山嶺隧道洞渣在山西省的綜合利用研究

魏平寬

(山西省公路局，山西 太原 030006)

這幾年，隨著山西交通事業(yè)蓬勃的發(fā)展，公路項目如雨后春筍，遍地開花，公路建設(shè)條件也越來越復(fù)雜，已經(jīng)由平原微丘區(qū)轉(zhuǎn)入山嶺區(qū)。隧道作為山區(qū)公路最常見的構(gòu)筑物，由于能縮短行車?yán)锍?，提高交通便捷，?shù)量急劇增加，長度記錄也不斷刷新。據(jù)統(tǒng)計，截止2013年年底，山西省已建成的高速公路隧道367 座，單洞路線里程497 km，相當(dāng)于從太原經(jīng)運城將隧道一直打到三門峽黃河邊，極大的方便了車輛通行。然而修建隧道，免不了開挖，產(chǎn)生大量的洞渣，受目前施工工藝、組織管理等方面的原因限制，隧道洞渣往往得不到很好的利用和調(diào)配，污染環(huán)境，占用土地，浪費資源，對于山西這樣一個80%的國土面積都是山區(qū)、自然生態(tài)環(huán)境脆弱的省份來說，帶來的打擊是巨大的，需要投入巨大的人力、財力、物力來解決環(huán)境問題，而且也是一個極其漫長的過程。這與交通行業(yè)倡導(dǎo)的“以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，堅持以人為本，堅持人與自然相和諧，樹立尊重自然、保護(hù)環(huán)境的理念”和“堅持可持續(xù)發(fā)展、樹立節(jié)約資源的理念”相矛盾。因此，探索山嶺隧道洞渣的綜合利用是廣大公路建設(shè)者必須要面對和解決的緊迫問題。

1 隧道洞渣利用現(xiàn)狀

公路建設(shè)是一項復(fù)雜而艱巨的任務(wù)，涉及面廣，專業(yè)門類比較多，設(shè)計中需要將不同專業(yè)分開設(shè)計，然后通過總體設(shè)計將各專業(yè)串聯(lián)起來。表面上看，整個設(shè)計過程中考慮問題周到、縝密，設(shè)計也很完整。但實際上，就隧道設(shè)計而言，往往缺乏系統(tǒng)性考慮和整體性思考，沒有統(tǒng)籌兼顧整個項目的建設(shè)特點和隧道前后工程類型及規(guī)模，使隧道建設(shè)脫離了整個項目建設(shè)體系，與其他工程銜接出現(xiàn)了很大的問題。對隧道范圍內(nèi)巖體物理力學(xué)參數(shù)的研究也只局限于圍巖級別的劃分，對隧道洞渣的綜合利用缺少足夠的重視，開挖出來的洞渣，作為棄方廢棄掉，使一些完全可以利用的洞渣白白浪費掉，需要永久性征地，修建專門的隧道棄渣場。與之形成鮮明對比的是修建路基、路面、橋涵、防護(hù)、排水等工程消耗大量的砂石材料，需要從料場購買，通過運輸?shù)竭_(dá)施工現(xiàn)場，這種舍近求遠(yuǎn)的做法，既不科學(xué)、合理，也不經(jīng)濟(jì)，不但提高了施工單位的施工成本，降低了企業(yè)的生產(chǎn)利潤，而且對建設(shè)單位來講，需要花費更多的資金來保證項目的順利實施。另外，項目實施中，有的施工單位，為了圖省事方便，節(jié)省成本，本應(yīng)堆放在棄渣場的洞渣，不按設(shè)計要求進(jìn)行堆放，被隨意的丟棄在隧道洞口附近，污染施工環(huán)境，擠占泄水通道，導(dǎo)致次生災(zāi)害發(fā)生，這些在山西乃至全國隧道建設(shè)中也是極其普遍的現(xiàn)象。

2 隧道洞渣危害

隧道洞渣數(shù)量依據(jù)隧道規(guī)模而變化，從幾萬立方米到幾百萬立方米不等。這么多的棄方，首先要解決堆放問題，如果得不到妥善的處置，亂倒亂棄，將會給生態(tài)環(huán)境帶來沉重的負(fù)擔(dān)和致命的打擊，具體表現(xiàn)如下:

1)污染破壞環(huán)境，降低土地可使用性。隧道洞渣數(shù)量巨大，需要永久性占地修建專門的棄渣場，使土地喪失了原有的耕種和種植功能。隧道開挖出來的洞渣中50%以上為軟石、次堅石、堅石，這些洞渣堆放在地層表面，取代了綠色植被覆蓋，改變了原有的自然景觀，惡化了周邊環(huán)境，容易導(dǎo)致水土流失，加速土地沙化。有些施工單位，為了節(jié)約成本，不按設(shè)計要求堆放洞渣，亂倒亂棄，擴(kuò)大了對環(huán)境的影響范圍，這對自然條件和生態(tài)環(huán)境脆弱的中西部地區(qū)來說，無疑是雪上加霜，恢復(fù)原有植被將是一個漫長而艱難的過程。原地面表土經(jīng)歷了一個長年累月的演變過程，含有大量的腐殖物和微生物，能夠為植被提供足夠豐富的養(yǎng)料。隧道洞渣多埋深在原地面幾十米至幾百米以下，腐殖物和微生物有限，難以和其媲美，植物得不到足夠的養(yǎng)分，成活率下降。生長環(huán)境的變化，使原本可以成活的植物適應(yīng)不了環(huán)境的變化而死亡，植物種類減少，降低了土地的使用價值，短時間內(nèi)也難以恢復(fù)到占用前的狀態(tài)，中西部地區(qū)甚至可能因此導(dǎo)致土地沙化，成為不毛之地，嚴(yán)重影響土地的使用功能。

2)誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，形成次生災(zāi)害。棄渣場多選擇在地勢較低的山洼及溝谷地帶，這里也是水流聚集和匯集的地方，棄渣場容量從幾萬立方米到幾百萬立方米不等，棄渣堆放通常七八米甚至十幾米高。修建棄渣場改變了原有的排洪通道和條件，如果位置選擇的不合理，缺少相關(guān)的防護(hù)和排水設(shè)計，排水系統(tǒng)不完善，洞渣不按要求堆放，暴雨季節(jié)很容易垮塌，造成泥石流，阻塞、污染河床，擠占壓縮河道，減小了河道過水?dāng)嗝妫Ц吡撕樗?，加劇了水流流速，改變了河流原有水流走向，直接威脅周圍構(gòu)筑物的安全。2013年7 月，呂梁地區(qū)某在建高速公路就是因為此種原因造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

3 洞渣在山西公路建設(shè)中的綜合利用

這幾年，山西公路建設(shè)著眼于全局和長遠(yuǎn)發(fā)展，堅持可持續(xù)發(fā)展的理念，注重環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約。隧道施工中，可結(jié)合項目建設(shè)特點和洞渣的物理性質(zhì)，本著物盡其用的原則，完全可以變廢為寶。目前，洞渣的綜合利用，在山西公路建設(shè)中，主要體現(xiàn)在以下幾個方面:1)在路基工程中的應(yīng)用。公路路基施工往往要調(diào)配大量的土石方，通常需要永久征地、設(shè)置專門的取土場來滿足公路建設(shè)的需要。隧道洞渣，只要符合路基填料要求，通過簡單的篩選，可作為路基填料加以利用。另外，對路基填筑材料要求較為苛刻的一些特殊地段的路基施工，比如濕軟路基施工、凍土地區(qū)路基施工和結(jié)構(gòu)物臺背回填，洞渣中有大量的堅石、次堅石、石渣等優(yōu)良的路基填筑材料，直接可以用于拋石擠淤、石方路基施工和臺背回填。支擋防護(hù)、排水工程在整個公路建設(shè)中無論是規(guī)模還是造價上，所占的比重都比較高，而漿砌是這類工程采用的最主要的施工手段。洞渣中符合片石要求的石塊，可以直接應(yīng)用在坡面防護(hù)、擋墻、排水溝、截水溝、邊溝等工程施工中。2)在路面、混凝土工程中的應(yīng)用。公路上要用到碎石的地方很多，碎石消耗量也十分可觀，從幾萬立方米到上百萬立方米不等。無論是水泥混凝土路面還是瀝青混凝土路面，從底基層到面層，每一層路面結(jié)構(gòu)都要用到碎石。結(jié)構(gòu)物混凝土更不用說，碎石是其重要的組成材料。長大隧道，圍巖巖質(zhì)較堅硬，巖體較完整，風(fēng)化程度低，隧道圍巖級別較好，以Ⅰ，Ⅱ級為主，且儲量豐富，可設(shè)置專門的碎石加工場，通過篩分、清洗，按照路面、混凝土對碎石的具體要求，破碎加工成不同規(guī)格的碎石，洞渣完成了完美的蛻變，實現(xiàn)了可再生利用。3)在橋涵、隧道中的應(yīng)用。各種不同結(jié)構(gòu)形式的鋼筋混凝土橋，不管是橋梁下部的樁基、墩臺施工，還是上部的梁體澆筑、橋面系鋪筑，哪一個施工環(huán)節(jié)都離不開碎石的身影;圍巖堅硬的洞渣，經(jīng)過簡單的修整，加工成不同類別的石塊，可用于修建施工涵、石拱橋;鋼筋混凝土澆筑、涵底鋪砌、臺身、八字墻、一字墻的施工，到處都能看到洞渣的影子。洞渣在隧道自身上的應(yīng)用，可分為洞外工程和洞內(nèi)工程。洞外隧道排水系統(tǒng)、洞頂回填、洞門施工，可在洞渣中選擇原材，加工成片石、塊石，用于修筑。洞內(nèi)支護(hù)體系中初期支護(hù)噴射混凝土和二次襯砌澆筑混凝土、仰拱片石混凝土回填、隧道洞內(nèi)路面，以及電纜溝蓋板制作等隧道附屬設(shè)施，這些工程都需要消耗碎石，洞渣完全可以派上用場，既能節(jié)約造價，又能達(dá)到廢物利用。4)在臨時工程中的應(yīng)用。修建的施工便道也要經(jīng)常養(yǎng)護(hù)，洞渣是很好的便道養(yǎng)護(hù)材料，尤其是一些以石質(zhì)為主的較破碎洞渣，除了可以填補(bǔ)坑槽外，更主要的是還能增加地面與輪胎之間的摩擦力，防止雨天運輸施工物資的車輛打滑，發(fā)生意外，保證了施工的正常進(jìn)行。臨時修建的混凝土拌合站、水穩(wěn)拌合場和瀝青拌合場，場地需要硬化。石質(zhì)類洞渣也可以在這些地方發(fā)揮作用，經(jīng)過壓路機(jī)碾壓，完全可以滿足場地硬化的要求。5)在城鄉(xiāng)建設(shè)上的應(yīng)用。山西為典型的黃土廣泛覆蓋的山地高原，內(nèi)部起伏不平，河谷縱橫，山多川少。目前，全省各地正積極開展城鎮(zhèn)建設(shè)和新農(nóng)村建設(shè)，而溝壑縱橫的地形，成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵問題。隧道建設(shè)棄方量大，需要大面積的場地來堆放。建設(shè)單位可積極和當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門進(jìn)行溝通，將隧道棄渣場與當(dāng)?shù)匾?guī)劃結(jié)合起來，填平溝谷，造出一片平地，這不但解決了隧道棄渣問題，還為當(dāng)?shù)氐某擎?zhèn)建設(shè)提供了更為廣泛的空間。

4 結(jié)語

洞渣作為隧道施工中不可避免的副產(chǎn)品，處理不當(dāng)，可能埋下隱患，后患無窮。合理調(diào)配洞渣，優(yōu)化資源配置，做好洞渣的綜合開發(fā)利用，使其最大化的發(fā)揮效益，真正做到變廢為寶，這也符合國家節(jié)約型社會的具體要求。在今后的工作中，還需要結(jié)合建設(shè)項目特點，進(jìn)一步做好洞渣使用規(guī)劃，保證公路建設(shè)可持續(xù)發(fā)展。

［1］許寶瑞，班樹春，郭秀峰.棄渣的綜合利用及棄渣場水土保持方案的研究［J］.水利水電技術(shù)，2006，37(4):80-83.