高速公路弃渣场变更与水土保持探讨

2022-10-13闫建梅郭天雷司益清

三峡生态环境监测 2022年3期

张怡，刘成，闫建梅，郭天雷，司益清

（1.长江水利委员会长江科学院重庆分院，重庆 400026；2.重庆市水利电力建筑勘测设计研究院有限公司重庆 401120）

近年来，我国高速公路正处在发展扩张期，其伴随的水土流失问题也较为严重，特别是高速公路弃渣场对水土保持和生态环境造成的一些负面影响。随着工程建设增加，大量弃渣产生，对弃渣场选择及设计提出了严格的要求[1]。弃渣须在指定的位置集中堆放，弃渣场应修建完善的挡渣、截排水设施，防止水土流失，减小对生态环境及社会环境造成危害[2]。修建高速公路，由于地形起伏较大，路线较长，桥隧比例较高，往往导致弃渣量大[3]。在实际堆置大量弃渣时，弃渣场位置常常发生变更，究其原因多为前期选址不合理，所以合理规划设计弃渣场的位置，不仅可以降低后期弃渣场变更成本，而且可以减轻对生态环境的破坏，节约水土流失治理费用，节省投资。这就要求在确定弃渣场位置的时候，不能只考虑单一因素，而要从多角度、多方面去论证弃渣场位置的合理性和准确性；不能仅在地形图上确定堆放弃渣场地，而应该实际勘查，了解周边实际情况后确定。

深圳市光明新区红坳渣土受纳场“12·20”特别重大生产安全责任事故给了我们深刻教训。2015年12月20日，红坳渣土受纳场顶部作业平台出现裂缝，宽约40 cm，长几十米。裂缝越来越大，渣土开始滑动，滑出后，呈扇形继续向前滑移700多米。滑坡体推倒并掩埋了红坳村柳溪、德吉程工业园内33栋建筑物，造成百余人伤亡。12月24日，习近平总书记在中央政治局常委会会议上强调：血的教训警示我们，公共安全绝非小事，必须坚定不移保障安全发展，狠抓安全生产责任制落实。历史经验表明，弃渣场选址不合理，截排水措施设置不恰当，在一定条件下会对人民生活安全和生态环境造成巨大的威胁。弃渣场发生变更后，往往未能得到建设单位、监理单位和施工单位的及时重视，导致出现先弃后拦的情况。弃渣场水土保持专项变更设计滞后，影响水土保持措施防治效果，进而加大弃渣场对生态环境的潜在危险[4]。弃渣场由于所处地理位置的特殊性、复杂性，受侵蚀类型多，其不同部位分别存在面蚀、溅蚀、沟蚀、滑坡等侵蚀[5]，产生水土流失量大，对生态环境产生一定的危害，因此，做好弃渣场的水土流失预防工作极为重要。

1 研究区概况

兰海国家高速公路遵义至贵阳段公路扩容工程起于遵义市绕城高速的青山枢纽处，止于贵阳绕城高速的下坝枢纽处，将贵阳、遵义以及贵阳市重要的卫星城——开阳串接起来，形成新的高速公路通道。遵贵扩容工程青山至李资段采用双向六车道高速公路标准，设计车速100 km/h，整体式路基宽33.5 m，分离式路基宽16.75 m，主线长约118.211 km，主线设桥梁98座，隧道7座，桥隧比30.69%。天桥20座，涵洞、通道共279道，服务区2处（乌江服务区、开阳服务区），停车区2处（永温停车区、柿花寨停车区），分别在喇叭、龙坪、尚嵇、楠木渡、永温、开阳、禾丰、羊昌、水田设收费站共9处，全段设互通式立交11处（含青山枢纽和羊昌枢纽）。本研究以兰海国家高速公路遵义至贵阳段公路扩容工程为例，对高速公路弃渣场的特点、选址依据和变更原因进行了深入讨论，以期为弃渣场选址和变更提供理论和实际依据。遵贵高速公路水土流失特点见表1。

表1 遵贵高速公路水土流失特点Table 1 The soil and water loss features of Zunyi-Guiyang expressway

2 弃渣场变更原因

山区高速公路修建过程中，由于地形复杂、设计标准高等原因，常导致弃渣量巨大，对环保、工期、施工安全等有较大影响。有的设计由于对选址与设计原则把握不当，往往在施工阶段不得不进行变更，造成人力、物力的浪费，甚至埋下安全隐患[6]。高速公路弃渣场的选择和土石方数量的大小、施工地点和施工方法有关[7]。施工单位应做好设计复核相关工作[8]，如应在实际弃渣前，对弃渣场的位置和设计进行复核，如有问题应及时向建设单位和设计单位提出并进行变更。往往在实际复核时，由于后期不可预知的原因而导致弃渣场立地条件与工程可行性阶段不一致，从而导致弃渣场位置不得不发生变更。以兰海国家高速公路遵义至贵阳段公路扩容工程为例，方案批复的弃渣场35个，弃渣量6.560 8×106m3；变更后的弃渣场71个，弃渣量1.362 8×107m3，弃渣位置全部变化且部分新增。经过现场调查，弃渣场主要选择沟道、缓坡地为弃渣点，通过对现场及相关资料的调查了解到弃渣场变更原因主要如下：（1）影响主体工程施工进度；（2）弃渣场选取地点存在安全隐患；（3）弃渣场便道不方便通行或不满足运输条件；（4）弃渣场征地困难。弃渣场的变更和新增详见表2和表3。

表2 弃渣场位置变更原因Table 2 The reason of waste disposal area location change

表3 新增弃渣场原因Table 3 The reason of add new waste disposal

3 提高弃渣场选址正确率

水土保持是弃渣场选址和变更的重要考虑因素。根据《开发建设项目水土保持技术规范》（GB 50433—2008）和《水土保持工程设计规范》（GB 51018—2014），弃渣场选址应根据弃渣场容量、占地类型与面积、弃渣运距及道路建设、弃渣组成及排放方式、防护整治工程量及弃渣场后期利用等情况，经综合分析后确定。合理规划设计弃渣场的位置需要首先了解弃渣组成及其特点。有关专家学者对此做了研究。结果表明，组成弃渣场的弃渣粒径对其稳定性有一定的影响。大粒径为主时，弃渣稳定性较差；小粒径为主时，在遇暴雨时，弃渣易导致泥石流[8]。从土壤侵蚀特征角度来说，弃渣年限影响弃渣的侵蚀特征[9]。王侨等[10]认为弃渣由于原状土壤结构遭到破坏，密度和内摩擦角及土体凝聚力减小，导致土壤可蚀性增大，水土流失加重。有研究表明[11]，高速公路弃渣松散系数一般为1.2～1.4，一旦遇暴雨，渣场破面发生严重冲刷，极易发生严重的土壤侵蚀，在降雨和重力作用下，极易发生泥石流和滑坡现象。

为减小弃渣场发生变更的可能性，减小对生态环境的危害程度，从工程可研究阶段针对弃渣场的选址就要严谨，严格按照理论和实际勘查相结合的原则进行选址。具体过程如下：收集高速公路两侧一定范围内的地形图及遥感影像，图幅范围在公路两侧10 km之内，拼接一定范围的地形图与遥感影像，以地标物为参照吻合，生成主体线路，然后通过人机交互解译，初步确定弃渣场的位置和规模，继而确定弃渣场的行政区属，最后根据图上确定的弃渣场位置，进行现场勘查验证，进行地形和土地利用的核实，对于现场调查不适宜弃渣的弃渣场予以否定[12]。在确定弃渣场位置后，渣场的水土保持防治措施体系也要严格按照不同类型弃渣场防治等级进行设计，同时应该加强与当地政府交流，确定弃渣场附近规划，征求多方意见，进行水土保持措施体系设计。

相关水行政主管部门高度重视弃渣场选址、防治措施体系等一系列问题，分析弃渣场选址合理性时，应参考“两图一表”[13]，两图即卫星遥感图、不低于1∶10 000的地形图，一表即弃渣场选址要素表。要素主要包括渣场编号、位置（地理位置、行政位置）、类型（沟道型、临河型、坡地型、平地型）、占地面积、汇水面积、堆置方案、下游公共设施情况，居民点情况、危害等级（严重、较严重、不严重、较轻、无危害）等。

4 弃渣场水土保持措施

要做好弃渣场区的水土保持，除了对渣场的选址进行合理性分析，还要确定渣场级别及其防护工程排导等级和标准，对弃渣场水土保持措施体系复核，最后对弃渣场设计计算复核（包括堆渣体稳定性复核、挡墙稳定性复核、弃渣场截排水措施合理性复核计算），每一环节都要严谨复核确定。本文选取了3个弃渣场，针对实际情况进行弃渣场水土保持措施说明，见表4。

表4 弃渣场水土保持措施情况表Table 4 The measures of soil and water conservation for waste disposal area

针对具体的弃渣场，根据弃渣场不同的堆渣高度，其弃渣场挡渣墙应设计不同尺寸，截排水沟依据不同地貌类型汇水面积不一样，应设计不同尺寸以确保其截排水正常。加强对弃渣场的管护，特别是在雨季加强巡视，确保弃渣场的安全稳定，同时对弃渣场植被恢复效果较差的地方进行补植补种。对弃渣场采取拦、挡、排及植被恢复为一体的基本综合防治措施，但弃渣场的布设不能一味地简单追求高标准，简单照搬主体工程设计。弃渣场的措施布设应该在充分参考主体设计的同时，因地制宜，结合弃渣场水土流失特点，合理布设措施，做到真正地、最大限度地减小弃渣场的水土流失[14]。对于松散的弃渣堆土，还应该分层碾压，因为在分层压实后，可使弃土结构紧密，使其在遇水力侵蚀时，被降雨溅蚀而分散的颗粒减少，可增强其抗侵蚀能力，减少水土流失。反之，如果将弃渣场自然堆弃，不进行碾压，将形成裸露的松散边坡，一旦遇降雨，将极易发生面蚀和沟蚀，产生严重的水土流失，对周边环境造成严重的威胁[15]。