高速公路項(xiàng)目棄渣場選址問題研究

史鵬舉

（四川宗邁工程設(shè)計(jì)有限公司， 四川 成都 610023）

高速公路是國家重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目；然而其建設(shè)對(duì)沿線生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了巨大的破壞，主要表現(xiàn)在改變了地形地貌，切割了生態(tài)系統(tǒng)格局，影響了區(qū)域能量物質(zhì)流動(dòng)過程[1]；另外，大量的挖填、取土、棄渣，對(duì)沿線地表的巨大擾動(dòng)，引發(fā)了嚴(yán)重的水土流失，破壞了水土資源。從大量水保監(jiān)測成果來看，高速公路水土流失的重點(diǎn)部位在棄渣場[2]；于是棄渣場選址便成為水土保持方案審查、水土保持設(shè)計(jì)、水土保持施工、水土保持驗(yàn)收等各個(gè)環(huán)節(jié)的重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容。同時(shí)由于棄渣場的選址在法律政策和技術(shù)上有較大的難度，也是高速公路水土保持各環(huán)節(jié)工作的核心內(nèi)容。

高速公路項(xiàng)目棄渣場的選址在不同的水土保持實(shí)施階段面臨不同形式的問題。在方案編制階段，主要考慮法律政策上可行、容量滿足堆量要求、沒有重大的安全性因素[3]；在設(shè)計(jì)和施工階段，則主要考慮征地是否可行，擋墻、排水溝等設(shè)計(jì)要素問題[4]。本文只討論水土保持方案編制階段的棄渣場選址問題。

1 法律政策方面的問題

棄渣場選址首先要滿足《中華人民共和國水土保持法》《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》《水土保持工程設(shè)計(jì)規(guī)范》等法律法規(guī)和技術(shù)規(guī)范的禁止性和限制性要求[5]。

《水土保持法》對(duì)棄渣場選址的相關(guān)規(guī)定有第二十八條和第五十五條；這兩條規(guī)定并沒有對(duì)棄渣場選址進(jìn)行明確規(guī)定，只是規(guī)定了水土保持方案應(yīng)當(dāng)確定棄渣場，建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)按照批復(fù)的水土保持方案進(jìn)行棄渣。

《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)棄渣場選址的主要規(guī)定有 3.2.5和 3.2.6小節(jié)。這兩節(jié)規(guī)定則從安全、行洪、有利于水土保持等方面，對(duì)棄渣場選址進(jìn)行提供了禁止性和建議性規(guī)定。

《水土保持工程設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)棄渣場選址的主要規(guī)定為12.2.2小節(jié)。此小節(jié)則從安全、行洪、地質(zhì)、有利于水土保持等方面，對(duì)棄渣場選址進(jìn)行提供了禁止性和限制性規(guī)定。

2 棄渣場選址主要技術(shù)環(huán)節(jié)

2.1 棄渣場選址及設(shè)計(jì)確定的步驟

在水土保持方案編制階段，高速公路棄渣場的選址及設(shè)計(jì)主要需要以下7個(gè)步驟：土石方平衡初算、初選棄渣場、外業(yè)踏勘、精算土石方、權(quán)衡敲定、棄渣場布設(shè)優(yōu)化、棄渣場細(xì)化設(shè)計(jì)。通常把前面5步稱為棄渣場選址；后面2步稱為棄渣場設(shè)計(jì)。

①土石方平衡初算：土石方平衡初算的主要工作有劃分土石方平衡節(jié)點(diǎn)、估算段落土石方量等；需要將劃定好段落內(nèi)的一般路基、特殊路基、交叉工程、橋梁、隧道、交通設(shè)施等各分項(xiàng)的挖方、填方、借方、棄方等內(nèi)容核算完畢，做好段內(nèi)平衡利用；注意此時(shí)核算的棄方應(yīng)當(dāng)由自然方換算為松方。這一步的目的在于為棄渣場堆放量提供容量參考依據(jù)。

②初選棄渣場：在土石方平衡初算的基礎(chǔ)上，根據(jù)段落內(nèi)棄方的松方量，在1:10000的地形圖上，根據(jù)相鄰區(qū)域地形初步布設(shè)滿足法律法規(guī)及安全性條件的面積、堆高適宜的多個(gè)渣場備選方案，為外業(yè)踏勘做準(zhǔn)備。

③外業(yè)踏勘核查：在外業(yè)踏勘中，根據(jù)現(xiàn)場地形情況與地形圖標(biāo)注的信息進(jìn)行對(duì)照核實(shí)，分析所選渣場位置是否合適，地形信息是否一致，并拍攝照片、視頻。

④精算土石方平衡：在外業(yè)踏勘完成后，在土石方初算的基礎(chǔ)上，落實(shí)段落間的調(diào)運(yùn)，表土的使用以及其他綜合利用，即削減棄方。

⑤棄渣場選址權(quán)衡：根據(jù)外業(yè)踏勘結(jié)果，在精算土石方平衡的基礎(chǔ)上，根據(jù)運(yùn)距、容量、占地類型與面積、匯水條件以及周邊環(huán)境情況落實(shí)渣場位置。否決各種備選方案，使得棄渣場的位置選擇方案最優(yōu)。

⑥棄渣場布設(shè)優(yōu)化：在選定棄渣場的位置進(jìn)行布設(shè)，調(diào)整壩址線、坡面線，使得布設(shè)方案在滿足安全防護(hù)距離要求前提下，棄渣場高度最低、占地面積最小、匯水面積較小，成為最優(yōu)方案。

⑦棄渣場細(xì)化設(shè)計(jì)：在棄渣場占地類型、面積、容量、地面坡度、匯水面積等情況確定后，布設(shè)施工便道和水土保持措施，包括截排水、護(hù)坡、擋墻、復(fù)耕或植被恢復(fù)區(qū)域。

2.2 棄渣場選址的影響因素

在水土保持方案編制過程中，除了法律和規(guī)范層面的禁止性和限制性條件，棄渣場選址在技術(shù)上的的影響因素還有以下幾個(gè)方面。

①路線方案：路線方案是影響棄渣場選址的基礎(chǔ)性因素。進(jìn)一步說，工可走線基本確定了走廊帶方案，該方案根本上決定了本項(xiàng)目的基礎(chǔ)條件，包括地形、地質(zhì)、路線標(biāo)高、施工難易程度、周邊交通條件、河流阻隔情況、橋隧比等。這種潛在的信息對(duì)于早期介入工可時(shí)，應(yīng)當(dāng)額外注意橋隧比高的方案的棄渣場選址問題，樹立相應(yīng)的意識(shí)。

②土石方平衡以及分段：分段是影響段落棄渣量的首要因素。分段界限宜選擇天然的分隔點(diǎn)，如河流阻隔、隧道中點(diǎn)等，分段間隔以4～6km為宜，也可適當(dāng)縮短或增長。在工可走線確定后，路線的走廊帶和標(biāo)高等因素綜合決定了高填深挖情況、橋隧比等影響土石方挖填方量和棄方量；再經(jīng)過土石方平衡和段落劃分后，每一段的棄方量均是確定的。分段除了影響棄方量以外，還影響了棄渣場位置的選擇區(qū)域，因?yàn)樵谕ǔＧ闆r（即方便棄渣運(yùn)輸?shù)那疤幔┫?，水土保持方案一般不?huì)跨區(qū)域選擇棄渣場。

③地形條件：走廊帶地形條件大體上決定了這個(gè)項(xiàng)目整體性的渣場條件。棄渣場宜選擇山間凹地、荒溝，而由于集中堆放原則和區(qū)間棄渣量限制，使符合條件的天然地形容納場所的選擇可能較少；也有可能因?yàn)槎温錀壴枯^小，而合適的天然地形容納場所又較多，則此時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)各個(gè)條件判斷選出最優(yōu)的位置。

④段落間環(huán)境敏感目標(biāo)、居民點(diǎn)分布情況：環(huán)境敏感目標(biāo)的存在，有可能使在地形上最適宜堆渣的地方在法律上不允許，不能設(shè)置成為棄渣場，如飲用水源保護(hù)區(qū)、自然保護(hù)區(qū)等。這時(shí)候則需要重新選擇位置，以優(yōu)先滿足環(huán)境保護(hù)紅線的法律要求為準(zhǔn)。居名點(diǎn)的分布情況，使得我們在進(jìn)行棄渣場選址時(shí)，需要考慮盡量選址在居民點(diǎn)下方，避開居民點(diǎn)集中分布區(qū)域；如果在段落區(qū)間范圍內(nèi)不能完全避開居民點(diǎn)，則應(yīng)當(dāng)盡量選擇居民點(diǎn)拆遷數(shù)量少的方案。

2.3 棄渣場初選與位置權(quán)衡的基本解題思路與方法

在棄渣場選址工作中，最基礎(chǔ)的資料為路線方案的地形平面布置圖。該圖通常以路基中心線為中心，兩側(cè)延伸400m～1000m的范圍，是一個(gè)帶狀的地形圖。棄渣場選址即需要在以段落分割點(diǎn)為基礎(chǔ)形成的區(qū)域內(nèi)，綜合權(quán)衡，確定最為合適的棄渣場位置方案。

在棄渣場選址的7個(gè)步驟中，較為關(guān)鍵的就是初選和權(quán)衡兩個(gè)步驟。

2.3.1 棄渣場初選

棄渣場初選主要通過以下幾個(gè)方法和步驟進(jìn)行。

①大部格局分析法

本方法的基本思路是以段落樁號(hào)1～1.5km的距離為界，根據(jù)平面布置情況將選址段落區(qū)域劃分為6～8個(gè)分區(qū)，如圖1所示（分區(qū)線為藍(lán)色線）。分區(qū)劃定后，則根據(jù)調(diào)運(yùn)原則優(yōu)先考慮和觀察區(qū)域B和區(qū)域E（即段落中心分區(qū)）是否有容量合適的位置。

圖1 大部格局分析示例

②主要出渣位置分析法

除了在平面位置上的考量，在棄渣場選址時(shí)還應(yīng)當(dāng)兼顧考量縱斷面的分布情況，來確定區(qū)域的主要出渣位置，來保證所選區(qū)域在實(shí)際施工過程中更加方便棄渣。因此，還需要根據(jù)縱斷面圖，判斷高填深挖位置，判斷段落內(nèi)挖方量最大的樁號(hào)區(qū)間，可在此區(qū)間相應(yīng)區(qū)域內(nèi)優(yōu)先考慮設(shè)置棄渣場。倘若段落內(nèi)有交叉工程、交通設(shè)施、隧道等，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)路基出渣量與其他項(xiàng)目出渣量進(jìn)行綜合對(duì)比，確定主要出渣位置樁號(hào)區(qū)間，再在其相應(yīng)的區(qū)間內(nèi)對(duì)應(yīng)的區(qū)域位置選擇容量合適的位置。

③經(jīng)驗(yàn)法則分析法

在長期進(jìn)行棄渣場選址工作積累了一定經(jīng)驗(yàn)后，或者對(duì)于部分地形明顯合適堆渣的區(qū)域，可以直覺的進(jìn)行判斷，此處可以設(shè)立棄渣場；于是可以直接設(shè)立棄渣場備選方案，提高工作效率。

④環(huán)境敏感目標(biāo)疊加分析法

高速公路項(xiàng)目難免會(huì)碰到各種各樣的環(huán)境敏感目標(biāo)。在掌握詳實(shí)的資料進(jìn)行地形圖的疊加后，可以進(jìn)一步排除法律法規(guī)上禁止棄渣的區(qū)域和相應(yīng)的棄渣場備選方案。

2.3.2 棄渣場各方案權(quán)衡

在進(jìn)行了棄渣場初選和外業(yè)勘察后，對(duì)于各段落間滿足條件的棄渣場方案需進(jìn)一步進(jìn)行權(quán)衡與比較，來尋找出最為適宜的方案。

①備選方案比較分析法

經(jīng)過棄渣場初選，剩下的棄渣場備選方案滿足法律法規(guī)要求、滿足容量要求。則需要按照如下的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行比較和去除。

第一，是否在居民點(diǎn)下方，是否周邊無居民點(diǎn)集中分布或者距離居民點(diǎn)較近，是否堆渣后不涉及拆遷安置。如果在居民點(diǎn)下方，周邊對(duì)居民點(diǎn)影響較小，堆渣后的拆遷量也較?。?～2戶），則保留此方案；反之則去除。

第二，是否棄渣場匯水面積較大；如果過大則去除。

第三，占地類型選擇占用耕地較少，總面積也更少的方案。

第四，運(yùn)距選擇運(yùn)距最近的方案。

根據(jù)上述四步的比較，會(huì)剔除安全上有問題的方案，保留經(jīng)濟(jì)上合理的方案，使得段落間棄渣場選址方案最優(yōu)。

②細(xì)部格局分析法

對(duì)于地形格局破碎、溝灣分布較為復(fù)雜的段落區(qū)間，或者有必要明確該段落區(qū)域內(nèi)所有地形區(qū)域是否合適，可采用細(xì)部格局分析法。一般須根據(jù)地形隔離界限，如河流、河溝、山脊線、道路等，將整個(gè)區(qū)域分割，然后根據(jù)每個(gè)小區(qū)條件做完整的甄別。

舉例說明。如圖2所示，根據(jù)山脊線、河流等地形分界線將該段落分為25個(gè)小區(qū)域，再明確段落棄渣量，然后進(jìn)一步分析可知，1、2、7、8、12、14、21難以布設(shè)合適容量的棄渣場，5、6、10、11、12涉及大量拆遷，3、4、13、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25 運(yùn)距較遠(yuǎn)，9 分區(qū)各方面條件最為適宜。

圖2 細(xì)部格局分析示例

通過大部格局分析法和主要出渣位置判斷法及進(jìn)一步的比較和否決，或通過細(xì)部分析均可確定，本段落最合適的棄渣區(qū)域在9區(qū)。兩種方法殊途同歸，但是相比而言，細(xì)部分析法的說服力更強(qiáng)。

2.4 基本原則

在棄渣場初選和權(quán)衡階段，棄渣場選址主要的原則為如下幾類。

第一，合法性原則。是指棄渣場選址要滿足各法律法規(guī)和技術(shù)規(guī)范的要求；這在先決條件上，減少了棄渣場的水土流失風(fēng)險(xiǎn)和安全風(fēng)險(xiǎn)。

第二，安全性原則。安全性原則主要是指對(duì)周邊環(huán)境的安全、行洪、地質(zhì)等方面的綜合考量，和合法性原則有交叉。

第三，經(jīng)濟(jì)性原則。經(jīng)濟(jì)性原則主要是指棄渣場的布局應(yīng)當(dāng)盡量采用水土保持代價(jià)和人力物力代價(jià)最小的方案，主要包括對(duì)棄渣場的容量、占地類型、占地面積、運(yùn)距、居民點(diǎn)拆遷量等方面的把握。

3 總結(jié)

綜上所述，棄渣場選址不是一個(gè)唯一性答案求解的問題；更像是一個(gè)經(jīng)濟(jì)學(xué)問題，通過現(xiàn)有資料確定備選方案，然后在備選方案中選擇更加符合法律政策要求、更加安全、水土保持和生態(tài)代價(jià)更小的方案，是一個(gè)優(yōu)化的過程。水土保持方案的意義在于通過棄渣場的權(quán)衡和設(shè)計(jì)，能夠?qū)⒏咚俟方ㄔO(shè)活動(dòng)中的水土流失現(xiàn)象限定在較低的水平，達(dá)到法律法規(guī)設(shè)定的水土保持要求，規(guī)范和約束施工活動(dòng)。