山岭隧道洞渣在山西省的综合利用研究

魏平宽

(山西省公路局，山西 太原 030006)

这几年，随着山西交通事业蓬勃的发展，公路项目如雨后春笋，遍地开花，公路建设条件也越来越复杂，已经由平原微丘区转入山岭区。隧道作为山区公路最常见的构筑物，由于能缩短行车里程，提高交通便捷，数量急剧增加，长度记录也不断刷新。据统计，截止2013年年底，山西省已建成的高速公路隧道367 座，单洞路线里程497 km，相当于从太原经运城将隧道一直打到三门峡黄河边，极大的方便了车辆通行。然而修建隧道，免不了开挖，产生大量的洞渣，受目前施工工艺、组织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调配，污染环境，占用土地，浪费资源，对于山西这样一个80%的国土面积都是山区、自然生态环境脆弱的省份来说，带来的打击是巨大的，需要投入巨大的人力、财力、物力来解决环境问题，而且也是一个极其漫长的过程。这与交通行业倡导的“以科学发展观为指导，坚持以人为本，坚持人与自然相和谐，树立尊重自然、保护环境的理念”和“坚持可持续发展、树立节约资源的理念”相矛盾。因此，探索山岭隧道洞渣的综合利用是广大公路建设者必须要面对和解决的紧迫问题。

1 隧道洞渣利用现状

公路建设是一项复杂而艰巨的任务，涉及面广，专业门类比较多，设计中需要将不同专业分开设计，然后通过总体设计将各专业串联起来。表面上看，整个设计过程中考虑问题周到、缜密，设计也很完整。但实际上，就隧道设计而言，往往缺乏系统性考虑和整体性思考，没有统筹兼顾整个项目的建设特点和隧道前后工程类型及规模，使隧道建设脱离了整个项目建设体系，与其他工程衔接出现了很大的问题。对隧道范围内岩体物理力学参数的研究也只局限于围岩级别的划分，对隧道洞渣的综合利用缺少足够的重视，开挖出来的洞渣，作为弃方废弃掉，使一些完全可以利用的洞渣白白浪费掉，需要永久性征地，修建专门的隧道弃渣场。与之形成鲜明对比的是修建路基、路面、桥涵、防护、排水等工程消耗大量的砂石材料，需要从料场购买，通过运输到达施工现场，这种舍近求远的做法，既不科学、合理，也不经济，不但提高了施工单位的施工成本，降低了企业的生产利润，而且对建设单位来讲，需要花费更多的资金来保证项目的顺利实施。另外，项目实施中，有的施工单位，为了图省事方便，节省成本，本应堆放在弃渣场的洞渣，不按设计要求进行堆放，被随意的丢弃在隧道洞口附近，污染施工环境，挤占泄水通道，导致次生灾害发生，这些在山西乃至全国隧道建设中也是极其普遍的现象。

2 隧道洞渣危害

隧道洞渣数量依据隧道规模而变化，从几万立方米到几百万立方米不等。这么多的弃方，首先要解决堆放问题，如果得不到妥善的处置，乱倒乱弃，将会给生态环境带来沉重的负担和致命的打击，具体表现如下:

1)污染破坏环境，降低土地可使用性。隧道洞渣数量巨大，需要永久性占地修建专门的弃渣场，使土地丧失了原有的耕种和种植功能。隧道开挖出来的洞渣中50%以上为软石、次坚石、坚石，这些洞渣堆放在地层表面，取代了绿色植被覆盖，改变了原有的自然景观，恶化了周边环境，容易导致水土流失，加速土地沙化。有些施工单位，为了节约成本，不按设计要求堆放洞渣，乱倒乱弃，扩大了对环境的影响范围，这对自然条件和生态环境脆弱的中西部地区来说，无疑是雪上加霜，恢复原有植被将是一个漫长而艰难的过程。原地面表土经历了一个长年累月的演变过程，含有大量的腐殖物和微生物，能够为植被提供足够丰富的养料。隧道洞渣多埋深在原地面几十米至几百米以下，腐殖物和微生物有限，难以和其媲美，植物得不到足够的养分，成活率下降。生长环境的变化，使原本可以成活的植物适应不了环境的变化而死亡，植物种类减少，降低了土地的使用价值，短时间内也难以恢复到占用前的状态，中西部地区甚至可能因此导致土地沙化，成为不毛之地，严重影响土地的使用功能。

2)诱发地质灾害，形成次生灾害。弃渣场多选择在地势较低的山洼及沟谷地带，这里也是水流聚集和汇集的地方，弃渣场容量从几万立方米到几百万立方米不等，弃渣堆放通常七八米甚至十几米高。修建弃渣场改变了原有的排洪通道和条件，如果位置选择的不合理，缺少相关的防护和排水设计，排水系统不完善，洞渣不按要求堆放，暴雨季节很容易垮塌，造成泥石流，阻塞、污染河床，挤占压缩河道，减小了河道过水断面，抬高了洪水水位，加剧了水流流速，改变了河流原有水流走向，直接威胁周围构筑物的安全。2013年7 月，吕梁地区某在建高速公路就是因为此种原因造成了巨大的经济损失。

3 洞渣在山西公路建设中的综合利用

这几年，山西公路建设着眼于全局和长远发展，坚持可持续发展的理念，注重环境保护和资源节约。隧道施工中，可结合项目建设特点和洞渣的物理性质，本着物尽其用的原则，完全可以变废为宝。目前，洞渣的综合利用，在山西公路建设中，主要体现在以下几个方面:1)在路基工程中的应用。公路路基施工往往要调配大量的土石方，通常需要永久征地、设置专门的取土场来满足公路建设的需要。隧道洞渣，只要符合路基填料要求，通过简单的筛选，可作为路基填料加以利用。另外，对路基填筑材料要求较为苛刻的一些特殊地段的路基施工，比如湿软路基施工、冻土地区路基施工和结构物台背回填，洞渣中有大量的坚石、次坚石、石渣等优良的路基填筑材料，直接可以用于抛石挤淤、石方路基施工和台背回填。支挡防护、排水工程在整个公路建设中无论是规模还是造价上，所占的比重都比较高，而浆砌是这类工程采用的最主要的施工手段。洞渣中符合片石要求的石块，可以直接应用在坡面防护、挡墙、排水沟、截水沟、边沟等工程施工中。2)在路面、混凝土工程中的应用。公路上要用到碎石的地方很多，碎石消耗量也十分可观，从几万立方米到上百万立方米不等。无论是水泥混凝土路面还是沥青混凝土路面，从底基层到面层，每一层路面结构都要用到碎石。结构物混凝土更不用说，碎石是其重要的组成材料。长大隧道，围岩岩质较坚硬，岩体较完整，风化程度低，隧道围岩级别较好，以Ⅰ，Ⅱ级为主，且储量丰富，可设置专门的碎石加工场，通过筛分、清洗，按照路面、混凝土对碎石的具体要求，破碎加工成不同规格的碎石，洞渣完成了完美的蜕变，实现了可再生利用。3)在桥涵、隧道中的应用。各种不同结构形式的钢筋混凝土桥，不管是桥梁下部的桩基、墩台施工，还是上部的梁体浇筑、桥面系铺筑，哪一个施工环节都离不开碎石的身影;围岩坚硬的洞渣，经过简单的修整，加工成不同类别的石块，可用于修建施工涵、石拱桥;钢筋混凝土浇筑、涵底铺砌、台身、八字墙、一字墙的施工，到处都能看到洞渣的影子。洞渣在隧道自身上的应用，可分为洞外工程和洞内工程。洞外隧道排水系统、洞顶回填、洞门施工，可在洞渣中选择原材，加工成片石、块石，用于修筑。洞内支护体系中初期支护喷射混凝土和二次衬砌浇筑混凝土、仰拱片石混凝土回填、隧道洞内路面，以及电缆沟盖板制作等隧道附属设施，这些工程都需要消耗碎石，洞渣完全可以派上用场，既能节约造价，又能达到废物利用。4)在临时工程中的应用。修建的施工便道也要经常养护，洞渣是很好的便道养护材料，尤其是一些以石质为主的较破碎洞渣，除了可以填补坑槽外，更主要的是还能增加地面与轮胎之间的摩擦力，防止雨天运输施工物资的车辆打滑，发生意外，保证了施工的正常进行。临时修建的混凝土拌合站、水稳拌合场和沥青拌合场，场地需要硬化。石质类洞渣也可以在这些地方发挥作用，经过压路机碾压，完全可以满足场地硬化的要求。5)在城乡建设上的应用。山西为典型的黄土广泛覆盖的山地高原，内部起伏不平，河谷纵横，山多川少。目前，全省各地正积极开展城镇建设和新农村建设，而沟壑纵横的地形，成为制约经济发展的关键问题。隧道建设弃方量大，需要大面积的场地来堆放。建设单位可积极和当地有关部门进行沟通，将隧道弃渣场与当地规划结合起来，填平沟谷，造出一片平地，这不但解决了隧道弃渣问题，还为当地的城镇建设提供了更为广泛的空间。

4 结语

洞渣作为隧道施工中不可避免的副产品，处理不当，可能埋下隐患，后患无穷。合理调配洞渣，优化资源配置，做好洞渣的综合开发利用，使其最大化的发挥效益，真正做到变废为宝，这也符合国家节约型社会的具体要求。在今后的工作中，还需要结合建设项目特点，进一步做好洞渣使用规划，保证公路建设可持续发展。

［1］许宝瑞，班树春，郭秀峰.弃渣的综合利用及弃渣场水土保持方案的研究［J］.水利水电技术，2006，37(4):80-83.