高速公路隧道棄渣利用分析.doc

1、西漢高速公路隧道群棄渣在工程中的利用和相關(guān)整治措施南疆 張雷(陜西西漢高速公路有限責(zé)任公司 西安 710054）摘要：1針對(duì)山區(qū)高速公路中,隧道棄渣在主體工程所起的影響和作用2施工中的具體措施及分析，實(shí)現(xiàn)了隧道棄渣在整個(gè)工程中的充分利用，產(chǎn)生了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益.關(guān)鍵詞：西漢高速公路 隧道棄渣 利用 治理1工程概況（1）西漢高速公路戶洋段概況國道主干線GZ40二連浩特河口陜西境戶縣澇峪口至洋縣槐樹關(guān)段高速公路(以下簡(jiǎn)稱西漢高速公路戶洋段）是國家高速公路網(wǎng)中的重要路段，也是漢中通往西安最為便捷最經(jīng)濟(jì)的交通干道。西漢高速公路戶洋段路線路線全長(zhǎng)147.164km。公路全線按山嶺重丘區(qū)高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)

2、計(jì)，橋梁406座，長(zhǎng)度為57286m(雙幅），隧道130座，長(zhǎng)度為91528m(單洞）.橋隧工程占路線全長(zhǎng)69,橋隧相連的情況普遍.(2）氣候和植被、地表狀況西漢高速公路沿線地區(qū)屬暖溫帶山地半濕潤氣候,夏秋兩季易形成滑坡、泥石流等自然災(zāi)害。經(jīng)佛坪、洋縣、寧陜柴家關(guān)和牛背梁4個(gè)國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，這些地區(qū)是國家級(jí)生態(tài)功能保護(hù)區(qū),也是我國滑坡等災(zāi)害的一個(gè)重點(diǎn)防護(hù)區(qū)域，生態(tài)比較脆弱。2 西漢高速公路隧道棄渣的特征（1）公路隧道棄渣對(duì)環(huán)境的影響近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,交通建設(shè)投資連年增長(zhǎng)。有研究報(bào)告指出:十一五期間，公路工程項(xiàng)目數(shù)量為1.32萬個(gè)，居全國各類開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量次席，占總量的17。2

3、%；公路工程項(xiàng)目產(chǎn)生的棄土棄渣為最多，為42。4億噸,占總量的46.1。由附圖1可見，公路建設(shè)在各種開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目中產(chǎn)生的棄土棄渣數(shù)量是最高的.公路工程項(xiàng)目由于自身特點(diǎn)，呈線狀分布，跨越地貌類型多，土石方挖填量大，棄方量大。公路隧道棄渣數(shù)量之大，已經(jīng)對(duì)我國的自然環(huán)境產(chǎn)生了廣泛和深刻的影響。其他渠道堤防鐵路工程井內(nèi)采礦公路工程水利水電露天采礦圖1 工程棄渣分布(2）西漢高速公路的特點(diǎn)西漢高速公路工程中交通條件極為艱苦，這在西部地區(qū)是普遍的現(xiàn)象。大量的公路隧道棄渣對(duì)地表的擾動(dòng)強(qiáng)度大，治理難度大，往往容易誘發(fā)崩塌、滑坡、泥石流等突發(fā)性災(zāi)害,具有突發(fā)性和多樣性.西漢高速公路中以橋隧工程為主,路基填方段少

4、（在K74K118段，主線44km中路基部分僅有16km）。秦嶺、號(hào)隧道群經(jīng)過的地層巖性為各類花崗巖、閃長(zhǎng)巖、石英巖、石英巖組成，各種巖類混雜交錯(cuò)，圍巖類別有、五類,以、為主。承擔(dān)建設(shè)任務(wù)的A、B、C、I、J、K、L合同段內(nèi)，大部分開挖的石料都可以滿足混凝土、漿砌的工程要求。（3)西漢高速公路隧道棄渣的相關(guān)情況施工現(xiàn)場(chǎng)交通條件差，材料運(yùn)費(fèi)高昂,這些往往影響整個(gè)工程進(jìn)度和費(fèi)用，山區(qū)內(nèi)新建的采石場(chǎng)又破壞山區(qū)自然環(huán)境，隧道棄渣也會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成影響。隧道工程產(chǎn)生大量棄渣，路基填方的利用不多，造成大量棄渣需要處理；另一方面結(jié)構(gòu)物、砼工程、路面工程的數(shù)量巨大,需要大量砂石料.充分利用隧道棄渣，使兩者之間

5、平衡，就能加快工程進(jìn)度、降低工程造價(jià)，提高工程的抗災(zāi)能力，達(dá)到保護(hù)環(huán)境與工程建設(shè)之間的和諧。3隧道棄渣在西漢高速的利用及經(jīng)濟(jì)效益西漢高速公路隧道開挖產(chǎn)生的棄渣設(shè)計(jì)總量為978。70萬m3,路基、橋隧等利用后，估計(jì)仍有棄渣494.56萬m3。棄渣數(shù)量大，實(shí)際情況比較復(fù)雜。橋隧工程占路線全長(zhǎng)69%，橋隧相接的情況較為普遍，大部分施工場(chǎng)地和生活區(qū)都需要布置在隧道棄渣上。以西漢高速公路戶洋段的L合同段為例,作以分析。L合同段（SK74+500SK78+330、XK74+500XK78+330）承建秦嶺號(hào)隧道其中的（SK74+500SK76+342。5、XK74+500XK76+660)本合同段以類圍巖

6、為主，隧道和橋梁長(zhǎng)度可見表1表 1 L標(biāo)段隧道橋梁表項(xiàng)目隧道工程橋梁工程里程樁號(hào)SK74+500SK76+343K76+341K76+387K76+444.96K77+608。74K78+025K78+135XK74+500XK76+660上行1843。00m40。60m1153.68m110。00m下行2160。00m合計(jì)4003。00m1304。28m表2 混凝土利用隧道棄渣情況單位：萬m3項(xiàng)目隧道開挖砂石料利用利用后隧道橋梁設(shè)計(jì)用量33。2萬m35.4萬m32。6萬m326。8萬m3實(shí)際用量4.32萬m32.08萬m3從表2中可以看出隧道開挖的石方遠(yuǎn)大于橋隧工程的利用，所以如果在施工的過

7、程中,將橋梁工程施工安排在隧道開工后，就可利用隧道開挖石方，避免外運(yùn)砂石。由于提前準(zhǔn)備，在自身的橋隧工程利用之外，16.8萬方多利用于西漢高速公路第一期進(jìn)場(chǎng)的相鄰合同段開工備料,剩余10萬方用于路基填方。從而大大減少了棄渣場(chǎng)占地面積,提高了施工過程的抗災(zāi)能力，減少了由于棄渣造成的地質(zhì)災(zāi)害隱患。由于隧道棄渣隨著地質(zhì)狀況變化較頻繁，石方開挖后需要根據(jù)巖石的分類堆放，保證利用棄渣有序進(jìn)行。如圖2所示：圖2 棄渣利用平面示意圖隧道的棄渣不僅應(yīng)用于路基橋隧的防護(hù)工程,在路面工程中也是重要材料。在西漢公路戶洋段的XHM-08就大量采用44標(biāo)的隧道棄渣用于路面材料，產(chǎn)生了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。由于公路隧道沿線

8、具有多樣性,只有部分隧道的棄渣能滿足工程要求，我們需要在前期充分做好勘察設(shè)計(jì)工作，以新的觀點(diǎn)審視隧道的棄渣問題，給建設(shè)單位和承建單位帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。4 隧道棄渣的其他利用棄渣除了在公路工程內(nèi)有著非常廣泛的應(yīng)用價(jià)值，在沿線的城鎮(zhèn)建設(shè)中也起到不小的作用.西漢公路戶洋段，XH-12合同段的隧道棄渣就被用于寧陜縣皇冠鎮(zhèn)城鎮(zhèn)土地平整,對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)開發(fā)起了積極的作用。在高速公路運(yùn)營后,從防護(hù)工程到路面養(yǎng)護(hù)都需要大量的砂石材料。提前對(duì)條件良好的棄渣場(chǎng)予以規(guī)劃整治，作為未來養(yǎng)護(hù)的料源，將節(jié)約工程造價(jià)，方便養(yǎng)護(hù)施工。同時(shí)山區(qū)高速公路隧道的棄渣，滿足工程性能要求的，也可以應(yīng)用于山區(qū)地方道路建設(shè)中，避免對(duì)自然環(huán)境

9、的破壞。5 棄土場(chǎng)治理高速公路工程項(xiàng)目線狀分布，跨越地貌類型多，對(duì)周圍的地表繞動(dòng)大，在路基橋隧工程中，在路基回填等工程利用后,仍會(huì)有大量棄方需要設(shè)置影響到當(dāng)?shù)厝罕姷那猩砝?、高速公路主體工程的安全。隧道工程、路基工程是棄土場(chǎng)的棄土主要來源，本文也就高速公路中棄土場(chǎng)設(shè)置和防護(hù)類型、對(duì)主體工程的影響幾個(gè)方面，一同加以探討。(1）、棄土場(chǎng)設(shè)置的選取高速公路在平原路段地勢(shì)平坦,棄方多為清表或不適宜利用的挖方，棄方量相對(duì)不大，棄土場(chǎng)的選擇難度較小。棄土場(chǎng)要盡量避免設(shè)置在加油站、油庫等易燃危險(xiǎn)的廠庫和居民生活區(qū)的上方,減少各種不安全隱患。盡量設(shè)置在地勢(shì)平坦的荒灘荒地，使棄土場(chǎng)高度保證不大于3米。山區(qū)路段，

10、高邊坡的開挖比較普遍，隧道工程也多，產(chǎn)生的棄方量大，缺乏場(chǎng)地，選擇棄土場(chǎng)難度大。同時(shí)山區(qū)內(nèi)降雨量大，季節(jié)變化明顯,豐水期和枯水期水位高差大。周邊地質(zhì)環(huán)境差,泥石流、滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害較多。（2)、各類型棄土場(chǎng)的整治方法及對(duì)主體工程的影響 平坦型本類型多分布區(qū)高速公路的平原段或山嶺重丘區(qū)的平坦處，棄土場(chǎng)內(nèi)高差變化小。圖3-2 平原地區(qū) 防護(hù)斷面示意圖圖3-1：平原地區(qū) 平面示意圖圖3-4：山嶺重丘區(qū) 防護(hù)斷面圖圖3-3：山嶺重丘區(qū)平面示意圖這種類型是最佳的設(shè)置形式,優(yōu)點(diǎn)是安全性高、防護(hù)工程少；但占地耕地面積較大，需要在利用之前將地表腐殖土50cm用推土機(jī)堆棄一旁，棄土結(jié)束后再覆蓋在棄土表面。注

11、意事項(xiàng)：需要盡量因地制宜，使棄土場(chǎng)融入原有地貌當(dāng)中,完善防排水工程,與當(dāng)?shù)剞r(nóng)田建設(shè)緊密結(jié)合起來。 沿河型本類型多分布高速公路的山區(qū)段,主要適用于主線沿河或跨越河流布設(shè)，附近的河道寬闊,交通便利，有利于棄土。圖41：沿河型平面示意圖圖42：沿河型斷面示意圖這種類型在山區(qū)設(shè)置較為普遍，所占用的往往是河漫灘，在保證安全行洪寬度的前提下,是不錯(cuò)的選擇。多有時(shí)也可以與地方道路的整治結(jié)合起來，對(duì)其適當(dāng)?shù)奶Ц呒訉?，即保證了棄土又提高了地方道路的標(biāo)準(zhǔn)，唯一不足就是需要大量的防護(hù)工程。在減少占用河道寬度和降低棄土高度中，在工程費(fèi)用允許的前提下，優(yōu)先考慮前者。本類型主要的破壞形式是河流對(duì)防護(hù)工程基礎(chǔ)的浪淘底；也需

12、要防止洪水位時(shí)，河水翻越防護(hù)工程的破壞。解決的方法：盡量將基礎(chǔ)埋置深度加大,河彎處迎水面基礎(chǔ)標(biāo)號(hào)提高，底部可以考慮片石混凝土，盡量采用大塊石，必要時(shí)用錨桿等予以加固（見圖32）,外側(cè)設(shè)置鐵絲石籠這一柔性防護(hù)。上部采用3045cm左右厚的漿砌護(hù)坡，上部高度高于洪水位0。5m。對(duì)主體工程的影響：在路線標(biāo)高較低，容易受洪水位影響時(shí),需要謹(jǐn)慎考慮，以免造成河流河流行洪斷面被過于壓縮，洪水位被抬高，影響高速公路的安全運(yùn)行.這也是在勘察設(shè)計(jì)中提前予以考慮的。、山谷、山腹型本類型是高速公路在山區(qū)段的主要形式之一,是所有類型中治理難度最大的.地表徑流不確定，附近多為隧道和橋梁或高邊坡挖方結(jié)合段,棄土、棄渣的填

13、筑高度大，一般都在十米以上。如圖4中所示：當(dāng)棄方以隧道棄渣為主時(shí)，此類棄土場(chǎng)內(nèi)原多在山嶺重丘區(qū)，往往有較大的地表徑流。改河（溝）工程就是一大難點(diǎn)，棄土、棄渣往往是虛方，填筑高度大，機(jī)械壓實(shí)效果也很有限，最好的處理方法是給棄土、棄渣12年的自然沉降期使其穩(wěn)定。由于山區(qū)河流絕大多數(shù)都缺乏水文資料,不同季節(jié)的水位高度、流速均差異較大.設(shè)計(jì)時(shí)需要認(rèn)真觀測(cè)最近23年汛期中,原有河道的洪水位、洪水流速,并詳細(xì)詢問當(dāng)?shù)厝罕姎v史最高洪水位，進(jìn)行詳細(xì)的觀測(cè)記錄，做好基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集。確定了設(shè)計(jì)洪水水位后，必須保證改河的寬度(寬度過小，將導(dǎo)致洪水期河水成為急流，增加安全隱患），注意清理上游滾石，平整渣場(chǎng)，完善消能設(shè)

14、施，棄渣場(chǎng)頂要覆蓋粘土，盡量減少地表水下滲,保證渣體的穩(wěn)定（當(dāng)棄渣的成份遇水不穩(wěn)定時(shí),更是需要注意）。防護(hù)工程的容易破壞的部位，如溝底和坡腳應(yīng)加大標(biāo)號(hào)，也是質(zhì)量控制的重點(diǎn)。當(dāng)無地表徑流或者很小時(shí),在溝口設(shè)置擋墻較好，如葫蘆狀，節(jié)省工程量,棄方容量大；但當(dāng)一年中存在較大徑流的時(shí)，須沿河設(shè)置防護(hù)工程.渣場(chǎng)尾端一般設(shè)置攔渣壩，根據(jù)棄渣填筑的高度，位置預(yù)留1020米的緩沖距離，壩體外層采取混凝土50cm厚,壩體內(nèi)采用7.5號(hào)漿砌片石,以達(dá)到最佳的工程費(fèi)用和使用效果。 圖5：棄渣為粘性土?xí)r,整治工程示意圖對(duì)主體工程的影響：高速公路的橋梁跨越山谷，墩柱往往就設(shè)置在本類型棄土場(chǎng)內(nèi)，過高的棄土、棄渣會(huì)對(duì)橋梁墩柱產(chǎn)生側(cè)向壓力。施工到竣工時(shí)都需要避免這一現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)棄方主要以粘性土為主時(shí)，保持一定距離設(shè)置擋墻，為防止基礎(chǔ)下沉產(chǎn)生裂縫,防護(hù)基礎(chǔ)可以采取二灰土，處理的形式提高防護(hù)工程的整體性。（如圖4中所示）當(dāng)棄方主要以粗粒土(碎石類土、砂類土）為主，在墩柱附近開挖碼砌防護(hù)如圖5所示.圖6：棄渣為粗粒土?xí)r，橋墩處工程示意圖6 結(jié)論及建議山區(qū)高速公路建設(shè)中，沿線隧道棄渣的問題和相關(guān)的路基橋梁路面工程緊密相關(guān)，成為影響工程進(jìn)度和費(fèi)用的重要原因。建議提前做好勘察規(guī)劃，以礦藏的觀點(diǎn)重新審視隧道的棄渣問題，搞好棄渣的利用，不僅可以避免了運(yùn)營后的各種隱患，而且對(duì)整個(gè)工程進(jìn)度、費(fèi)用起到好的調(diào)