西藏公路工程弃渣布置及渣场防护设计探析

郑珉姣 高宝林 徐昕

摘要：西藏地区特殊的环境条件，使得公路等线型工程在弃渣布置及渣场防护等方面存在差异性及特殊性。分析了某西藏公路改扩建工程的弃渣，并进行了水土保持措施设计，从弃渣的来源、去向、弃渣的综合利用、弃渣场位置的选择与弃渣场水土保持防护等方面，根据所经区域不同气候、地形、植被、环境影响等存在的差异性，采取分段集中弃渣，因地制宜进行弃渣场布置及水土保持措施优化设计。结果表明：在充分满足公路建设要求的同时，加强弃渣布置与渣场防护，是生产建设活动水土保持工作重点，可治理因生产建设活动导致的水土流失，达到保护和合理利用水土资源，改善生态环境的目标。

关键词：弃渣场布置及防护;水土资源;水土保持措施设计;西藏

中图法分类号：U415.1 文献标志码：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.09.005

文章编号：1006 - 0081（2021）09 - 0032 - 05

0 引 言

十九大报告明确指出，要建设人与自然和谐共生的现代化，既要创造更多物质财富和精神财富以满足人民日益增长的美好生活需要，也要提供更多优质生态产品以满足人民日益增长的优美生态环境需要。水土保持是国土整治、江河治理的根本，是国民经济和社会发展的基础，也是必须长期坚持的一项基本国策，可为保护和改善生态环境、加快生态文明建设、推动经济社会持续健康发展提供重要支撑[1]。

西藏自治区位于青藏高原西南部，海拔高，气候变化大，植被差异显著，环境承载力低、生态环境脆弱，其特殊的地理位置及气候条件，使大部分地区受水力侵蚀、风力侵蚀、冻融侵蚀、重力侵蚀几种土壤侵蚀类型中的两种或两种以上侵蚀类型共同作用，水土流失严重。近年来，西藏的社会经济迅速发展，存在一些不规范的生产建设活动，不注重生态环境保护，特别是一些生产建设项目对原生地表和植被的破坏，工程建设过程中弃渣随意堆放或倾倒、不采取防护措施等，存在安全隐患，也给自然生态造成了不利影响[2]。因此，加强生产建设项目水土流失防治，做好弃渣防护工作，是保护西藏生态环境的基础，也是实现西藏经济社会可持续发展的基本要求[3]。

以某西藏改扩建公路工程为例，线路全长1 600 km，跨越3个市，12个县，根据不同路段道路改扩建要求，采用了二、三、四级公路标准，沿线设置桥梁380余座，涵洞近3 900道，养护工区13处，分段进行施工，工期为4 a。整条线路涉及高原温带半干旱季风气候和高原温带半湿润季风气候2个气候区，高原宽谷丘陵、高原湖盆平原、高山峡谷3种地貌类型，线路所经区域海拔高程在2 797～5 503 m，所经地区多年平均气温在-0.6℃～11.0℃，多年平均降水量在280.0～475.0 mm，多年平均风速在2.3～3.0 m/s。公路沿线分布三大生态系统：①湿润山地森林生态系统;②喜马拉雅北翼高原半干旱灌丛、草原生态系统;③高山草甸生态系统，项目区植被覆盖率约为20%～40%。依据线型工程的特点，在不同自然环境、地形因素等条件下，针对弃渣堆放位置、堆置方案、渣场汇水面积以及下游敏感点等方面存在的差异性，研究弃渣场水土保持防护措施设计，减少弃渣场水土流失量，改善因工程建设而发生变化的生态环境。

1 弃渣来源及去向

《中华人民共和国水土保持法》第二十八条规定：依法应当编制水土保持方案的生产建设项目，其生产建设活动中排弃的砂、石、土、矸石、尾矿、废渣等应当综合利用;不能综合利用，确需废弃的，应当堆放在水土保持方案确定的专门存放地，并采取措施保证不产生新的危害。

1.1 弃渣来源

工程为改扩建公路，弃渣主要来源于路基基础开挖用余方、路面拆除方、不良地质处理、桥梁基础开挖及围堰拆除、石料场及砂砾料场废弃料以及临时工程清除的硬化层。设计过程中充分考虑填、挖方平衡问题，采取横向、纵向调运方式，移挖作填，尽可能地减少工程弃方。

1.2 弃渣回填料场

根据地貌特点，高原湖盆平原以及部分高原宽谷丘陵地貌区的弃渣主要为路基不良地质及桥梁等基础开挖弃渣，无法利用，且分布较为分散。结合沿线设置的土料场，可将这部分弃渣回填于沿线开挖的土料场。此公路改扩建工程将弃渣回填了沿线26个土料场，可减少主体临时征占地面积，也可减少工程扰动面积，降低水土流失量。因土料场回填弃渣施工时序限制，需先将路基、桥梁等弃渣堆放于道路沿线设置的临时堆土场。土料场开挖完成后，根据弃渣来源及方量，明确各桩号段弃渣堆放料场，先将路基不良地质、桥梁基础开挖及拆除、施工生产生活区硬化层清除方运至土料场回填。平地料场开挖后为土坑的可直接回填;缓坡料场回填弃渣时，堆渣边坡应控制堆放坡度。弃渣回填后，再将土料场剥离的表土回填料场表面，平整后进行植被恢复。

1.3 弃渣场选择

在高山峡谷路段，路基挖方远大于填方，大部分挖方不能综合利用。根据GB 50433-2018《生产建设项目水土保持技术标准》中3.1.2条第三条，不能利用的应集中堆放在专门的存放地，需在项目沿线设置弃渣场进行弃渣堆放。选择弃渣场时，应结合相关规范及现场调查，与主体设计单位、环境影响评价单位以及当地政府部门和居民多方协商后确定。弃渣场的确定应符合GB 50433-2018中3.2.5条强制性条文的要求，严禁在对公共设施、基础设施、工业企业、居民点等重大影响的区域设置弃土（石、渣、灰、矸石、尾矿）场。同时，弃渣场的设置还应符合下列规定：涉及河道的应符合河流防洪规划和治导线的规定，不得设置在河道、湖泊和建成水库管理范围内;在山丘区宜选择荒沟、凹地、支毛沟，平原区宜选择凹地、荒地，风沙区宜避开风口;应充分利用取土（石、砂）场、废弃采坑、沉陷区等场地;应综合考虑弃土（石、渣、灰、矸石、尾矿）结束后的土地利用（GB 50433-2018中3.2.6条）。此公路改扩建工程主体设计在项目沿线设置了71处弃渣场，依据以上弃渣场选择及设置要求，经协商后取消了其中21处弃渣场，最终留用50处弃渣場进行弃渣堆放，包括平地型弃渣场22个，坡地型弃渣场27个以及沟道型弃渣场1个。

对于留用的50处弃渣场开展的现场调查及资料收集工作。弃渣场现场调查的内容应包括弃土（石、渣）场的布设位置、地形条件、容量、弃土（石、渣）量、占地面积、汇水面积，以及下游重要设施、居民点等（GB 50433-2018中4.2.1条中第三条，第五小条）。弃渣场调查深度应符合下列规定：弃土（石、渣、灰、矸石、尾矿）场应收集地形图和遥感影像资料，地形图比例尺不小于1∶10 000;地形图范围应满足弃土（石、渣、灰、矸石、尾矿）场汇水计算要求，并能反映下游地形地物情况;10万m3以上的弃土（石、渣、灰、矸石、尾矿）场应收集相关工程地质资料（GB 50433-2018中4.2.3条中第一条）。

现场调查及资料收集工作完成后，需对弃渣场的基本情况进行详尽地整理，以全面、准确地反映每个弃渣场的基本情况，包括了弃渣场“两图一表”，即卫星遥感图、比例尺不低于1∶10 000的地形图、弃渣场要素表。弃渣场要素表包括了弃渣场编号、位置、类型、占地面积、占地类型、渣场汇水面积、渣场最大容渣量（松方）、计划堆渣量（松方）、最大堆渣高度、堆渣方案、下游敏感因素、渣场失事的危害等情况[3]。

2 工程防护等级及设计标准

根据GB 51018-2014《水土保持工程设计规范》、GB 575-2012《水利水电工程水土保持技术规范》的要求，并参考GB 50201-2014《防洪标准》，确定弃渣场级别（表1）、拦挡工程建筑物级别（表2）、拦挡工程防洪标准（表3）等。

此公路改扩建工程在原有公路基础上进行扩建长度约占线路总长度的70.7%，利用现有公路段占线路总长度的18.4%，新建段公路长度约占线路总长的10.9%，弃渣总量相对较大，但弃渣分布较为零散，每个弃渣场的堆渣量均小于50万m3，最大堆渣高度小于20 m，且渣场周边人烟稀少，渣场失事对主体工程或环境造成的危害程度基本无影响，因此确定弃渣场等别均为5级，拦渣工程建筑物级别为5级，高山峡谷区弃渣场防洪标准重现期为20 a，高原宽谷丘陵区及高原湖盆平原区弃渣场为10 a。

弃渣场临时性拦挡工程防洪标准重现期取3～5 a，永久性截排水沟措施的排水设计标准采用3～5 a的5～10 min短历时设计暴雨。

生产建设项目植被恢复与建设工程级别，应根据生产建设项目所处的自然及人文环境、气候条件、立地条件、征地范围、绿化要求综合确定[4]。弃渣场属临时占地，区域内应执行3级标准。3级植被建设工程应根据生态保护和环境保护要求，按生态公益林绿化标准执行，降水量为250～400 mm的区域，应以灌草为主，降水量在250 mm以下的区域，应以封禁为主并辅以人工抚育。

3 水土保持工程设计

3.1 拦挡措施设计

此公路改扩建工程弃渣场分为平地型、坡地型和沟道型3类弃渣场。

（1）平地型弃渣场22个，将弃渣堆放在宽缓平地、河（沟）道两岸阶（平）地上，堆渣体底部高程高于弃渣场设防洪水位，渣脚全部不受洪水影响。平地型弃渣场的特点为地形起伏不大，堆渣体最大堆渣高度及平均堆渣高度相对较低，充分利用渣料的自身稳定性能来维持渣体稳定，确定合理的堆渣坡度，弃渣以土石渣为主，可放缓堆渣边坡坡度。挡渣墙根据地形条件、渣场面积等设置于弃渣场四周，挡渣墙顶设置马道，以增加挡墙稳定性。

（2）坡地型弃渣场27个，将弃渣堆放在缓坡地、河流或沟道两侧较高台地上，堆渣体底部高程高于河（沟）中弃渣场防洪水位。由于弃渣堆放后容易发生滑塌，因此当堆至在坡顶及斜坡面时，应考虑降低挡渣墙高度，当堆渣高度较陡时，应进行削坡处理。挡渣墙应保持与水流方向一致，避免截断沟谷和水流。同时，为降低挡墙后渣体内水位及地下水位高度，應在挡渣墙后设计排水系统。

（3）沟道型弃渣场1个，弃渣堆放于沟道内，堆渣体将沟道部分填埋。沟道型弃渣场沟口设置挡渣墙，堆渣高度相对较大，为保证渣体稳定和安全，应考虑削坡开级，对坡面进行框格护坡并每隔一定高度设置马道。

根据弃渣场所处位置的周边环境、渣场地质条件及堆渣体特点，弃渣场挡渣墙均采用重力式浆砌石挡渣墙，渣场级别为5级，拦挡建筑物级别为5级，按照GB 51018-2014《水土保持工程设计规范》、GB 575-2012《水利水电工程水土保持技术规范》的要求，挡渣墙的抗滑稳定安全系数允许值为1.20，抗倾覆稳定安全系数允许值为1.40，利用公式计算出各渣场在满足抗滑动和抗倾覆安全系数条件下的挡渣墙断面。墙体设置外径10 cm的PVC管排水孔，间距1.0 m，孔口设反滤料。弃渣场所在区域温差大，挡渣墙易受冻胀影响，沿长度方向每10 m设伸缩缝，缝宽2 cm，并填塞杉木条。

3.2 排水措施设计

弃渣场的排水措施一般有溢洪道、放水建筑物、截水沟、排水沟、排水顺接工程等[5]。根据此项目特殊的自然环境条件，区域内降水量相对较少，且弃渣场所在区域地形起伏不大，弃渣场排水措施可采用截水沟、排水沟相结合的方式进行布置。截水沟、排水沟在弃渣场排水措施中较为常见，是渣场排水系统的重要组成部分。急流槽上游连接截水沟，下游接入消力池或沉沙池，经消力池或沉沙池沉淀后，再由顺接排水沟接入附近沟渠或河道。同时，对于分级放坡的弃渣场，在渣场挡渣墙墙顶每隔5 m设置一级马道，马道内布置排水沟，与渣场周边排水沟相连接。渣顶面平整后，在渣面每隔30 m设置一排排水沟，与周边截排水沟连接。

在每个渣场排水措施出口处设置沉沙池，排水沟坡降较陡的渣场沉沙池可兼作消力池，同时完善顺接排水沟，将沉沙后的水流排至附近沟渠，防止再次引起冲刷，造成水土流失。

3.3 植物措施设计

公路改扩建工程长度较长，涉及了高原温带半干旱季风气候和高原温带半湿润季风气候2个气候区，同时公路沿线分布着三大生态系统：湿润山地森林生态系统，喜马拉雅北翼高原半干旱灌丛、草原生态系统，高山草甸生态系统，项目区植被覆盖率约为20%～40%。

公路工程完工后返還表土，根据原占地类型进行植被恢复，高原温带半湿润气候区高山峡谷区的弃渣场原占地类型为耕地的进行复耕，原占地类型为林地的，完工后渣顶种植乔木，坡面种植灌木，林下撒播草籽;高原温带半干旱气候区高原宽谷丘陵区和高山峡谷区，原占地类型为林地的，弃渣场完工后种植灌木，林下撒播草籽;高原湖盆平原区不占用林地，完工后撒播草籽恢复植被;海拔在4 300 m以上的弃渣场受环境条件限制，植物措施成活率非常低，不再采取植被恢复措施。

3.4 临时措施设计

在施工期，对于部分剥离了表土的弃渣场，利用弃渣场现有空地堆放表土，控制表土堆放高度，并采取表土临时防护措施。剥离的表土周边采取临时袋装土拦挡措施，表面苫盖防护网。一方面可减少降雨对临时堆放表土的冲刷;另一方面在部分风速较大的区域，可减少风蚀对松散表土的侵蚀作用。

4 结 语

西藏地区地广人稀，海拔高，气候寒冷干旱，自然条件较差，植被生长困难，公路工程为作为生产建设项目线型工程的代表，线路经过不同的气候带、地形地貌，海拔差异大，植被呈垂直分布明显，水土流失形式受环境条件影响呈现一种或几种侵蚀类型共同作用的特点。公路工程弃渣应优先考虑综合利用，如沿线城镇村庄建设利用、土料场开采坑回填等，不能利用的应集中堆放在专门的存放地，即弃渣场。公路工程弃渣场在布置及防护设计方面需综合考虑线路所经区域的自然环境条件、工程运输条件、地形条件、容量、汇水面积、侵蚀类型以及下游重要设施、居民点等，采取分段集中弃渣，并根据每个渣场的不同特点采取相应防护措施。弃渣场的布置及防护，作为生产建设项目水土保持工作的重点，也是西藏生态文明建设中的基本要求。

参考文献：

[1] 姜德文. 落实中央生态文明建设意见推进水土保持新发展[J]. 中国水土保持，2016（2）：1-5.

[2] 石劲松，易云飞. 西藏水土保持工作成效及展望[J]. 中国水土保持，2018（7）：7-9.

[3] 高宝林，周全.西藏公路的建设特点及水土保持设计思路[J].中国水土保持，2014（1）：31-33.

[4] 姜德文. 弃渣场的水土保持审查与管理[J]. 中国水土保持，2018（4）：4-7.

[5] 解刚，王向东，刘卉芳，等. 公路建设项目弃渣场排水措施探讨[J]. 中国水土保持，2014（10）：29-32.

（编辑：唐湘茜）

Discussion of site selection and protection measures design for spoil area of

highway engineering in Tibet

ZHENG Minjiao，GAO Baolin，XU Xin

（Hubei Provincial Water Resources and Hydropower Planning Survey and Design Institute， Wuhan 430078， China）

Abstract： Because of the special environment in Tibet， there are differences in site selection and protection measures design for spoil area of highway engineering. In the light of a highway engineering in Tibet， we analyze the source and the whereabouts of waste slag， comprehensive use of spoil， site selection and protection measures design for spoil area. According to the differences of climate， terrain， vegetation and environmental impact in the area， the waste slag shall be concentrated in sections， and the layout of waste slag yard and the optimization design of soil and water conservation measures shall be carried out according to local conditions. While the requirements of highway construction fully satisfied， strengthening waste slag layout and slag yard protection is the focus of soil and water conservation in production and construction activities， which can control the soil and water loss caused by production and construction activities， so as to achieve the goal of protecting and reasonably utilizing soil and water resources and improving the ecological environment.

Key words： site layout and protection measures for spoil area; soil and water resource; design of soil and water conservation measures; Tibet