山区铁路弃渣场选址设计及水土保持措施探讨

姚杰军

（黔张常铁路有限责任公司，湖南 长沙 410001）

工程建设对环保要求越来越严格，每一条铁路建设会对环境造成一定的不利影响，如何在铁路施工建设中最大限度地降低对环境的影响，是铁路建设者们需要重点研究的课题，大型铁路工程量巨大，尤其是在山区铁路挖方、隧道开挖弃渣量巨大，需要沿线设置弃渣场，工程竣工环保验收后还需将弃渣场交付给所在地管理，地方政府相关部门对弃渣场的安全防护、环境保护、水土保持要求越来越高，合理选址设置弃渣场及设计防护复垦措施能有效降低安全隐患，防止水土流失和环境破坏，降低环水保治理费用，实现工程建设与环保和谐结合持续发展是本文研究的重点。

1 工程简述

黔江至张家界至常德铁路是一条由西向东的客货共线铁路，设计时速为200 km/h，铁路横跨渝、鄂、湘三省市，途径湖南省龙山印家界省级自然保护区和龙山太平山省级森林公园，弃渣场的选址尤为重要，既要避开自然保护区和森林公园，又要确保安全可靠。黔张常铁路龙山车站施工里程为DK83+900～DK85+650，全长1 750 m，靠近太平山森林保护区附近，主要为酉水河四级阶地上，地形大部分平坦开阔，阶地上冲沟发育，冲沟处地形较为起伏，主要为挖方，弃方工作量大，弃渣场的选址需要因地制宜合理选择。

2 弃渣场选址

2.1 弃渣场选址原则

弃渣场选址原则按照满足安全性、环保性、经济性和合法性进行，安全性方面考虑要避免在崩塌滑坡危险区及泥石流易发生区设置弃渣场，避开在村庄、等级公路、既有铁路和重要道路上方的沟谷选址，尽量选泽在汇水面积较小、地形低洼的沟谷；环水保性方面考虑要避免在自然保护区、深林公园、风景名胜区、饮用水源保护区及基本农田保护区等环境敏感区域设置弃渣场；经济性方面考虑土石方调运时选用经济合理的运距，少占农田耕地，尽量选用荒地、山地等；合法性方面考虑弃渣场选址严格按照国家相关的法律法规执行，与弃渣场选址相关的法律法规主要有《水土保持工程设计规范》、《中华人民共和国自然保护区条例》、《中华人民共和国水土保持法》、《中华人民共和国森林法》、《基本农田保护条例》、《中华人民共和国防洪法》、《中华人民共和国文物保护法》、《森林公园管理办法》等，选址时严格遵守相关法律法规，选址后必须征求地方相关环保、水利、林业等部门意见，取得相关合法手续。

2.2 弃渣场设计

根据项目环评水保报告批复意见及弃渣场选址原则，龙山车站弃渣场选址在DK84+050～DK84+600 线路左侧700 m 处的沟谷中，弃渣场占地136 亩，其中旱地6 亩，山地130 亩，设计总弃土量44 万m3。按照“谁开发、谁保护、谁破坏、谁治理”的原则，实施“重点突出、生态优化、综合治理”的水土保持原则，对弃渣场要进行安全防护、水土保持及复垦复绿措施设计（图1）。

2.2.1 挡渣坝防护设计

为防止弃土后水土流失，也为确保弃渣场安全稳定，在渣堆最低端坡脚设置挡渣坝，挡渣坝采用C20 混凝土，坝顶宽度为1.5 m，坝底宽度根据挡渣坝高度确定，挡渣坝靠弃渣内置设置1∶0.2 坡率，外侧设置1∶0.5坡率，墙身地面以上每隔2.5 m 上、下、左、右交错设置直径为0.1 m 的PVC 管泄水孔，其横坡不小于5%，挡渣坝底部基础1.0 m 高处左右各设置1.0 m 宽禁边，为增加挡渣墙基础的稳固性，在基础底部靠弃渣堆侧设置2 排钢轨桩，桩身尺寸为1.2 m×1.2 m，桩中心间距3.0 m 布设，桩长4.0 m，其中1.0 m 锚入挡渣坝基础中，挡渣坝5.0 m 高度处设置导流洞，导流洞尺寸采用0.8 m×1.08 m，其顶部做成圆形拱顶，挡渣坝外侧下方设置消能池，消能池下游设10 m 长、厚度0.6 m 的浆砌片石河床铺砌，挡渣坝顶部弃土侧设置50 m 长、厚度0.5 m的干砌片石铺砌，设计图见图2。

图1 龙山车站弃土场平面图

图2 设计图

2.2.2 弃渣场排水设计

做好排水设计是确保弃渣场安全稳固的有效措施，弃渣场弃土前先做好底部的排水设施，渣场底部整平后平行设置2 排Φ200 mm 波纹管外包无纺布，两排Φ200 mm 波纹管两侧连接Φ100 mm 带孔波纹管作为支管，外包无纺土工布，支管单侧间距50 m，树枝状布置，纵向Φ200 mm 波纹管在管周2/3 以上部位打孔，安装时打孔侧朝上，无孔部分埋设水泥砂浆保护层上，并位于地面下，施工中先挖槽。波纹管布置见图3。

图3 波纹管布置示意图

渣顶沿两侧山坡坡脚设水沟引排地表水，水沟底夯填密实，为防止水沟开裂，每隔10 m 设沉降缝一道，沥青麻筋塞，渣顶向外作成3%的排水坡，以便水流汇集，为防止渣顶水冲刷挡墙基础，挡墙墙脚处用M10浆砌片石铺砌，厚30 cm，长度不小于10 m。

在一般地段排水沟为底宽1 m、深1 m 的梯形水沟，采用10 cm 碎石作为垫层，采用M10 浆砌片石砌筑沟身，沟身厚度为30 cm。如图4 所示。

图4 一般地段排水沟断面

在主沟地段排水沟为底宽3 m、深1 m 的梯形水沟，采用10 cm 碎石作为垫层，采用M10 浆砌片石砌筑沟身，沟身厚度为30 cm。如图5 所示。

3 复垦绿化措施

按照“谁开发、谁保护、谁破坏、谁治理”的原则，弃渣场弃土完成后需要进行复垦复绿恢复，弃渣场复垦复绿本着坚持生态效益、经济效益和社会效益相统一的原则，切实保护生态环境。

图5 主沟地段排水沟断面

1）种草复绿。用种子繁殖，弃渣场弃土完成后，先进行平整，在表面全面覆盖耕植土30 cm 以上，捡除岩石、杂草，条播或撒播草籽，用细土覆土，覆土厚为花草种子2 倍，种植不要过密，每亩用种量1 kg，撒播完成后根据天气情况浇灌水，以满足草籽初期生长需水，为保证种草存活，前期养护要根据草种生长情况合理补充水分，直至植被基本覆盖。

2）植树。按适地适树原则选择适宜的绿树、花草籽，树种以马尾松、柏木为主，草本以格桑花为主，养木树种株间距为2 m×1.5 m，每亩栽种222 株，先按设计行距拉线定点，定出方格网，再在每个方格网内按设计相应位置进行定点，确定栽植穴，树坑的尺寸按照移栽树木的尺寸、种植方法、弃土场的覆土条件来确定，裸根栽植的树苗，树根直径应比裸根根幅大1/2 倍，树坑的深度为穴坑直径的3/4～4/5，如果土壤粘重板结，树坑尺寸适当加大，如果土壤疏松，树坑尺寸可适当缩小，龙山车站弃渣场复垦复绿种树根据土壤情况按照40 cm×40 cm×30 cm 规格挖穴，栽种树木时做到苗正、深栽、压实，尽量保持原根系的自然状态，不曲根、不露根，使根系自然舒展，以利于树木生长，栽种后定期浇水，使坑内保持湿润，直至树木发芽成活为止。

3）后期养护管理措施。植被种植完成后，为确保成活，后期还需要进行适当的养护管理，种植后期要视天气降雨情况进行浇水养护，一般一周一次，当植被的覆盖率提高了，水分蒸发量就会相应减少，浇水的次数就可以适当减少；当太阳辐射大、温度偏高时，可以采取一定的遮阴措施，采用遮阴材料覆盖减少水分的蒸发，还可以采取适当追肥措施，保持土壤的养分，以利于植被生长。

4 弃渣场施工方案要点

1）为保持水土不流失，弃渣场按照先挡后弃的原则进行，弃渣场地规划好后，先按设计施做挡土墙，挡土墙施做完成后方可进行弃渣场的后续相关工作。

2）弃渣前先将渣场处表层素土集中临时堆放，待渣场完成后，渣顶整平，将原覆土恢复至渣顶，进行复垦、绿化。

3）表土清理完成后，先进行底部排水盲管铺设，盲管铺设要先挖槽，并用水泥砂浆固定好盲管，排水盲管与挡土墙底部泄水孔联通，以利排除弃渣场底部积水。

4）挡渣墙基础埋深不小于2.0 m，墙高发生变化时，墙身尺寸以直线渐变过渡，挡渣墙基础要作夯实处理，并进行地基承载力检测，确保基底承载力满足要求，当墙底下为松软土时，基底应换填碎石垫层，确保挡渣墙基础稳固。

5）施工期间要做好临时排水，避免水土流失，确保下游工程安全。

6）弃土过程从下往上分层弃土、分层压实，每层弃土厚度控制在2.0 m 以内，弃土高度不超过10 m 设置平台，平台宽度按不少于10 m 来控制，弃土边坡坡率不陡于1∶2。

7）弃土完成后，及时修筑渣顶山坡脚的排水沟，防止雨水冲刷。

8）保持挡渣坝泄水孔畅通，泄水孔后的反滤层严格按设计要求施做。

5 结 语

弃渣场是铁路工程的一个特殊构筑物，选址设计和复垦方式非常重要，如若不当，将会影响铁路工程的本身安全，也会对铁路工程及地方环境造成不良影响，严重的会造成水土流失，甚至引发泥石流等地质灾害。弃渣场外业勘探选址时在考虑环水保、安全因素的前提下，应尽量选择在交通便利、对下游影响较小的沟谷中，同时必须征求地方国土、水利、环保、林业等相关部门的意见；弃渣场防护及复垦复绿设计要周密安全可靠；弃渣场施工过程必须按照设计要求和程序严格控制。龙山车站弃渣场从2015 年开始施工及弃土，到2018 年6 月已完成弃土及防护和复垦复绿施工，弃土及施工过程都是严格按要求实施，效果良好，安全稳固，可为类似工程提供借鉴。