中老鐵路隧道鹽巖棄渣對(duì)環(huán)境影響及處置對(duì)策

趙全超，張 宇

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610031)

0 引言

隨著我國鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，環(huán)境保護(hù)是鐵路工程建設(shè)領(lǐng)域中一個(gè)不可或缺的組成部分，對(duì)保護(hù)和改善生活環(huán)境與生態(tài)環(huán)境、防治污染和其他公害、保障人體健康、促進(jìn)社會(huì)發(fā)展具有重要的意義。環(huán)境保護(hù)工作貫穿于鐵路工程建設(shè)的全過程，對(duì)全面貫徹落實(shí)國家環(huán)境保護(hù)法律、法規(guī)及政策起到重要作用。如何科學(xué)合理的處理鐵路隧道鹽巖棄渣是擺在我們面前非常突出的問題。

本文以中老鐵路友誼隧道鹽巖棄渣的棄置方案作為工程實(shí)例，探討鹽巖類棄渣場(chǎng)的位置選擇、污染防治、環(huán)境保護(hù)的原則及處置措施[1-3]。

1 工程概況

1.1 隧道概況

友誼隧道是中(中國)老(老撾)鐵路連接中老兩國的跨境隧道，設(shè)計(jì)時(shí)速160 km/h單線隧道，隧道全長9 595.407 m，其中中國境內(nèi)長度7 170.407 m，老撾境內(nèi)長度2 425 m。洞內(nèi)鋪設(shè)有砟道床，隧道最大埋深約243 m。

1.2 地形地貌及地質(zhì)概況

1.2.1 地形地貌

隧址區(qū)屬中低山剝蝕地貌，地面高程769 m～1 100 m，山間淺溝發(fā)育，部分溝槽平坦寬緩。坡面植被發(fā)育，基巖部分裸露，洞身低洼平緩處被墾為旱地。洞身部分有鄉(xiāng)村便道相通。

1.2.2 地質(zhì)概況

本隧穿越主要地層巖性為下第三系大灣塘組下段(E2-3d1)礫巖夾石英砂巖，小丫口組下段(E2x1)砂巖、石英砂巖夾泥巖，勐野井組(E1m)泥巖夾砂巖、礫巖、鹽巖(含石膏)。隧道洞身發(fā)育有班博騰斷層，斷層走向N70°W，地表風(fēng)化層厚，其余地段為單斜構(gòu)造[4]。

2 友誼隧道(國內(nèi)段)鹽巖類型及其分布形態(tài)

2.1 鹽巖的類型及成分

鹽巖根據(jù)主要化學(xué)成分可分為氯鹽類、硫酸鹽類和碳酸鹽類鹽巖。各類鹽巖的代表性鹽巖種類見表1。

表1 鹽巖的分類

2.2 友誼隧道(國內(nèi)段)揭示的鹽巖分布形態(tài)

友誼隧道施工過程中揭示鹽巖主要為石膏、石鹽為代表的氯鹽類及硫酸鹽類鹽巖，主要分布情況如下：

1)隧道揭示含石膏呈條帶狀、細(xì)脈狀、斑點(diǎn)狀、透鏡體狀的附著、夾雜于基巖中，石膏厚1 mm～40 mm，含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))1%～15%不等，長1 512 m。

2)隧道揭示巖鹽按含量、產(chǎn)出形態(tài)等特征本隧(國內(nèi)段)分為低巖鹽含量段、較高巖鹽含量段。

a.低巖鹽含量段：長120 m，分布于隧道靠近國境線附近，巖鹽呈細(xì)小斑點(diǎn)、晶片狀產(chǎn)出，圍巖中含巖鹽量低，約占1%～10%，巖鹽主要呈細(xì)小斑點(diǎn)狀附著于巖面上或夾雜于巖塊中，見圖1。

b.較高巖鹽含量段：長317.407 m，分布于隧道國境線附近，巖鹽呈薄～厚層狀產(chǎn)出，含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))占掌子面的60%～70%，見圖2。

3 鹽巖棄渣對(duì)環(huán)境的危害

通過調(diào)研山西中南部鐵路大通道南呂梁山隧道、成昆復(fù)線永廣段驕子山隧道等施工過程中均揭示有石膏、膏溶角礫巖、芒硝、鹽巖等具有膨脹性、高侵蝕性的特殊巖土。根據(jù)國內(nèi)類似工程經(jīng)驗(yàn)，含鹽類隧道棄渣危害主要表現(xiàn)為：

1)巖鹽渣場(chǎng)自身不可綠化或復(fù)墾。

高鹽度鹽堿土抑制植物的生長。鹽堿土中所含的鹽類,主要是由四種陰離子(Cl-,SO42-,CO32-,HCO3-)和三種陽離子(Na+,Ca2+,Mg2+)組合而成。植物由于生長在高鹽度生境而受到的高滲透勢(shì)的影響被定義為鹽脅迫，鹽脅迫幾乎影響植物所有的重要生命過程。

2)鹽渣溶蝕后鹽水流失渣場(chǎng)附近土壤或河流中，造成附近土壤鹽漬化及影響河流生態(tài)環(huán)境。

土壤鹽漬化是指土壤底層或地下水的鹽分隨毛管水上升到地表，水分蒸發(fā)后，使鹽分積累在表層土壤中的過程。若將棄渣場(chǎng)完全暴露在地表，雨淋日曬，表層渣土將風(fēng)化開裂甚至呈粉末狀，加上水分大量蒸發(fā)，渣場(chǎng)表層將會(huì)析出一層白色的鹽結(jié)晶，形成白色視覺污染(如圖3所示)。

3)鹽類物質(zhì)溶解后，特別是暴雨時(shí)，其溶解速率極快，鹽渣溶解隨水流失后，棄渣體發(fā)生滑動(dòng)，渣場(chǎng)的整體穩(wěn)定性將受影響，存在安全隱患。

4 鹽巖棄渣的處置措施

4.1 棄渣位置的選擇

根據(jù)相關(guān)法律法規(guī)、技術(shù)規(guī)范及建設(shè)項(xiàng)目工程特點(diǎn)，棄渣場(chǎng)選址一般原則如下：

1)嚴(yán)禁對(duì)公共設(shè)施、基礎(chǔ)設(shè)施、工業(yè)企業(yè)、居民區(qū)域等有重大影響的區(qū)域設(shè)置棄渣場(chǎng)。

2)嚴(yán)禁在生態(tài)紅線區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、飲用水水源保護(hù)區(qū)、世界文化和自然遺產(chǎn)地、文物保護(hù)單位等環(huán)境敏感區(qū)設(shè)置棄渣場(chǎng)。

3)不得在國家重要濕地、基本農(nóng)田、森林公園、地質(zhì)公園、生態(tài)公益林、沿海灘涂等環(huán)境敏感區(qū)內(nèi)設(shè)置棄渣場(chǎng)，必要時(shí)需征得主管部門同意，并取得相關(guān)許可意見。

4)涉及河道的應(yīng)符合河流防護(hù)規(guī)劃和治導(dǎo)線的規(guī)定，不得設(shè)置在河道、湖泊和建成水庫管理范圍內(nèi)。

5)棄渣場(chǎng)選址應(yīng)避開滑坡、巖堆等不良地質(zhì)條件地段，不宜設(shè)置在泥石流易發(fā)區(qū)；應(yīng)避開鐵路安全保護(hù)區(qū)，不得在線路上游、距離線路較近，不得對(duì)隧道造成偏壓影響等。

考慮到鹽巖的強(qiáng)溶解性、強(qiáng)侵蝕性、膨脹性的特征，同時(shí)為避免巖鹽棄渣對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的危害，鹽巖棄渣需進(jìn)行單獨(dú)堆放，盡量遠(yuǎn)離河流、湖泊、水庫等飲用水源上游及居民生產(chǎn)生活區(qū)。

友誼隧道(國內(nèi)段)開挖鹽巖棄渣約4萬m3(實(shí)方)，單獨(dú)選取棄渣位置棄置，棄渣場(chǎng)位于線路附近某自然溝槽槽內(nèi)，占地約1.2 hm2。棄渣場(chǎng)平面布置示意圖見圖4。

4.2 棄渣場(chǎng)排水系統(tǒng)及擋護(hù)工程

1)棄渣前先施作坡面來水溝截水溝，以防止棄渣施工期間雨季沖刷造成棄渣流失污染環(huán)境；渣場(chǎng)坡面來水側(cè)距棄渣范圍1 m～3 m設(shè)置C25混凝土截水天溝。

2)渣場(chǎng)坡腳設(shè)置重力式擋渣墻，考慮到鹽巖渣體的強(qiáng)侵蝕性，墻身材料采用C40混凝土，擋墻基底應(yīng)進(jìn)入基巖地層。

3)為降低渣場(chǎng)中鹽巖渣體對(duì)擋渣墻墻體及周邊環(huán)境的影響，結(jié)合后續(xù)生態(tài)恢復(fù)的防滲漏措施，擋渣墻不設(shè)置泄水孔；渣場(chǎng)底部不設(shè)置碎石盲溝，并采取防滲漏特殊處理；棄渣完畢后渣場(chǎng)頂面設(shè)置0.3%排水坡度避免積水下滲。

4)對(duì)渣場(chǎng)內(nèi)原地表植被及腐殖土進(jìn)行清除，按“先擋后棄”的原則分層逐級(jí)棄渣，每層棄渣厚度不超過50 cm，利用棄渣車輛及鏟平車輛進(jìn)行適當(dāng)碾壓。

4.3 生態(tài)恢復(fù)及環(huán)保措施

1)表土剝離及保存。

棄渣場(chǎng)范圍內(nèi)表土遵循“按需剝離”的原則開展表土剝離，可按厚30 cm～50 cm開展表土剝離，并利用取棄土場(chǎng)所在場(chǎng)地集中設(shè)置表土堆放場(chǎng)；表土堆放場(chǎng)應(yīng)采取臨時(shí)攔擋、排水、苫蓋和綠化防護(hù)措施[5]。

2)防滲下墊層。

場(chǎng)地平整后鋪設(shè)高密度聚乙烯(HDPE)土工膜作為下墊層，防止巖鹽棄渣對(duì)地下水的污染和滲透。

3)反鹽治理生態(tài)恢復(fù)措施。

反鹽治理方案主要包括建立土工膜阻隔蒸發(fā)層和排水層進(jìn)行反鹽改良，以及進(jìn)行綠化土層的表土覆蓋和植被恢復(fù)(見圖5)。由于棄渣場(chǎng)自下而上棄渣，采用動(dòng)態(tài)生態(tài)恢復(fù)，即形成了一級(jí)平臺(tái)后就對(duì)渣場(chǎng)平臺(tái)采取反鹽治理生態(tài)恢復(fù)措施，及時(shí)進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)，不再等到棄渣完成后再恢復(fù)。在棄渣堆置過程中仍會(huì)產(chǎn)生少量含鹽廢水，為了減緩對(duì)周邊環(huán)境的影響，應(yīng)加強(qiáng)地表截排水的設(shè)置，避免匯水進(jìn)入棄渣場(chǎng)，并設(shè)置臨時(shí)調(diào)節(jié)池對(duì)含鹽廢水進(jìn)行收集和處理。

5 整治效果評(píng)價(jià)

友誼隧道鹽巖棄渣場(chǎng)通過上述生態(tài)恢復(fù)及環(huán)保措施的實(shí)施，根據(jù)多次現(xiàn)場(chǎng)核查情況，該棄渣場(chǎng)附近未出現(xiàn)河流、水塘及地下水水質(zhì)污染現(xiàn)象，且渣場(chǎng)表層綠化、植被生長效果良好，與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)(見圖6)，達(dá)到了防治污染、環(huán)境保護(hù)的目的[6]。

6 結(jié)語

1)隧道棄渣場(chǎng)是隧道工程設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，針對(duì)特殊巖土棄渣的危害，更應(yīng)該引起足夠的重視。棄渣位置的選擇、處置措施的合理得當(dāng)，將直接影響到周邊生態(tài)環(huán)境及居民正常的生產(chǎn)、生活。2)本文重點(diǎn)對(duì)友誼隧道鹽巖棄渣處置措施進(jìn)行闡述，避免了棄渣場(chǎng)水土流失及造成周邊河流水質(zhì)污染、土壤鹽漬化等危害的發(fā)生。隧道施工和運(yùn)營過程中，應(yīng)結(jié)合隧道穿越鹽巖地層的長度、分布范圍、排水口和水體距離、隧道涌水量和含鹽量等因素，綜合確定施工期間鹽廢水的處理措施和運(yùn)營期間排水方案。3)通過對(duì)隧道鹽巖棄渣選址原則、排水系統(tǒng)、擋護(hù)工程、生態(tài)恢復(fù)及環(huán)保措施的探討，本隧鹽巖棄渣處理方案可為類似特殊巖土棄渣處置的設(shè)計(jì)和施工提供借鑒和參考。