山嶺隧道洞渣在山西省的綜合利用研究

魏平寬

(山西省公路局，山西 太原 030006)

這幾年，隨著山西交通事業蓬勃的發展，公路項目如雨后春筍，遍地開花，公路建設條件也越來越復雜，已經由平原微丘區轉入山嶺區。隧道作為山區公路最常見的構筑物，由于能縮短行車里程，提高交通便捷，數量急劇增加，長度記錄也不斷刷新。據統計，截止2013年年底，山西省已建成的高速公路隧道367 座，單洞路線里程497 km，相當于從太原經運城將隧道一直打到三門峽黃河邊，極大的方便了車輛通行。然而修建隧道，免不了開挖，產生大量的洞渣，受目前施工工藝、組織管理等方面的原因限制，隧道洞渣往往得不到很好的利用和調配，污染環境，占用土地，浪費資源，對于山西這樣一個80%的國土面積都是山區、自然生態環境脆弱的省份來說，帶來的打擊是巨大的，需要投入巨大的人力、財力、物力來解決環境問題，而且也是一個極其漫長的過程。這與交通行業倡導的“以科學發展觀為指導，堅持以人為本，堅持人與自然相和諧，樹立尊重自然、保護環境的理念”和“堅持可持續發展、樹立節約資源的理念”相矛盾。因此，探索山嶺隧道洞渣的綜合利用是廣大公路建設者必須要面對和解決的緊迫問題。

1 隧道洞渣利用現狀

公路建設是一項復雜而艱巨的任務，涉及面廣，專業門類比較多，設計中需要將不同專業分開設計，然后通過總體設計將各專業串聯起來。表面上看，整個設計過程中考慮問題周到、縝密，設計也很完整。但實際上，就隧道設計而言，往往缺乏系統性考慮和整體性思考，沒有統籌兼顧整個項目的建設特點和隧道前后工程類型及規模，使隧道建設脫離了整個項目建設體系，與其他工程銜接出現了很大的問題。對隧道范圍內巖體物理力學參數的研究也只局限于圍巖級別的劃分，對隧道洞渣的綜合利用缺少足夠的重視，開挖出來的洞渣，作為棄方廢棄掉，使一些完全可以利用的洞渣白白浪費掉，需要永久性征地，修建專門的隧道棄渣場。與之形成鮮明對比的是修建路基、路面、橋涵、防護、排水等工程消耗大量的砂石材料，需要從料場購買，通過運輸到達施工現場，這種舍近求遠的做法，既不科學、合理，也不經濟，不但提高了施工單位的施工成本，降低了企業的生產利潤，而且對建設單位來講，需要花費更多的資金來保證項目的順利實施。另外，項目實施中，有的施工單位，為了圖省事方便，節省成本，本應堆放在棄渣場的洞渣，不按設計要求進行堆放，被隨意的丟棄在隧道洞口附近，污染施工環境，擠占泄水通道，導致次生災害發生，這些在山西乃至全國隧道建設中也是極其普遍的現象。

2 隧道洞渣危害

隧道洞渣數量依據隧道規模而變化，從幾萬立方米到幾百萬立方米不等。這么多的棄方，首先要解決堆放問題，如果得不到妥善的處置，亂倒亂棄，將會給生態環境帶來沉重的負擔和致命的打擊，具體表現如下:

1)污染破壞環境，降低土地可使用性。隧道洞渣數量巨大，需要永久性占地修建專門的棄渣場，使土地喪失了原有的耕種和種植功能。隧道開挖出來的洞渣中50%以上為軟石、次堅石、堅石，這些洞渣堆放在地層表面，取代了綠色植被覆蓋，改變了原有的自然景觀，惡化了周邊環境，容易導致水土流失，加速土地沙化。有些施工單位，為了節約成本，不按設計要求堆放洞渣，亂倒亂棄，擴大了對環境的影響范圍，這對自然條件和生態環境脆弱的中西部地區來說，無疑是雪上加霜，恢復原有植被將是一個漫長而艱難的過程。原地面表土經歷了一個長年累月的演變過程，含有大量的腐殖物和微生物，能夠為植被提供足夠豐富的養料。隧道洞渣多埋深在原地面幾十米至幾百米以下，腐殖物和微生物有限，難以和其媲美，植物得不到足夠的養分，成活率下降。生長環境的變化，使原本可以成活的植物適應不了環境的變化而死亡，植物種類減少，降低了土地的使用價值，短時間內也難以恢復到占用前的狀態，中西部地區甚至可能因此導致土地沙化，成為不毛之地，嚴重影響土地的使用功能。

2)誘發地質災害，形成次生災害。棄渣場多選擇在地勢較低的山洼及溝谷地帶，這里也是水流聚集和匯集的地方，棄渣場容量從幾萬立方米到幾百萬立方米不等，棄渣堆放通常七八米甚至十幾米高。修建棄渣場改變了原有的排洪通道和條件，如果位置選擇的不合理，缺少相關的防護和排水設計，排水系統不完善，洞渣不按要求堆放，暴雨季節很容易垮塌，造成泥石流，阻塞、污染河床，擠占壓縮河道，減小了河道過水斷面，抬高了洪水水位，加劇了水流流速，改變了河流原有水流走向，直接威脅周圍構筑物的安全。2013年7 月，呂梁地區某在建高速公路就是因為此種原因造成了巨大的經濟損失。

3 洞渣在山西公路建設中的綜合利用

這幾年，山西公路建設著眼于全局和長遠發展，堅持可持續發展的理念，注重環境保護和資源節約。隧道施工中，可結合項目建設特點和洞渣的物理性質，本著物盡其用的原則，完全可以變廢為寶。目前，洞渣的綜合利用，在山西公路建設中，主要體現在以下幾個方面:1)在路基工程中的應用。公路路基施工往往要調配大量的土石方，通常需要永久征地、設置專門的取土場來滿足公路建設的需要。隧道洞渣，只要符合路基填料要求，通過簡單的篩選，可作為路基填料加以利用。另外，對路基填筑材料要求較為苛刻的一些特殊地段的路基施工，比如濕軟路基施工、凍土地區路基施工和結構物臺背回填，洞渣中有大量的堅石、次堅石、石渣等優良的路基填筑材料，直接可以用于拋石擠淤、石方路基施工和臺背回填。支擋防護、排水工程在整個公路建設中無論是規模還是造價上，所占的比重都比較高，而漿砌是這類工程采用的最主要的施工手段。洞渣中符合片石要求的石塊，可以直接應用在坡面防護、擋墻、排水溝、截水溝、邊溝等工程施工中。2)在路面、混凝土工程中的應用。公路上要用到碎石的地方很多，碎石消耗量也十分可觀，從幾萬立方米到上百萬立方米不等。無論是水泥混凝土路面還是瀝青混凝土路面，從底基層到面層，每一層路面結構都要用到碎石。結構物混凝土更不用說，碎石是其重要的組成材料。長大隧道，圍巖巖質較堅硬，巖體較完整，風化程度低，隧道圍巖級別較好，以Ⅰ，Ⅱ級為主，且儲量豐富，可設置專門的碎石加工場，通過篩分、清洗，按照路面、混凝土對碎石的具體要求，破碎加工成不同規格的碎石，洞渣完成了完美的蛻變，實現了可再生利用。3)在橋涵、隧道中的應用。各種不同結構形式的鋼筋混凝土橋，不管是橋梁下部的樁基、墩臺施工，還是上部的梁體澆筑、橋面系鋪筑，哪一個施工環節都離不開碎石的身影;圍巖堅硬的洞渣，經過簡單的修整，加工成不同類別的石塊，可用于修建施工涵、石拱橋;鋼筋混凝土澆筑、涵底鋪砌、臺身、八字墻、一字墻的施工，到處都能看到洞渣的影子。洞渣在隧道自身上的應用，可分為洞外工程和洞內工程。洞外隧道排水系統、洞頂回填、洞門施工，可在洞渣中選擇原材，加工成片石、塊石，用于修筑。洞內支護體系中初期支護噴射混凝土和二次襯砌澆筑混凝土、仰拱片石混凝土回填、隧道洞內路面，以及電纜溝蓋板制作等隧道附屬設施，這些工程都需要消耗碎石，洞渣完全可以派上用場，既能節約造價，又能達到廢物利用。4)在臨時工程中的應用。修建的施工便道也要經常養護，洞渣是很好的便道養護材料，尤其是一些以石質為主的較破碎洞渣，除了可以填補坑槽外，更主要的是還能增加地面與輪胎之間的摩擦力，防止雨天運輸施工物資的車輛打滑，發生意外，保證了施工的正常進行。臨時修建的混凝土拌合站、水穩拌合場和瀝青拌合場，場地需要硬化。石質類洞渣也可以在這些地方發揮作用，經過壓路機碾壓，完全可以滿足場地硬化的要求。5)在城鄉建設上的應用。山西為典型的黃土廣泛覆蓋的山地高原，內部起伏不平，河谷縱橫，山多川少。目前，全省各地正積極開展城鎮建設和新農村建設，而溝壑縱橫的地形，成為制約經濟發展的關鍵問題。隧道建設棄方量大，需要大面積的場地來堆放。建設單位可積極和當地有關部門進行溝通，將隧道棄渣場與當地規劃結合起來，填平溝谷，造出一片平地，這不但解決了隧道棄渣問題，還為當地的城鎮建設提供了更為廣泛的空間。

4 結語

洞渣作為隧道施工中不可避免的副產品，處理不當，可能埋下隱患，后患無窮。合理調配洞渣，優化資源配置，做好洞渣的綜合開發利用，使其最大化的發揮效益，真正做到變廢為寶，這也符合國家節約型社會的具體要求。在今后的工作中，還需要結合建設項目特點，進一步做好洞渣使用規劃，保證公路建設可持續發展。

［1］許寶瑞，班樹春，郭秀峰.棄渣的綜合利用及棄渣場水土保持方案的研究［J］.水利水電技術，2006，37(4):80-83.