论隧洞弃渣场生态环境保护及综合利用

李占东，徐成良

(辽宁省东水西调工程建设局，辽宁 沈阳110000)

大伙房水库输水工程位于辽宁省东部桓仁县和新宾县境内，主要由进口建筑物、输水隧洞和出口建筑物组成。输水隧洞全长85.3 km，采用TBM(隧洞掘进机)施工为主、钻爆法为辅的联合施工方法，主体工程2003年6月开工，2008年12月竣工。

大伙房水库输水工程战线长，开挖石方量巨大，弃渣总量为828万 m3，共设置弃渣场17处，永久占地面积为2 634亩。对隧洞弃渣问题进行分析研究，有利于生态环境保护。

1 隧洞弃渣对环境影响分析

工程建设对环境的影响主要是施工期的“三废一声”(注:“三废一声”指废水，废气，废渣，噪声)。经分析，本隧洞工程排出废水量，与废气和噪声对环境的影响一样都是有限和暂时的，只有弃渣的影响是长期的。针对该区域土壤侵蚀以水蚀为主的特点，弃渣对环境的影响主要表现在水土流失方面。因为弃碴松散，如果在沟道、河滩堆放大量的弃土或弃渣，经暴雨冲刷造成大面积水土流失，将可能淤积河道，甚至引起泥石流灾害，其对经济和社会发展的影响极其重大和深远。同时，大量弃渣不做好防护和利用，有可能危及施工安全，影响施工活动正常进行。另外，从占地及节约投资的角度考虑，如果不采取措施对弃渣加以管理和利用，工程弃渣、料场的开采将占用大量的土地，使工程建设投入大大增加。经预测，如不采取有效的防护措施及加以利用，本工程可能产生的水土流失总量为18.32万 t，其中弃渣场流失量为13.89万 t。因此，隧洞施工所在的山区弃渣场的防治是工程环境建设的重点和关键。

2 弃渣场环境保护措施

根据本工程的施工布置及弃渣量等实际情况情况，弃碴场环境保护及综合利用主要措施有:规划设计减少占地、工程措施、植物措施、消化和利用弃渣等。

2.1 规划减少占地

2.1.1 渣场优化

渣场的优化是全方位的，主要体现在征占地面积、所占地类及渣场的位置三方面。

为尽可能减少弃渣场数量和征占地面积，一是对弃渣堆高进行调高处理，相应减小弃渣场面积。原设计弃渣场一般堆高在4～5 m，经过优化调整后堆放高度平均为8～13 m，最高堆高15 m，可以大幅度减少占地;二是对弃渣场位置做了调整;在弃渣场位置选择上，针对原设计只考虑堆渣面积和便于施工，忽视具体地类及当地百姓的切身利益，往往造成既占用大量耕地又不利于环保。在调整时因地制宜，仔细查勘现场，尽可能兼顾各方利益。以13#洞弃渣场为例，原设计占地110多亩。经过三次调整，最后实际占用34亩。三是在征地类别方面，尽量占用荒地和其它未利用土地，少占耕地和林地，以减小补偿费用和对环境的破坏。经过对14个弃渣场及周边适合做弃渣场的地方进行比较，利用废弃的河道及荒地和其它未利用地替代原设计渣场，共减少占地450亩。

2.1.2 优化工程设计减少弃渣场设置

大伙房水库输水工程原设计共布置16条支洞，经从施工角度特别是环境保护考虑，建议取消了3#和5#两个支洞。3#和5#支洞洞口所在位置植被非常好，为避免隧洞开挖对环境造成较大破坏，减少林地征占面积，最终取消了这两个支洞，累计少占地共计105亩。由于支洞减少，弃渣集中堆放，节省弃渣路和分散弃碴占地约30亩。通过优化工程设计，减少整个洞线永久管理房占地213亩。

2.2 工程措施

本工程共设15个弃渣场地，其中1#弃渣场为洼地型，2#、4#弃渣场为平地型，其余皆为山地型。根据水土流失预测，弃渣堆放后，在没有防治措施的情况下，渣体稳定性差，易产生移动。因此，在考虑渣场自然稳定的同时采取不同的边坡固定工程或拦挡工程，并在靠近山体一侧修筑排水沟，及时排导坡面径流。

对于平地型渣场主要采取格状框条护坡，并在框条内撒播草籽。在弃渣堆放前，首先用推土机清理表层土，采用填土草袋做临时防护，弃渣堆放完毕后，再将表土回填。经整理后，种植刺槐和沙棘，并撒播早熟禾草籽。

对于山地型渣场主要采用浆砌块石挡土墙，并布设排水系统。挡土墙的断面高度及尺寸根据各渣场的堆高及地质条件等特性而确定。排水沟的尺寸依据P=2%、P=3.3%、P=5%各阶段设计洪水计算而得。各渣场根据不同的地理位置，考虑到其重要程度，而采用不同的设计频率。

山地型渣场的顶部采用复垦和植被恢复措施。采用的覆土方法与平地型渣场一致，种植的植物主要有刺槐和沙棘、早熟禾、白颖苔等。

2.3 植物措施

在弃渣堆放前，首先用75 kw推土机清理表层土，清理深度为0.5 m，这部分表土作为渣场顶部的覆土层，在弃渣堆放完毕后，运至渣场顶部。并根据工程条件修建挡渣墙或格状框条式护坡，并在框条内撒播草籽。

由于工程位置处在辽宁省东部山区，具有冷凉温润的气候特点，因此表层土壤以棕壤土为主，腐殖质较丰富，降雨充沛，pH值在6～8之间，弃渣场顶部覆土厚度0.5 m。

结合以往的资料和经验经比选分析，刺槐耐干旱、耐瘠薄，尤其是在侵蚀沟生长良好，且速生。早熟禾耐寒性强，耐荫性也优于其它品种，而且耐干旱，耐践踏，在贫瘠、干旱的土壤上生长良好，适宜固土。还可以种植经济作物沙棘。因此，在渣场顶部采取种植刺槐和早熟禾相结合的方式进行防护。种植刺槐的株、行距为2 m×2 m，早熟禾播种量为6～8 g/m2。

2.4 消化和利用弃渣

2.4.1 选择合适洞挖渣料做工程混凝土骨料

隧洞施工一是开挖二是衬砌，如果将开挖中的弃渣用于衬砌，既能减少渣料运输和占地，又能节省衬砌材料费。基于这一思路，经对隧洞开挖的渣料试验分析，6#、7#、8#和9#支洞所属主洞有40万m3的大理岩和2#洞2万m3的花岗岩非常适于作为人工骨料。因此，在7#支洞附近和2#支洞口附近分别建立了骨料加工厂，充分利用这些洞挖的渣料。经测算，两个骨料加工场可消化弃渣42万 m3。这些人工骨料主要供给 1#、4#、6#、7#、8#、9#支洞的全部和 2#支洞部分的骨料。生产的骨料可拌和混凝土35万 m3，可满足20 km主洞的衬砌要求，剩余骨料还可以对外出售。6#～9#洞对弃渣利用共计42万 m3，仅此一项少占地126亩(按堆高5 m计)。

2.4.2 弃渣用于铺设路基

针对弃渣是铺设路基的原材料，施工中积极与地方政府联系，将6#洞的大部分和9#洞的小部分不能做人工骨料的弃渣用来无偿为当地村村通工程和省级道路建设做路基。此做法简单易行，两全其美，其他部分支洞段也相继展开，目前累计共参与修建道路10 km。

2.4.3 修堤筑坝

工程所在区域是山区，河流遍布，大部分河流依地势流淌，防洪标准低，一遇山洪暴发，往往对当地群众造成灾害和损失。借工程建设的契机，将弃渣用于修建河道堤防，既提高了河流的防洪标准，又节省大量弃渣占地。1#、4#洞及出口的全部弃渣，2#、9#、10#、11#、12#、13#、14#、15#、16#洞的一部分弃渣用于筑河堤。在筑堤时不是简单地将弃渣堆放在沿河两岸，而是按堤防工程进行设计和施工。

3 治理目标及效果

通过采取各项环境保护措施，大伙房水库输水工程建设所造成的水土流失区域均能得到有效地治理和改善。工程弃渣拦挡率100%，工程水土流失防治范围内总治理度达到95%以上;植物覆盖度在工程完工2～3年内可达到80%以上。环境保护措施实施后，渣场稳定，确保主体工程的正常运行。同时通过复垦措施，减轻了当地土地资源短缺的压力，防止了泥石流等不稳定因素对当地居民的危害，改善了区域小气候，提高了植被覆盖度，增加了环境保护功能，维护了辽东山区的自然生态平衡。

3.1 完成占补平衡并增加绿地面积

弃渣场在工程结束后，进行整体平整，然后将弃渣场原表土覆盖渣场顶部，并根据工程条件修建挡渣墙或格状框条式护坡，并在框条内撒播草籽和以上所提植物。这样一来，既实现了占补平衡，又恢复了弃渣场的植被，增加了弃渣场绿化面积863亩，有效地保护了弃渣场周边的环境。

3.2 施工期的环境监测

经过一年多的监测，除了个别水样超过标准微量外，其余项目都符合设计指标，符合国家或地方政府所颁布的有关环境质量标准或排放标准要求。因此，该工程没有对环境和水质造成不良影响和污染。

对个别超标准的水样，通过原因分析和施工整改，经处理后水样的各项指标都已满足规范要求，达到了零排放。

3.3 经济效益分析

通过对工程设计的优化节省永久占地1 131亩，临时占地3 490亩，两项合计节省投资6 000多万元。经测算，整个工程完工后共利用弃渣260万余方，共修路近10 km，修河堤13.5 km。可为当地交通和水利部门节省修路、修河堤资金3 900万元。既为国家节省了资金，又保护了农田和生态环境，实现人与环境之间的和谐。同时为当地群众造福，既利国又利民。因此该措施具有显著的经济效益和社会效益。

4 结语

隧洞弃渣场生态环境保护措施及综合利用方案的研究，不仅能够推动工程建设顺利实施，而且对保护工程区环境，最终达到工程与环保相结合，工程建设与生态建设相结合，工程建设占用土地资源与充分合理利用土地资源相结合。确保了工程顺利进行。这一作法为今后进行水利建设、保护生态环境提供了宝贵经验，希望同类工程可以借鉴。

［1］中华人民共和国环境保护法.1989.12.26.

［2］中华人民共和国固体废物污染环境防治法.1995.10.30.

［3］建设项目环境保护管理条例.国务院第253号令.1998，12.

［4］建设项目环境保护设计规定.国发(87)国环字第002号文.

［5］开发建设项目水土保持技术规范.(GB50433－2008).

［6］开发建设项目水土流失防治标准.(GB50434－2008).

［7］关于发布《水利工程各阶段水土保持技术文件编制指导意见》的通知.(水总局科［2005］3号).