lián)通，以利排除棄渣場(chǎng)底部積水。

4）擋渣墻基礎(chǔ)埋深不小于2.0 m，墻高發(fā)生變化時(shí)，墻身尺寸以直線漸變過渡，擋渣墻基礎(chǔ)要作夯實(shí)處理，并進(jìn)行地基承載力檢測(cè)，確保基底承載力滿足要求，當(dāng)墻底下為松軟土?xí)r，基底應(yīng)換填碎石墊層，確保擋渣墻基礎(chǔ)穩(wěn)固。

5）施工期間要做好臨時(shí)排水，避免水土流失，確保下游工程安全。

6）棄土過程從下往上分層棄土、分層壓實(shí)，每層棄土厚度控制在2.0 m 以內(nèi)，棄土高度不超過10 m 設(shè)置平臺(tái)，平臺(tái)寬度按不少于10 m 來控制，棄土邊坡坡率不陡于1∶2。

7）棄土完成后，及時(shí)修筑渣頂山坡腳的排水溝，防止雨水沖刷。

8）保持擋渣壩泄水孔暢通，泄水孔后的反濾層嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施做。

5 結(jié) 語

棄渣場(chǎng)是鐵路工程的一個(gè)特殊構(gòu)筑物，選址設(shè)計(jì)和復(fù)墾方式非常重要，如若不當(dāng)，將會(huì)影響鐵路工程的本身安全，也會(huì)對(duì)鐵路工程及地方環(huán)境造成不良影響，嚴(yán)重的會(huì)造成水土流失，甚至引發(fā)泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。棄渣場(chǎng)外業(yè)勘探選址時(shí)在考慮環(huán)水保、安全因素的前提下，應(yīng)盡量選擇在交通便利、對(duì)下游影響較小的溝谷中，同時(shí)必須征求地方國土、水利、環(huán)保、林業(yè)等相關(guān)部門的意見；棄渣場(chǎng)防護(hù)及復(fù)墾復(fù)綠設(shè)計(jì)要周密安全可靠；棄渣場(chǎng)施工過程必須按照設(shè)計(jì)要求和程序嚴(yán)格控制。龍山車站棄渣場(chǎng)從2015 年開始施工及棄土，到2018 年6 月已完成棄土及防護(hù)和復(fù)墾復(fù)綠施工，棄土及施工過程都是嚴(yán)格按要求實(shí)施，效果良好，安全穩(wěn)固，可為類似工程提供借鑒。