高速公路項目棄渣場選址問題研究

史鵬舉

（四川宗邁工程設(shè)計有限公司， 四川 成都 610023）

高速公路是國家重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目；然而其建設(shè)對沿線生態(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)流動過程[1]；另外，大量的挖填、取土、棄渣，對沿線地表的巨大擾動，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、水土保持施工、水土保持驗收等各個環(huán)節(jié)的重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容。同時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。

高速公路項目棄渣場的選址在不同的水土保持實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)項目水土保持技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》《水土保持工程設(shè)計規(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)項目水土保持技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》對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)計規(guī)范》對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)計主要需要以下7個步驟：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。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。

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)行對照核實，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：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。這種潛在的信息對于早期介入工可時，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。

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，因為在通常情況（即方便棄渣運(yùn)輸?shù)那疤幔┫拢帘３址桨敢话悴粫鐓^(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項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；也有可能因為段落棄渣量較小，而合適的天然地形容納場所又較多，則此時應(yīng)當(dāng)根據(jù)各個條件判斷選出最優(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，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個步驟中，較為關(guān)鍵的就是初選和權(quán)衡兩個步驟。

2.3.1 棄渣場初選

棄渣場初選主要通過以下幾個方法和步驟進(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目出渣量進(jìn)行綜合對比，確定主要出渣位置樁號區(qū)間，再在其相應(yīng)的區(qū)間內(nèi)對應(yīng)的區(qū)域位置選擇容量合適的位置。

③經(jīng)驗法則分析法

在長期進(jìn)行棄渣場選址工作積累了一定經(jīng)驗后，或者對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

高速公路項目難免會碰到各種各樣的環(huán)境敏感目標(biāo)。在掌握詳實的資料進(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，周邊對居民點(diǎn)影響較小，堆渣后的拆遷量也較小（1～2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，將整個區(qū)域分割，然后根據(jù)每個小區(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)險和安全風(fēng)險。

第二，安全性原則。安全性原則主要是指對周邊環(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和人力物力代價最小的方案，主要包括對棄渣場的容量、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唯一性答案求解的問題；更像是一個經(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)代價更小的方案，是一個優(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，能夠?qū)⒏咚俟方ㄔO(shè)活動中的水土流失現(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。