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

（山東省交通科學研究院，山東 濟南 250031）

引言

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

1 工程概況

京滬高速公路萊蕪至臨沂（魯蘇界）段改擴建工程施工一標段起點位于濟南市萊蕪區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，向南經萊蕪東樞紐互通立交和鋼城互通立交，路線全長30.018 km。主線按雙向八車道高速公路技術標準改擴建，設計速度為100 km/h，采用兩側拼寬方式擴建路段的路基寬度為42.0 m，采用單側分離加寬方式擴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。

萊蕪地區傳統填料料源短缺，而項目填筑方量較大，見表1。

表1 路基主要工程量

調研發現萊蕪地區煤矸石料源充足，且當地煤矸石山對萊蕪市容影響較大，礦區煤矸石山堆積嚴重且已充分燃燒。目前項目共計填筑煤矸石305 500 m3。 經檢驗，拼寬煤矸石路基施工質量符合《公路路基設計規范》（JTG D30—2015）和《公路路基施工技術規范》（JTG / T 3610—2019）要求，壓實效果良好，新舊路基銜接效果、整體性好，取得了巨大的經濟效益和社會效益。

2 經濟效益分析

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

2.1 填筑素土路基成本

根據施工合同，普通素土的單價為26元/m3，運費1.3元/（m3·km），按照10 km運距計算，則路基使用素土填筑所需要的成本為1 170萬元。

2.2 填筑3%石灰土路基成本

根據施工合同，3%石灰土的單價為38元/m3，則路基使用3%石灰土填筑所需要的成本為1 530萬元。

2.3 填筑煤矸石路基成本

因萊蕪地區煤矸石大量堆積，填筑路基所用煤矸石購置費為19元/m3，煤矸石就近取材，運輸距離為5 km，運價為1.3元/（m3·km），則路基使用煤矸石填筑所需要成本為1 170萬元。

2.4 節約土地增加的收益

項目沿線處在農田保護區內，征地取土困難，采用煤矸石填筑路基將節約大量土地，節約的土地按每畝每年獲得收益1 000元計算，按照借土填方挖深4.5 m計算，則采用煤矸石填筑路基每年可增加土地收益10萬元。

2.5 節約矸石山的維護費用

為減輕對環境的影響，管理單位需要對矸石山采取注水、滅火、封漿等措施進行處理，據統計，每年用于矸石山的維護費用約0.1元/m3，項目消耗的煤矸石每年可節約矸石山維護費用3萬元。

2.6 減少污染增加的農業收益

據相關資料，矸石山會對周圍半徑1 km內的土壤造成嚴重污染，如果矸石山按照圓形堆積， 300 000 m3煤矸石約可以堆起一個底面直徑為200 m， 高28 m的圓錐體，按照受污染土地每畝減產10%計算，消耗500 000 m3煤矸石每年可挽回農作物減產損失56.5萬元。

3 社會效益分析

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，減少煤矸石對周邊環境污染，達到綠色施工的效果；國內煤矸石料源豐富，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，有利于社會和諧。

4 結語

項目采用煤矸石代替素土填筑300 000 m3路基，工程建設費用可節省405萬元，如采用煤矸石代替3%石灰土填筑300 000 m3路基，工程建設費用可節省765元，今后每年也將產生69.5萬元的間接經濟效益，而且也具有較高的社會效益。