山區(qū)公路棄土場選址和設(shè)計(jì)方法探討-出版

山區(qū)公路棄土場選址和設(shè)計(jì)方法探討

任建洲1趙弋舟1高超2

（1中國水電顧問集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院,2西安公路研究院）

摘要：隨著山區(qū)公路建設(shè)工程的增多，工程建設(shè)中暴漏出的廢方亂棄亂倒，對環(huán)境破壞嚴(yán)重，除了施工管理方面的問題，在棄土場選址和設(shè)計(jì)層面也存在著很多問題，而目前尚無人對棄土場的選址和設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，本文立足于工程設(shè)計(jì)的角度，提出山區(qū)公路棄土場選址和設(shè)計(jì)的一般原則和方法，并結(jié)合工程實(shí)例介紹此方法的可行性，希望對棄土場的設(shè)計(jì)提供一定的參考。關(guān)鍵詞：山區(qū)公路棄土場選址棄土場設(shè)計(jì)1引言

山區(qū)公路由于地形起伏大、地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多變，路線設(shè)計(jì)中無論是明挖還是采用隧道方案，一般都會形成大量廢方，因此必須設(shè)置棄土場來合理堆存棄土或棄渣。但由于棄土場為公路線外工程，建設(shè)過程中不能得到足夠重視，暴露出很多工程問題。更有甚者，由于棄土場設(shè)置不合理造成泥石流等次生災(zāi)害，對人民生命財產(chǎn)安全造成威脅。除了施工方面的原因，棄土場的選址和設(shè)計(jì)也存在問題，作為棄土場建設(shè)的基礎(chǔ)性工作，棄土場選址和設(shè)計(jì)應(yīng)予以足夠重視。2山區(qū)公路棄土場選址原則

公路棄土場的選址應(yīng)結(jié)合公路沿線廢棄土方的來源同時結(jié)合沿線地形和水文地質(zhì)情況綜合確定，總體來說棄土場選址可從以下方面著手：2.1棄土場應(yīng)按照棄土來源選定棄土場大體位置

棄土場首先應(yīng)在合理的路基土石方縱向調(diào)配基礎(chǔ)上確定棄土的大體位置，棄土運(yùn)距應(yīng)按照經(jīng)濟(jì)運(yùn)距控制距離，對運(yùn)距過大的應(yīng)從工程總體設(shè)計(jì)的角度優(yōu)先考慮就近取土，臨近棄土的方案。避免出現(xiàn)運(yùn)量、運(yùn)距過大和運(yùn)距大引起的整修便道和其他防護(hù)工程量的增加。2.2棄土場的場地要求

棄土場布置時場地應(yīng)考慮以下要求：（1）棄土場應(yīng)盡量選擇在地質(zhì)條件相對較好的低洼路段或谷地的底部，無水流或水流較小的支溝、山間溝谷。（2）不占或少占耕地，盡可能利用荒山和荒地。（3）選擇在肚大口小，有利于布設(shè)攔渣工程的地形位置，以達(dá)到自身穩(wěn)定的狀態(tài)，避免出現(xiàn)單坡場地。

3山區(qū)公路棄土場設(shè)計(jì)

山區(qū)公路棄土場的設(shè)計(jì)一般應(yīng)從棄土場的幾何設(shè)計(jì)、排水設(shè)計(jì)、防護(hù)設(shè)計(jì)、綠化設(shè)計(jì)以及施工質(zhì)量控制建議五個方面著手進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。3.1棄土場幾何設(shè)計(jì)

棄土場的設(shè)計(jì)要素主要有體積面積比和臨空面。棄土場的體積面積比（Sk=V/A）即平均高度是棄土場的主要空間幾何特征值，一般Sk越大，棄土場的經(jīng)濟(jì)性越強(qiáng)。但Sk太大則不利于棄土場自身的穩(wěn)定，導(dǎo)致相關(guān)防護(hù)工程量的增大。一般情況下體體積面積比Sk以8～15m為宜。3.2棄土場排水設(shè)計(jì)

山區(qū)公路棄土場多利用自然沖溝和山間低洼地，因此棄土場四周應(yīng)設(shè)計(jì)完備的排水工程。排水工程主要由擋水埂、排水溝、急流槽、墻前邊溝和沉砂池等組成，其基礎(chǔ)應(yīng)盡量修筑在自然山坡上，以避免棄土的不均勻沉降帶來的不利影響。3.3棄土場防護(hù)設(shè)計(jì)

山區(qū)的棄土場防護(hù)主要是坡面防護(hù)和坡腳防護(hù)。棄土方的坡面防護(hù)可采用適宜當(dāng)?shù)厣�長的草種進(jìn)行坡面植草綠化防護(hù)的簡單防護(hù)形式，棄石方的坡面防護(hù)可采用成塊的石塊碼砌最下一級坡面的防護(hù)形式。棄土場坡腳一般建議采用漿砌石擋土墻收縮坡腳進(jìn)行防護(hù)，擋土墻墻體建議采用重力式結(jié)構(gòu)。3.4棄土場綠化設(shè)計(jì)

由于棄土棄渣是經(jīng)過人為擾動的不成熟土壤，有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分缺乏，持水性能差和物理性質(zhì)不良，所以施工初期應(yīng)預(yù)留臨時場地堆放路基清表土和棄土場原場地的耕植土，用于后期場地覆土，同時優(yōu)先選用天然生長的鄉(xiāng)土植物，體現(xiàn)當(dāng)?shù)鼐坝^特色。

3.5施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)建議

根據(jù)棄土場棄土完成后的不同的使用功能可采用不同的施工質(zhì)量控制建議，主要有以下幾類：1）用于居民安置區(qū)或其他建設(shè)用地的棄土場，壓實(shí)度應(yīng)達(dá)到95％以上。2）用于緊急停車帶的棄土場壓實(shí)控制標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)度應(yīng)到達(dá)80％以上，可保持在80％~90％之間。3）用于復(fù)耕或綠化的棄土場采用堆填方式的棄土場壓實(shí)度幾乎都在80％以上。4工程實(shí)例

某山區(qū)道路工程區(qū)位于陜西渭北中西部，屬于涇河河谷中低山區(qū)，棄土場位于路線K3+600附近填石溝處，棄土石方量為5.57萬m3，棄土場占地10.1畝。4.1棄土場選址

由于該道路棄土場棄土范圍為K2+960～K4+050，主要廢方出現(xiàn)在K3+300至K4+050，附近可選擇的棄土場位置如圖1所示。其中推薦棄土場位置位于K3+400至K3+700路基右側(cè)，棄土溝道為天然干溝，無長流水。比較A棄土場位于該沖溝路基上游側(cè)，棄土容量也能滿足，但由于棄土后會對路基產(chǎn)生不利的土壓力，因此不選。比較B棄土場位于路線下游沖溝，棄土容量也能滿足該段落棄土需要，但由于棄土?xí)r運(yùn)距較遠(yuǎn)，另外，該棄土場位于常流水沖溝內(nèi)，棄土后會形成堰塞湖，排水工程量較大，因此也不選。

圖1棄土場選址示意圖

4.2棄土場具體設(shè)計(jì)

該棄土場體積面積比Sk=V/A=8.27，布置較為合理。棄土場設(shè)三級邊坡，第一級邊坡坡率1:1.5，坡高8m，第二級邊坡坡率1:1.75，坡高10.0m，第三級邊坡坡率1:2.0，坡高13.97m。棄土場頂面邊緣設(shè)置梯形排水溝，坡面邊緣設(shè)置矩形斷面的急流槽，邊坡平臺設(shè)置直角梯形截水溝，形成完備的排水系統(tǒng)。棄土場頂面和坡面采用適合本地生長的小冠花進(jìn)行植草防護(hù)。棄土場坡腳采用4m高的

漿砌石擋墻收縮坡腳。土石方施工質(zhì)量方面采用分層碾壓，并要求土石混填時壓實(shí)度不小于85％，棄土場前緣壓實(shí)度不小于90％，棄石渣壓實(shí)孔隙率≯24。5結(jié)語

棄土場的選址和設(shè)計(jì)問題是棄土場建設(shè)的基礎(chǔ)性工作。棄土場選址應(yīng)按照棄土來源選定棄土場大體位置，并通過場地條件確定位置，在具體設(shè)計(jì)中應(yīng)分別從棄土場幾何設(shè)計(jì)、排水設(shè)計(jì)、防護(hù)設(shè)計(jì)、綠化設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量控制建議五個方面做好設(shè)計(jì)工作，以便給棄土場施工提供切實(shí)可行的指導(dǎo)。

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擴(kuò)展閱讀：棄土場選址原則

目前，高速公路建設(shè)快速發(fā)展，工程建設(shè)規(guī)模大，在工程建設(shè)中棄土場作為高速公路線外附屬工程，往往被業(yè)主、監(jiān)理、施工單位所忽視，特別是在山區(qū)高速公路建設(shè)中棄土場的位置和設(shè)計(jì)不當(dāng)，給當(dāng)?shù)卣�府和老百姓留下諸多隱患，造成較大損失。本文針對棄土場的選址和設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，總結(jié)了棄土場選址和設(shè)計(jì)過程中的一些經(jīng)驗(yàn)。

1棄土場的選址原則

棄土場選址的綜合原則為安全、可行、科學(xué)、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)，選擇一處合理的棄土場要綜合考慮以下各種因素，優(yōu)化各種方案，達(dá)到選址最佳棄土場的目的。

(1)選擇肚大口小的喇叭形位置，這樣可以減少防護(hù)工程數(shù)量，特別是擋渣墻的工程量，節(jié)約工程造價，也有利于棄土的穩(wěn)定［1、2］。

(2)選擇荒山或貧瘠土地，盡量少占耕地。土地類型和數(shù)量是決定征地費(fèi)用的主要指標(biāo)，土地較好或數(shù)量較多，征地費(fèi)用較高，因此棄土場應(yīng)選擇荒山、貧瘠土地。

(3)避開陡坡、滑坡體以及極易產(chǎn)生工程滑坡或者誘使古滑坡復(fù)活的地段，避免出現(xiàn)單坡場地［2］。特殊情況下棄土場可以與高路堤或陡坡路堤綜合考慮設(shè)置，對高路堤或陡坡路堤進(jìn)行回填反壓，到達(dá)路堤穩(wěn)定和棄土場穩(wěn)定的雙重效果;棄土場也可以和路基排水綜合考慮，將取土場設(shè)置在需要通過涵洞排水的地段，即進(jìn)行填平處理，從而減少涵洞數(shù)量。

(4)避開特殊地段，減少拆遷或盡可能避開拆遷，以便征地工作的開展。比如林地、墓葬群、高壓電力網(wǎng)以及地表附著物較多或價值較高的土地等等，由于這些區(qū)域拆遷量大、拆遷難度大，不利于工程進(jìn)度，因此應(yīng)盡可能避開這些區(qū)域。

(5)選擇匯水面積較小的溝頭荒山地，這樣可以減少棄土場的排水溝和盲溝的工程量，減少造價，也有利于水土保持。

(6)避免在水源地、水庫上游設(shè)置棄土場，當(dāng)必須設(shè)置時，應(yīng)征得當(dāng)?shù)厮�保、環(huán)保部門的同意，并切實(shí)做好棄土場防護(hù)、排水設(shè)施，以免造成水土流失、水體污染。(7)合理運(yùn)距，降低成本［3］。運(yùn)距是決定棄土運(yùn)輸單價的首要因素，運(yùn)距短可以節(jié)省工程造價，且施工方便，但運(yùn)距過短將影響路基后期運(yùn)營安全，結(jié)合景觀、生態(tài)建設(shè)的需要，應(yīng)盡量將棄土場布置在高速公路視野外，最長運(yùn)距不宜超過3km，平均運(yùn)距控制在1km以內(nèi)。

(8)結(jié)合當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)規(guī)劃和老百姓意愿�？梢詫�棄土用于填堰塘、固河堤、修當(dāng)?shù)貦C(jī)耕道、修屋基等，盡可能變廢為寶，減少投資，增加社會效益。

(9)遠(yuǎn)離生活區(qū)，運(yùn)輸棄土的臨時施工道路盡可能繞過村鎮(zhèn)，減少施工期間對當(dāng)?shù)乩习傩丈�活造成過多的干擾，如環(huán)境污染(粉塵、噪音)、道路破壞、交通堵塞等。

2棄土場設(shè)計(jì)

棄土場的設(shè)計(jì)要素主要有體面比和臨空面。棄土場的體面比h計(jì)算公式為:h=v/s(其中:h平均高度是棄土場的主要空間幾何特征值。)一般來說，h越大，棄土場的經(jīng)濟(jì)性越強(qiáng);在所占土地面積一定的情況下，h越大棄土越多;在棄土總量確定的情況下，h越大則占地越少，對原有自然環(huán)境的破壞程度也越小;但h太大則不利于棄土場自身的穩(wěn)定，也會導(dǎo)致相關(guān)防護(hù)工程量的增大。一般情況下體面比h以8～15m為宜，h過小則意味著棄土場占地過多，應(yīng)考慮選擇新棄土場［2、4］。棄土場的臨空面對于棄土場穩(wěn)定安全來說至關(guān)重要，臨空面寬度和臨空面高度是棄土場對自然環(huán)境破壞的數(shù)值反映。因此選擇棄土場位置時應(yīng)注意臨空面背向公路和生活區(qū)，降低安全隱患，避免影響景觀，過度破壞生態(tài)。

(1)當(dāng)棄土場自然地面橫坡大于15%時，應(yīng)對棄土場進(jìn)行穩(wěn)定性分析，并采取相應(yīng)的處理措施，比如在原地面開挖臺階，自下而上分層填筑，并攤平碾壓，頂面層可不進(jìn)行壓實(shí)。

(2)當(dāng)棄土堆放高度大于8m時，應(yīng)在8m處設(shè)邊坡平臺，平臺寬度2～3m，第一級邊坡坡率宜采用1∶1.5，第二級邊坡坡率宜小于1∶1.5，頂面層設(shè)置不小于6%的排水坡;坡面要進(jìn)行綠化，以防止雨水沖刷造成水土流失。(3)棄土場周圍應(yīng)設(shè)置完善的截、排水設(shè)施，將地表水引排至棄土場外，防止周邊匯水直接沖刷棄土場;棄土場內(nèi)設(shè)置橫向排水，快速排除場內(nèi)積水;坡底排水溝與地方排水水溝要接順。

(4)棄土場必須先做好臨時排水、支擋等必要防護(hù)工程方可棄土，比如說盲溝、擋渣墻。

3工程實(shí)例

以貴州省惠水至興仁高速公路建設(shè)中選擇的棄土場進(jìn)行分析。圖1、圖2所示的棄土場是一個典型的肚大口小的喇叭形棄土場，該棄土場棄土量大，擋渣墻的工程量少;根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)勘查，該處地質(zhì)較好，不是滑坡體和古滑坡地段，棄土后不會誘發(fā)工程滑坡;地面的附著物較少，經(jīng)濟(jì)作物少，拆遷量小，征拆費(fèi)用低;棄土場周邊的匯水面積較小，排水工程量不大;綜合考慮運(yùn)距等其他因素，該處是比較合理的棄土場。

4結(jié)束語

棄土場選址和設(shè)計(jì)是一個綜合性強(qiáng)的工作，既要考慮多棄土，又要考慮減少征地費(fèi)用和工程防護(hù)費(fèi)用，也要兼顧群眾利益。只有綜合考慮棄方量、運(yùn)距、征地費(fèi)用、工程防護(hù)費(fèi)用、生態(tài)恢復(fù)以及排水等等因素后，才能選擇和設(shè)計(jì)出較合理的棄土場方案。

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