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1鐵尾礦渣堆積地區環境特點和對路基施工的影響

1.1工程環境特點

1)氣候特點

項目所在地位于燕山南麓，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，四季分明，夏季高溫多雨，多東南風；冬季干燥寒冷，多西北風；春、秋兩季少雨多風，氣溫涼爽。

2)工程地質特點

鐵尾礦渣堆積地貌是人為的結果，鐵尾礦渣的產出狀態及鐵尾礦渣與原始地層的組合關系，即地基土的類型是由原始地形地質條件和風蝕雨淋的改造情況兩方面決定的。

（1）鐵尾礦渣是最主要的地基土類型，范圍有限，厚度不等，以極細鐵尾礦渣為主，中值粒徑0.1～0.2mm，不均勻系數2.8～4.0，曲率系數0.7～0.73，屬不良級配砂類土。

（2）鐵尾礦渣主要分布在選礦場及其周邊，堆積厚度一般在10～50m之間，以粉粒為主，黏粒盛少，屬粉土。

（3）鐵尾礦渣坑中的尾礦渣系選礦過程中的水流沖渣并沉積而成，有水平層理或斜層理，距入池點的距離越遠則平均顆粒粒徑越小，顆粒的水流分選作用越明顯。與鐵尾礦渣堆中的尾礦渣相比，含泥量少些。兩者成分相近。鐵尾礦渣堆的背風坡的渣土密實度極低，處于疏松狀態，工程性質很差。

1.2對路基施工的影響

1）對施工機具的影響由于堆積表面的鐵尾礦渣常為松散狀態，常用的輪式平地機不能直接在鐵尾礦渣上行走整平，只能選用小型推土機由人工配合進行鐵尾礦渣路基頂面的整平，同樣壓實也只能選用推土機、自行雙驅壓路機等輕型施工機械。為了保證路面工程的施工設備可在鐵尾礦渣路基頂面行走，還需要在鐵尾礦渣表面再攤鋪一層封層，這對于嚴重缺乏筑路材料的鐵尾礦渣堆積地區無疑增加了施工難度和工程造價。

2)常見的病害在風力的作用下，鐵尾礦渣災害的基本類型有風蝕和渣埋等。這些災害過程相互關聯并發生作用，其實質就是風力作用于鐵尾礦渣質地表而引起的鐵尾礦渣物質風吹～搬運～再堆積過程。可劃分為以下形式：在風力作用下鐵尾礦渣顆粒移動離開原位運動，形成鐵尾礦渣風吹流而產生的物質搬運過程，主要危害鐵尾礦渣堆積地區各種公路設施和基礎的穩定性。調查觀測表明，鐵尾礦渣的風蝕渣流中98%的鐵尾礦渣顆粒集中在地表以上10cm高度內，高速運動的風蝕鐵尾礦渣兩相流對公路路基及邊坡表面造成侵蝕破壞。當含鐵尾礦渣量含量呈飽和狀時所挾帶的鐵尾礦渣顆粒產生堆積形成積渣，掩埋公路排水設施等。在鐵尾礦渣危害嚴重地段，大風可以形成大量鐵尾礦渣搬移，壓埋鐵尾礦渣防護體系或路面，導致防護體系失效和阻礙公路運營。項目所在地區降雨少但非常集中，多在夏季降雨，且為強降雨，同時鐵尾礦渣的顆粒細小，不大的水流就可以將其帶出路基造成路基病害，主要有邊坡沖刷和路基掏蝕等。前者，雨水席卷鐵尾礦渣從路基邊流下形成溝槽，溝槽會因水流沖刷能力的增強迅速擴展；后者主要發生在鐵尾礦渣路基封層和包邊土已完工后，雨水從封層浸入鐵尾礦渣路基內部，并將鐵尾礦渣攜帶出路基，路基表面可能只是小裂縫，而路基內部已經掏蝕成很大一個洞，隨后塌陷,這種危害突然性較大。

2影響鐵尾礦渣填方路基穩定性的主要因素

2.1鐵尾礦渣填料的級配和密實度

由室內試驗結果可知，不同級配鐵尾礦渣的抗剪強度存在明顯差異。相同級配的鐵尾礦渣，其抗剪強度隨壓實度的成正比關系。因此，鐵尾礦渣路基的穩定性與填料級配、施工壓實工藝以及密實度等因素有關。

2.2地基的地質結構及水文地質特征

鐵尾礦渣通常堆積在山洼，溝渠等低洼地帶，原始地形變化加大，地質結構及水文地質特征差異較大。在鐵尾礦渣沉淀坑地帶，地基主要由鐵尾礦渣沉淀堆積形成，鐵尾礦渣密實度沿地基深度變化較大。通常地表3m以內處于松散或松軟狀態，3.0m以下處于中密狀態。同時，地下水位高低與鐵尾礦渣的沉淀、堆積形式和覆蓋層厚度等因素有關。因此，應重視鐵尾礦渣覆蓋層下面原始地貌及其地質結構、水文地質特征。

2.3鐵尾礦渣路基的邊坡設計

一般天然狀態下的松散鐵尾礦渣體干密度在1.55～1.57g/cm3之間，相應的自然休止角在31～36°之間，其對應的坡比為1:1.38～1:1.66。因此，一般采用1:1.5的坡比；對填方較高的情況則適當放緩。對鐵尾礦渣填方路基來講，保持邊坡的穩定性對車輛安全運營是十分重要的。

2.4鐵尾礦渣路基的邊坡防護措施

對鐵尾礦渣路基邊坡防護的質量對路基的穩定性起著至關重要的作用。采用砌體防護，不僅保護坡面不受外界環境影響，在一定程度上也增強了邊坡的穩定性。采用覆土植草防護，可保證邊坡及路肩不被風蝕，并減少了雨水沖刷。另外，對邊坡進行一定的防護措施，也可減少一些人為的破壞。2.5鐵尾礦渣路基的排水防洪措施鐵尾礦渣為細小的散粒顆粒，顆粒間無黏性，很容易受到雨水的沖刷而流失；路線處于遵化北部山區降雨量集中，雨季往往產生洪水；在水流集中路段，路肩及邊坡則容易被沖刷而形成溝渠，使路基遭到破壞；在低洼積水地段，路基填料被浸泡，強度降低，也可能引起路基的失穩破壞。因此，在鐵尾礦渣地區公路設計和施工中，應重視路基的排水防洪措施。

3鐵尾礦渣路基的工程防護與環境保護措施

3.1鐵尾礦渣路基的設計原則

1)鐵尾礦渣路基設計宜貫徹“寧填勿挖”的思想，以減輕鐵尾礦渣大風掩埋病害。

2)路線走向盡可能與季風風向平行。當路線與風向正交時，宜增大路基填方高度。因為，較高的路堤一般不至于遭受風吹鐵尾礦渣流動掩埋路面的鐵尾礦渣風吹埋危害。

3)鐵尾礦渣路堤高度不宜太大，以減輕風、雨蝕病害，一般以1.0m左右為宜。4)對于高度小于1.0m的低路堤，邊坡可視路側地形情況，采用緩坡式或流線形的路基斷面，坡比一般為1:4～1:10。這時，路側防護工程設施可適當減少。5)對于高度大于1.0m的路基，邊坡坡比采用1:1.5～1:2.0，一坡到頂，坡面設置一定的防護措施。

3.2鐵尾礦渣路基邊坡防護

根據前面的分析，鐵尾礦渣地帶路基填方愈高，則風蝕和沖刷作用愈顯著。因此，路基防護是鐵尾礦渣路基設計的重要組成部分。本項目中在勘察、設計和施工的各個階段積累了大量的研究資料和工程應用經驗。主要可概括為如下幾方面：

1)鐵尾礦渣地區路基防護應遵守因地制宜，就地取材的原則。

2)對鐵尾礦渣路基路肩部分主要采用土、石灰土及瀝青等材料進行防護，以保證路基的穩固和行車安全，也可采用植草、培基植被、土工網、土工布及土工格柵等材料加固。

3)對鐵尾礦渣路基邊坡的防護可分為臨時防護和長期防護兩部分。臨時防護主要以植草防護為主，包括采用麥草、稻草、蘆葦、鐵尾礦渣生植被以及草皮等防護措施，必要時也可采用粘土、礫卵石及瀝青或水泥鐵尾礦渣等材料防護。長期防護主要以植被防護為主，即在邊坡上種植各種適合當地特點的尾礦渣生植物，必要時也可結合采用一定厚度的粘土、山皮土、礫卵石、培基植被、土工合成材料及瀝青或水泥鐵尾礦渣等材料覆蓋。橋涵兩側以及一些特殊地段宜用砌體防護。

4)鐵尾礦渣地區路基防護應將臨時防護和長期防護結合起來，這樣不僅能抵御強風、暴雨對鐵尾礦渣路基的風蝕危害和沖刷破壞。

5)在低洼易積水或易受洪水沖刷路段，所采取的防護措施應能經受住水的浸蝕破壞和洪水的沖刷破壞。一般常采用植樹、培基植被、土工合成材料和砌體防護等加固措施。

3.3鐵尾礦渣公路的環境保護措施

根據該地區鐵尾礦渣堆積自然氣候特征，防治尾礦渣害的措施必須要雙管齊下，除了以上路基本體防護又要考慮路基兩側風雨流鐵尾礦渣的危害，才能遏制鐵尾礦渣風雨流的形成，減少公路對環境的影響以及因破壞環境而對公路的不利影響。鐵尾礦渣地區公路環境保護措施主要包括植物防護、工程防護等方法。

1)工程措施

工程防護措施是鐵尾礦渣地區公路防護的主要組成部分。常用的工程防護內容有：穩固鐵尾礦渣工程、攔阻鐵尾礦渣工程等兩部分。

(1)穩固鐵尾礦渣工程

穩固鐵尾礦渣工程是通過工程措施將易于移動的鐵尾礦渣堆、小鐵尾礦渣丘等就地固定的一種治理方法。主要內容有砌筑護墻、護坡等。

(2)攔阻鐵尾礦渣工程

攔阻鐵尾礦渣工程是通過工程措施，將鐵尾礦渣風吹流阻止在距公路較遠的地方，以便公路不受鐵尾礦渣淹埋和侵蝕影響。常用的攔阻鐵尾礦渣工程有石砌攔阻鐵尾礦渣墻、鐵尾礦渣堤、鐵尾礦渣障板等，視當地實際情況選用。

2)植物防護措施

植物防護措施是整個鐵尾礦渣堆積區公路環境保護的主要組成部分。它是利用生物的生態特點來防止鐵尾礦渣移動，并且達到鐵尾礦渣堆積穩固的一種措施。由于生物防護具有經濟、使用時間長、改善沿線生態與保護環境等優點，因此，是在鐵尾礦渣堆積區公路防護中均應倡導的防護措施，也是一項很有前景的防護工程。植物防護措施主要內容有固定活動鐵尾礦渣丘、攔阻鐵尾礦渣、穩定邊坡以及設置鐵尾礦渣地林帶等。植物防護措施配置要求土地整治與造林種草措施相結合,樹種選擇要做到適地適樹,并結合生活及美化要求,可適當選擇具有觀賞價值的樹種,在具體布設防護林帶上要合理密植,注意喬、灌、草合理搭配,綠化和美化有機結合,形成綜合性保水保土防護體系。

4結語

鐵尾礦渣地區路基施工主要是在工程措施和植物措施等方面把環境保護與公路建設充分考慮進來，是在工程措施和植物措施等方面把水土保持和公路建設充分結合考慮,處理好局部治理和全線治理、單項治理和綜合治理的關系,將施工過程中造成的水土流失減少到最低限度,從而保證工程建設的順利進行,促使項目區的社會、經濟和環境協調發展。

作者:李鐵山單位:唐山市交通運輸局