煤矸石填筑高速公路路基效益分析

張文俊，冉德欽，陳 朋，劉廣波，王 琳

（山東省交通科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250031）

引言

近年來(lái)，我國(guó)高速公路路網(wǎng)建設(shè)發(fā)展已逐步完善，現(xiàn)今又迎來(lái)已建高速公路改擴(kuò)建工程的建設(shè)熱潮，路基填筑需要大量的土方資源，建設(shè)過(guò)程中土源緊張是制約工程建設(shè)的一大難題。針對(duì)取土問(wèn)題，將建筑廢渣、礦渣、煤矸石及其他工業(yè)廢渣等用于路基填筑的研究越來(lái)越多［1-2］。煤矸石是采煤過(guò)程和洗煤過(guò)程中排放的固體廢物，是一種在成煤過(guò)程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅(jiān)硬的巖石，包括巷道掘進(jìn)過(guò)程中的掘進(jìn)矸石、采掘過(guò)程中從頂板、底板及夾層里采出的矸石以及洗煤過(guò)程中挑出的洗矸石［3-4］。

1 工程概況

京滬高速公路萊蕪至臨沂（魯蘇界）段改擴(kuò)建工程施工一標(biāo)段起點(diǎn)位于濟(jì)南市萊蕪區(qū)鳳城街道馬龍崮村東南，京滬高速公路與G22青蘭高速和S29京滬高速交叉的萊蕪樞紐互通立交，向南經(jīng)萊蕪東樞紐互通立交和鋼城互通立交，路線全長(zhǎng)30.018 km。主線按雙向八車(chē)道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)改擴(kuò)建，設(shè)計(jì)速度為100 km/h，采用兩側(cè)拼寬方式擴(kuò)建路段的路基寬度為42.0 m，采用單側(cè)分離加寬方式擴(kuò)建路段新建一幅路基寬度20.75 m，利用既有公路改造一幅路基寬度20.75 m。

萊蕪地區(qū)傳統(tǒng)填料料源短缺，而項(xiàng)目填筑方量較大，見(jiàn)表1。

表1 路基主要工程量

調(diào)研發(fā)現(xiàn)萊蕪地區(qū)煤矸石料源充足，且當(dāng)?shù)孛喉肥綄?duì)萊蕪市容影響較大，礦區(qū)煤矸石山堆積嚴(yán)重且已充分燃燒。目前項(xiàng)目共計(jì)填筑煤矸石305 500 m3。 經(jīng)檢驗(yàn)，拼寬煤矸石路基施工質(zhì)量符合《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30—2015）和《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG / T 3610—2019）要求，壓實(shí)效果良好，新舊路基銜接效果、整體性好，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 經(jīng)濟(jì)效益分析

目前，已填筑煤矸石路基體積約為300 000 m3，據(jù)此計(jì)算使用煤矸石代替素土或3%石灰土每填筑300 000 m3路基經(jīng)濟(jì)效益。為簡(jiǎn)化計(jì)算，不考慮土的松方系數(shù)，煤矸石松鋪厚度稍大于素土，施工成本較素土路基低廉，在此均不計(jì)施工成本。

2.1 填筑素土路基成本

根據(jù)施工合同，普通素土的單價(jià)為26元/m3，運(yùn)費(fèi)1.3元/（m3·km），按照10 km運(yùn)距計(jì)算，則路基使用素土填筑所需要的成本為1 170萬(wàn)元。

2.2 填筑3%石灰土路基成本

根據(jù)施工合同，3%石灰土的單價(jià)為38元/m3，則路基使用3%石灰土填筑所需要的成本為1 530萬(wàn)元。

2.3 填筑煤矸石路基成本

因萊蕪地區(qū)煤矸石大量堆積，填筑路基所用煤矸石購(gòu)置費(fèi)為19元/m3，煤矸石就近取材，運(yùn)輸距離為5 km，運(yùn)價(jià)為1.3元/（m3·km），則路基使用煤矸石填筑所需要成本為1 170萬(wàn)元。

2.4 節(jié)約土地增加的收益

項(xiàng)目沿線處在農(nóng)田保護(hù)區(qū)內(nèi)，征地取土困難，采用煤矸石填筑路基將節(jié)約大量土地，節(jié)約的土地按每畝每年獲得收益1 000元計(jì)算，按照借土填方挖深4.5 m計(jì)算，則采用煤矸石填筑路基每年可增加土地收益10萬(wàn)元。

2.5 節(jié)約矸石山的維護(hù)費(fèi)用

為減輕對(duì)環(huán)境的影響，管理單位需要對(duì)矸石山采取注水、滅火、封漿等措施進(jìn)行處理，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年用于矸石山的維護(hù)費(fèi)用約0.1元/m3，項(xiàng)目消耗的煤矸石每年可節(jié)約矸石山維護(hù)費(fèi)用3萬(wàn)元。

2.6 減少污染增加的農(nóng)業(yè)收益

據(jù)相關(guān)資料，矸石山會(huì)對(duì)周?chē)霃? km內(nèi)的土壤造成嚴(yán)重污染，如果矸石山按照?qǐng)A形堆積， 300 000 m3煤矸石約可以堆起一個(gè)底面直徑為200 m， 高28 m的圓錐體，按照受污染土地每畝減產(chǎn)10%計(jì)算，消耗500 000 m3煤矸石每年可挽回農(nóng)作物減產(chǎn)損失56.5萬(wàn)元。

3 社會(huì)效益分析

煤矸石路基具有良好的使用性能，大量推廣可以提高煤矸石的使用率，減少煤矸石的堆存；將煤矸石封閉于路基中，可減少有害氣體排放，減少煤矸石對(duì)周邊環(huán)境污染，達(dá)到綠色施工的效果；國(guó)內(nèi)煤矸石料源豐富，可大量用于路基填筑，減少耕地破壞、土地占用，減少征地矛盾，有利于社會(huì)和諧。

4 結(jié)語(yǔ)

項(xiàng)目采用煤矸石代替素土填筑300 000 m3路基，工程建設(shè)費(fèi)用可節(jié)省405萬(wàn)元，如采用煤矸石代替3%石灰土填筑300 000 m3路基，工程建設(shè)費(fèi)用可節(jié)省765元，今后每年也將產(chǎn)生69.5萬(wàn)元的間接經(jīng)濟(jì)效益，而且也具有較高的社會(huì)效益。