山區鐵路棄渣場選址設計及水土保持措施探討

姚杰軍

（黔張常鐵路有限責任公司，湖南 長沙 410001）

工程建設對環保要求越來越嚴格，每一條鐵路建設會對環境造成一定的不利影響，如何在鐵路施工建設中最大限度地降低對環境的影響，是鐵路建設者們需要重點研究的課題，大型鐵路工程量巨大，尤其是在山區鐵路挖方、隧道開挖棄渣量巨大，需要沿線設置棄渣場，工程竣工環保驗收后還需將棄渣場交付給所在地管理，地方政府相關部門對棄渣場的安全防護、環境保護、水土保持要求越來越高，合理選址設置棄渣場及設計防護復墾措施能有效降低安全隱患，防止水土流失和環境破壞，降低環水保治理費用，實現工程建設與環保和諧結合持續發展是本文研究的重點。

1 工程簡述

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，設計時速為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自然保護區和龍山太平山省級森林公園，棄渣場的選址尤為重要，既要避開自然保護區和森林公園，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1 750 m，靠近太平山森林保護區附近，主要為酉水河四級階地上，地形大部分平坦開闊，階地上沖溝發育，沖溝處地形較為起伏，主要為挖方，棄方工作量大，棄渣場的選址需要因地制宜合理選擇。

2 棄渣場選址

2.1 棄渣場選址原則

棄渣場選址原則按照滿足安全性、環保性、經濟性和合法性進行，安全性方面考慮要避免在崩塌滑坡危險區及泥石流易發生區設置棄渣場，避開在村莊、等級公路、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；環水保性方面考慮要避免在自然保護區、深林公園、風景名勝區、飲用水源保護區及基本農田保護區等環境敏感區域設置棄渣場；經濟性方面考慮土石方調運時選用經濟合理的運距，少占農田耕地，盡量選用荒地、山地等；合法性方面考慮棄渣場選址嚴格按照國家相關的法律法規執行，與棄渣場選址相關的法律法規主要有《水土保持工程設計規范》、《中華人民共和國自然保護區條例》、《中華人民共和國水土保持法》、《中華人民共和國森林法》、《基本農田保護條例》、《中華人民共和國防洪法》、《中華人民共和國文物保護法》、《森林公園管理辦法》等，選址時嚴格遵守相關法律法規，選址后必須征求地方相關環保、水利、林業等部門意見，取得相關合法手續。

2.2 棄渣場設計

根據項目環評水保報告批復意見及棄渣場選址原則，龍山車站棄渣場選址在DK84+050～DK84+600 線路左側700 m 處的溝谷中，棄渣場占地136 畝，其中旱地6 畝，山地130 畝，設計總棄土量44 萬m3。按照“誰開發、誰保護、誰破壞、誰治理”的原則，實施“重點突出、生態優化、綜合治理”的水土保持原則，對棄渣場要進行安全防護、水土保持及復墾復綠措施設計（圖1）。

2.2.1 擋渣壩防護設計

為防止棄土后水土流失，也為確保棄渣場安全穩定，在渣堆最低端坡腳設置擋渣壩，擋渣壩采用C20 混凝土，壩頂寬度為1.5 m，壩底寬度根據擋渣壩高度確定，擋渣壩靠棄渣內置設置1∶0.2 坡率，外側設置1∶0.5坡率，墻身地面以上每隔2.5 m 上、下、左、右交錯設置直徑為0.1 m 的PVC 管泄水孔，其橫坡不小于5%，擋渣壩底部基礎1.0 m 高處左右各設置1.0 m 寬禁邊，為增加擋渣墻基礎的穩固性，在基礎底部靠棄渣堆側設置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，樁長4.0 m，其中1.0 m 錨入擋渣壩基礎中，擋渣壩5.0 m 高度處設置導流洞，導流洞尺寸采用0.8 m×1.08 m，其頂部做成圓形拱頂，擋渣壩外側下方設置消能池，消能池下游設10 m 長、厚度0.6 m 的漿砌片石河床鋪砌，擋渣壩頂部棄土側設置50 m 長、厚度0.5 m的干砌片石鋪砌，設計圖見圖2。

圖1 龍山車站棄土場平面圖

圖2 設計圖

2.2.2 棄渣場排水設計

做好排水設計是確保棄渣場安全穩固的有效措施，棄渣場棄土前先做好底部的排水設施，渣場底部整平后平行設置2 排Φ200 mm 波紋管外包無紡布，兩排Φ200 mm 波紋管兩側連接Φ100 mm 帶孔波紋管作為支管，外包無紡土工布，支管單側間距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，安裝時打孔側朝上，無孔部分埋設水泥砂漿保護層上，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

渣頂沿兩側山坡坡腳設水溝引排地表水，水溝底夯填密實，為防止水溝開裂，每隔10 m 設沉降縫一道，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，擋墻墻腳處用M10漿砌片石鋪砌，厚30 cm，長度不小于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 復墾綠化措施

按照“誰開發、誰保護、誰破壞、誰治理”的原則，棄渣場棄土完成后需要進行復墾復綠恢復，棄渣場復墾復綠本著堅持生態效益、經濟效益和社會效益相統一的原則，切實保護生態環境。

圖5 主溝地段排水溝斷面

1）種草復綠。用種子繁殖，棄渣場棄土完成后，先進行平整，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，撒播完成后根據天氣情況澆灌水，以滿足草籽初期生長需水，為保證種草存活，前期養護要根據草種生長情況合理補充水分，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，草本以格桑花為主，養木樹種株間距為2 m×1.5 m，每畝栽種222 株，先按設計行距拉線定點，定出方格網，再在每個方格網內按設計相應位置進行定點，確定栽植穴，樹坑的尺寸按照移栽樹木的尺寸、種植方法、棄土場的覆土條件來確定，裸根栽植的樹苗，樹根直徑應比裸根根幅大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，樹坑尺寸適當加大，如果土壤疏松，樹坑尺寸可適當縮小，龍山車站棄渣場復墾復綠種樹根據土壤情況按照40 cm×40 cm×30 cm 規格挖穴，栽種樹木時做到苗正、深栽、壓實，盡量保持原根系的自然狀態，不曲根、不露根，使根系自然舒展，以利于樹木生長，栽種后定期澆水，使坑內保持濕潤，直至樹木發芽成活為止。

3）后期養護管理措施。植被種植完成后，為確保成活，后期還需要進行適當的養護管理，種植后期要視天氣降雨情況進行澆水養護，一般一周一次，當植被的覆蓋率提高了，水分蒸發量就會相應減少，澆水的次數就可以適當減少；當太陽輻射大、溫度偏高時，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，還可以采取適當追肥措施，保持土壤的養分，以利于植被生長。

4 棄渣場施工方案要點

1）為保持水土不流失，棄渣場按照先擋后棄的原則進行，棄渣場地規劃好后，先按設計施做擋土墻，擋土墻施做完成后方可進行棄渣場的后續相關工作。

2）棄渣前先將渣場處表層素土集中臨時堆放，待渣場完成后，渣頂整平，將原覆土恢復至渣頂，進行復墾、綠化。

3）表土清理完成后，先進行底部排水盲管鋪設，盲管鋪設要先挖槽，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通，以利排除棄渣場底部積水。

4）擋渣墻基礎埋深不小于2.0 m，墻高發生變化時，墻身尺寸以直線漸變過渡，擋渣墻基礎要作夯實處理，并進行地基承載力檢測，確保基底承載力滿足要求，當墻底下為松軟土時，基底應換填碎石墊層，確保擋渣墻基礎穩固。

5）施工期間要做好臨時排水，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，每層棄土厚度控制在2.0 m 以內，棄土高度不超過10 m 設置平臺，平臺寬度按不少于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格按設計要求施做。

5 結 語

棄渣場是鐵路工程的一個特殊構筑物，選址設計和復墾方式非常重要，如若不當，將會影響鐵路工程的本身安全，也會對鐵路工程及地方環境造成不良影響，嚴重的會造成水土流失，甚至引發泥石流等地質災害。棄渣場外業勘探選址時在考慮環水保、安全因素的前提下，應盡量選擇在交通便利、對下游影響較小的溝谷中，同時必須征求地方國土、水利、環保、林業等相關部門的意見；棄渣場防護及復墾復綠設計要周密安全可靠；棄渣場施工過程必須按照設計要求和程序嚴格控制。龍山車站棄渣場從2015 年開始施工及棄土，到2018 年6 月已完成棄土及防護和復墾復綠施工，棄土及施工過程都是嚴格按要求實施，效果良好，安全穩固，可為類似工程提供借鑒。