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【摘要】文章總結了西部艱險山區(qū)的棄碴場種類和不同類型的棄碴場防護措施設計，其中防護措施包括工程防護措施及生態(tài)防護措施，同時，以敘永至畢節(jié)鐵路斑竹林隧道、下坪隧道及下坪車站站場棄碴場為工程案例，介紹了該棄碴場科學正確合理的棄碴方式，并提出了相應的棄碴建議，本文總結所得到的結果可以為類似隧道工程提供參考。

【關鍵詞】鐵路隧道;棄碴場;經(jīng)驗總結;工程實踐

隨著經(jīng)濟的超高速發(fā)展，各項基礎設施及大型工程如鐵路、公路、礦山等不斷被建設［1－2］。然而，一些工程的不合理施工卻對周圍生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了較大的破壞，而且，施工廢棄物的不正當處置甚至會危及到人民的生命財產(chǎn)安全。以川藏鐵路為例，全線隧道占比達到85%，出碴量巨大，目前川藏鐵路工作已進入攻堅期，受陡峻地形地貌、敏感生態(tài)環(huán)境、廣布不良地質、薄弱交通設施、惡劣氣候條件等影響，棄碴場選址及防護已成為工程師和設計人員們所關注的重點，鑒于川藏鐵路嚴峻復雜的地質環(huán)境，關于棄碴場的選址及安全性要求更為嚴格，但在實際施工中棄碴問題卻經(jīng)常被人所忽視，施工人員對于棄碴不予以足夠的重視，隨意選址進行棄擲。即使統(tǒng)一運往固定堆放場也沒有進行規(guī)范的堆放管理，這種只注重主體工程的建設，對生態(tài)環(huán)境的保護意識的缺失在工程建設中體現(xiàn)得尤為突出，也就為后續(xù)的水土保持及土地復墾等生態(tài)修復工作造成困難甚至埋下安全隱患［3－6］。經(jīng)過多年關于生態(tài)修復基礎理論的研究，國內外專家學者己經(jīng)有了成果，提出理論如下:不利干擾是造成生態(tài)系統(tǒng)退化的主要原因，包括自然干擾和人為干擾兩大類［7－8］。生態(tài)系統(tǒng)的退化程度由不利干擾的頻率和強度決定。因此，生態(tài)修復首先需要做的就是消除和減輕不利干擾的影響。生態(tài)系統(tǒng)退化包括荒地、廢棄耕地、荒漠、樹木采伐跡地、廢礦地等。修復自然生態(tài)時又可分別為自然修復和人工修復。不同的修復條件所產(chǎn)生的修復過程具有不同的差異。生態(tài)自我修復時，最開始的條件是根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)演替過程所確定的［9－12］。

1鐵路棄碴場類型

在艱險的山區(qū)，鐵路選線由于受到地形和地質條件的限制，因此在線路總長中，隧道占比較高，通常達到50%以上，外加填挖方地段的開工時間不同步、棄碴材料質量、運距等諸多因素的影響，要控制工程的土石方填挖平衡具有一定的難度，這使得施工時產(chǎn)生大量棄碴。因此如何因地制宜的選擇棄碴場尤為重要，一般山區(qū)鐵路的棄碴場有以下幾種:(1)大型集中棄碴場。綜合考慮沿線鐵路工程的工程特點，在隧道分布較集中的段落，選取合適的位置進行集中棄碴。(2)坡地型棄碴場。坡地型棄碴場的位置通常位于溝道兩側地勢較高的臺地或者緩坡地上。該種類型的棄碴場布置防護措施的關鍵主要是控制好碴場自身的穩(wěn)定性和排除水的因素對碴場的干擾。在棄碴的坡腳需要設置擋碴墻或者其他種類的護腳護坡措施。碴體周圍如果需要匯水，還要再布置截排水溝。棄碴場頂部可以種植植物，在碴場的坡面也可以優(yōu)先考慮種植植物來進行防護。(3)溝道型棄碴場。溝道型棄碴場的位置一般選擇在山間不發(fā)育的支溝源頭，同時支溝的溝底緩和，在溝道的下游沒有重要的建筑物及構筑物等。(4)攔溝型棄碴場。由于山區(qū)地形險峻、行車運輸?shù)葪l件不便利，如果沒有明顯合適的棄碴場位置，通常把施工后的廢碴直接棄置于溝道的中間位置，即所謂的攔溝型棄碴場。對于水量較大的溝道，在采用占用溝道來棄碴時，可采用泄水洞將碴場上游來水引至碴場下游，該措施既克服了水流通道問題，又克服了廢碴穩(wěn)定性問題。(5)填凹型棄碴場。與線路所屬的行政管理等部門密切聯(lián)系，征得相關部門的意見，結合地方的規(guī)劃建設，可以把施工后的廢碴用于城市規(guī)劃建設中所需要的土地平整以及取土、石、沙等建筑材料之后所留下的廢置凹坑地的回填，用廢棄的棄碴填方增加土地，既處理了棄碴，又減少對現(xiàn)有土地資源的使用。

2棄碴場防護措施設計

2．1工程防護措施

2．1．1擋碴墻

擋碴墻一般適用于地勢相對較緩、棄碴量不大的碴場擋護;墻高一般為2～8m，擋碴墻基礎趾部一般埋入基巖1m深度，在擋碴墻墻背鋪設砂礫石反濾層，墻身設泄水管，如圖1所示。

2．1．2攔碴壩

攔碴壩一般適用于棄碴量大、用于攔河、攔溝設壩，壩體背后棄碴浸水及用于坡地設壩。壩體上設有泄水孔及導流洞，壩體基底采用鋼軌樁防護，壩體前方設有消能池(圖2)。

2．1．3樁間墻

樁間墻一般適用于棄碴量較大，擋護工程基礎較差的棄碴場，如圖3所示。

2．1．4石籠擋墻

石籠通常適用于較平坦的河灘地或承載力較低的平坦耕地，棄碴時要求碴場頂面棄一層厚約1m的易風化棄碴。石籠擋碴墻由涂塑熱鍍鋅低碳鋼絲網(wǎng)箱內裝塊石疊砌而成，網(wǎng)箱上表面應保持平整，并盡力降低空隙率。石籠碼砌應交錯碼放，如圖4所示。

2．2生態(tài)防護措施

棄土場的場坪在生態(tài)防護時可以撒播灌木種子，以種植綠化的方式進行防護，除灌木種子外還可種植其他具有經(jīng)濟價值的作物，如圖5所示;棄碴場的場坪在生態(tài)防護時可以先用適合種植的土壤鋪平，再在土壤上撒播草籽進行防護，如圖6所示。在邊坡生態(tài)防護時，棄土場邊坡也可采用撒播灌木種子的方式進行綠化防護，同樣的，棄碴場邊坡采用攤鋪種植土后再撒播草籽的方式進行防護。

3工程案例

分析敘永至畢節(jié)鐵路斑竹林隧道、下坪隧道及下坪車站站場棄碴場，總容碴量約為70×104m3，碴場占地約5．267ha。碴場位于D2K221+100里程自然沖溝內，為防止地表水直沖碴場，造成碴土流失，形成地質次生災害，設置引水洞將自然沖溝水流改道繞過碴場范圍，并引流至沖溝下游，引水洞長為480m。

3．1改溝、棄碴施工

(1)進場，施工場地平整，引水洞下游施作洞口防護工程。棄碴場兩側施作天溝。(2)在棄碴場內下游施作臨時擋碴墻，并將隧道棄碴及引水洞棄碴棄置在擋碴墻后側。(3)引水洞貫通后，改溝，將自然溝水引入引水洞。(4)施工棄碴場上游攔碴擋水壩，封堵自然溝，施作攔碴擋水壩與引水洞上游洞口結合部位。同時設置急流槽，延緩自然水通過引水洞的速度。(5)施工碴場下游攔碴壩，分層碾壓密實。(6)按設計要求棄碴到設計高程。(7)施作洞頂排水溝，并將排水溝分別與各隧道洞口天溝銜接，形成完整的碴場天溝排水系統(tǒng)。(8)為保證攔河壩達到截流攔蓄的效果，地表水不向攔河壩下游碴場擴散，攔河壩兩側鋪設防滲土工膜。

3．2棄碴場設計內容

(1)為確保碴場的穩(wěn)定，棄碴應分層進行，分層厚度不大于1m，并碾壓密實，壓實度k≥0．9，棄碴填筑邊坡不得陡于1∶1．5，平臺寬度20m，分段高度不大于8m。(2)棄碴場坡腳設置C25混凝土攔碴壩，攔碴壩底設兩排鋼軌樁，梅花型布置。在攔碴壩前設置消能池，在壩內設置導流洞進行導流。(3)碴頂邊緣自然坡體上設截水天溝，作為碴場的排水系統(tǒng)。(4)在碴場頂面做成縱向3‰的排水坡，橫向3‰排水坡排入碴場頂面中心溝。在棄碴底部鋪設盲溝。(5)棄碴前必須完成擋碴墻、消能池、下游自然溝的清理鋪砌、排水溝、盲溝等工程的修建。(6)隧道棄碴體積大，地面橫坡相對較陡，為確保棄碴及下坪站路基整體穩(wěn)定，設置兩排抗滑樁。(7)為避免棄碴填筑及壓實過程使抗滑樁發(fā)生較大位移，抗滑樁施工完成后再棄碴。(8)棄碴必須由上游向下游逐步推進棄置，已棄碴體頂面應留出排水通道，待棄碴壓實后再施做泄洪槽。(9)為了方便在碴場頂部種植綠化進行防護，在棄置廢碴前要將碴場地表所覆蓋的土體進行剝離并存放到某一固定位置，待棄碴完成并對碴場頂面進行平整后，將該覆土置于棄碴表面(厚度不小于0．4m)，并對碴頂面及坡面進行綠化。(10)棄碴前必須完成攔碴壩、下游自然溝的鋪砌、排水溝、盲溝等工程的修建。

4結論與建議

總結以往棄碴場的設計及施工過程中出現(xiàn)的問題，目前棄碴場設計工作依然采用傳統(tǒng)思路，對設計流程沒有系統(tǒng)性統(tǒng)籌規(guī)劃，設計各環(huán)節(jié)之間聯(lián)系不緊密，設計文件較為碎片化，導致部分棄碴場存在選址不盡合理。同時，個別施工單位環(huán)境保護及安全意識不強，不遵從設計要求，隨意進行棄碴，出現(xiàn)堆碴形式不合理、防護體系不完善、生態(tài)恢復措施不到位等問題，出現(xiàn)不少環(huán)保及安全隱患，甚至產(chǎn)生次生災害。在讓綠水青山變成金山銀山的頂層設計的理念下，希望能夠引起各參建單位的重視，真正做到從設計源頭就做好棄碴工作。

作者：廖雄 單位：中鐵二院工程集團有限責任公司