铁尾矿渣路基施工环境保护论文

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1铁尾矿渣堆积地区环境特点和对路基施工的影响

1.1工程环境特点

1)气候特点

项目所在地位于燕山南麓，属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，夏季高温多雨，多东南风；冬季干燥寒冷，多西北风；春、秋两季少雨多风，气温凉爽。

2)工程地质特点

铁尾矿渣堆积地貌是人为的结果，铁尾矿渣的产出状态及铁尾矿渣与原始地层的组合关系，即地基土的类型是由原始地形地质条件和风蚀雨淋的改造情况两方面决定的。

（1）铁尾矿渣是最主要的地基土类型，范围有限，厚度不等，以极细铁尾矿渣为主，中值粒径0.1～0.2mm，不均匀系数2.8～4.0，曲率系数0.7～0.73，属不良级配砂类土。

（2）铁尾矿渣主要分布在选矿场及其周边，堆积厚度一般在10～50m之间，以粉粒为主，黏粒盛少，属粉土。

（3）铁尾矿渣坑中的尾矿渣系选矿过程中的水流冲渣并沉积而成，有水平层理或斜层理，距入池点的距离越远则平均颗粒粒径越小，颗粒的水流分选作用越明显。与铁尾矿渣堆中的尾矿渣相比，含泥量少些。两者成分相近。铁尾矿渣堆的背风坡的渣土密实度极低，处于疏松状态，工程性质很差。

1.2对路基施工的影响

1）对施工机具的影响由于堆积表面的铁尾矿渣常为松散状态，常用的轮式平地机不能直接在铁尾矿渣上行走整平，只能选用小型推土机由人工配合进行铁尾矿渣路基顶面的整平，同样压实也只能选用推土机、自行双驱压路机等轻型施工机械。为了保证路面工程的施工设备可在铁尾矿渣路基顶面行走，还需要在铁尾矿渣表面再摊铺一层封层，这对于严重缺乏筑路材料的铁尾矿渣堆积地区无疑增加了施工难度和工程造价。

2)常见的病害在风力的作用下，铁尾矿渣灾害的基本类型有风蚀和渣埋等。这些灾害过程相互关联并发生作用，其实质就是风力作用于铁尾矿渣质地表而引起的铁尾矿渣物质风吹～搬运～再堆积过程。可划分为以下形式：在风力作用下铁尾矿渣颗粒移动离开原位运动，形成铁尾矿渣风吹流而产生的物质搬运过程，主要危害铁尾矿渣堆积地区各种公路设施和基础的稳定性。调查观测表明，铁尾矿渣的风蚀渣流中98%的铁尾矿渣颗粒集中在地表以上10cm高度内，高速运动的风蚀铁尾矿渣两相流对公路路基及边坡表面造成侵蚀破坏。当含铁尾矿渣量含量呈饱和状时所挟带的铁尾矿渣颗粒产生堆积形成积渣，掩埋公路排水设施等。在铁尾矿渣危害严重地段，大风可以形成大量铁尾矿渣搬移，压埋铁尾矿渣防护体系或路面，导致防护体系失效和阻碍公路运营。项目所在地区降雨少但非常集中，多在夏季降雨，且为强降雨，同时铁尾矿渣的颗粒细小，不大的水流就可以将其带出路基造成路基病害，主要有边坡冲刷和路基掏蚀等。前者，雨水席卷铁尾矿渣从路基边流下形成沟槽，沟槽会因水流冲刷能力的增强迅速扩展；后者主要发生在铁尾矿渣路基封层和包边土已完工后，雨水从封层浸入铁尾矿渣路基内部，并将铁尾矿渣携带出路基，路基表面可能只是小裂缝，而路基内部已经掏蚀成很大一个洞，随后塌陷,这种危害突然性较大。

2影响铁尾矿渣填方路基稳定性的主要因素

2.1铁尾矿渣填料的级配和密实度

由室内试验结果可知，不同级配铁尾矿渣的抗剪强度存在明显差异。相同级配的铁尾矿渣，其抗剪强度随压实度的成正比关系。因此，铁尾矿渣路基的稳定性与填料级配、施工压实工艺以及密实度等因素有关。

2.2地基的地质结构及水文地质特征

铁尾矿渣通常堆积在山洼，沟渠等低洼地带，原始地形变化加大，地质结构及水文地质特征差异较大。在铁尾矿渣沉淀坑地带，地基主要由铁尾矿渣沉淀堆积形成，铁尾矿渣密实度沿地基深度变化较大。通常地表3m以内处于松散或松软状态，3.0m以下处于中密状态。同时，地下水位高低与铁尾矿渣的沉淀、堆积形式和覆盖层厚度等因素有关。因此，应重视铁尾矿渣覆盖层下面原始地貌及其地质结构、水文地质特征。

2.3铁尾矿渣路基的边坡设计

一般天然状态下的松散铁尾矿渣体干密度在1.55～1.57g/cm3之间，相应的自然休止角在31～36°之间，其对应的坡比为1:1.38～1:1.66。因此，一般采用1:1.5的坡比；对填方较高的情况则适当放缓。对铁尾矿渣填方路基来讲，保持边坡的稳定性对车辆安全运营是十分重要的。

2.4铁尾矿渣路基的边坡防护措施

对铁尾矿渣路基边坡防护的质量对路基的稳定性起着至关重要的作用。采用砌体防护，不仅保护坡面不受外界环境影响，在一定程度上也增强了边坡的稳定性。采用覆土植草防护，可保证边坡及路肩不被风蚀，并减少了雨水冲刷。另外，对边坡进行一定的防护措施，也可减少一些人为的破坏。2.5铁尾矿渣路基的排水防洪措施铁尾矿渣为细小的散粒颗粒，颗粒间无黏性，很容易受到雨水的冲刷而流失；路线处于遵化北部山区降雨量集中，雨季往往产生洪水；在水流集中路段，路肩及边坡则容易被冲刷而形成沟渠，使路基遭到破坏；在低洼积水地段，路基填料被浸泡，强度降低，也可能引起路基的失稳破坏。因此，在铁尾矿渣地区公路设计和施工中，应重视路基的排水防洪措施。

3铁尾矿渣路基的工程防护与环境保护措施

3.1铁尾矿渣路基的设计原则

1)铁尾矿渣路基设计宜贯彻“宁填勿挖”的思想，以减轻铁尾矿渣大风掩埋病害。

2)路线走向尽可能与季风风向平行。当路线与风向正交时，宜增大路基填方高度。因为，较高的路堤一般不至于遭受风吹铁尾矿渣流动掩埋路面的铁尾矿渣风吹埋危害。

3)铁尾矿渣路堤高度不宜太大，以减轻风、雨蚀病害，一般以1.0m左右为宜。4)对于高度小于1.0m的低路堤，边坡可视路侧地形情况，采用缓坡式或流线形的路基断面，坡比一般为1:4～1:10。这时，路侧防护工程设施可适当减少。5)对于高度大于1.0m的路基，边坡坡比采用1:1.5～1:2.0，一坡到顶，坡面设置一定的防护措施。

3.2铁尾矿渣路基边坡防护

根据前面的分析，铁尾矿渣地带路基填方愈高，则风蚀和冲刷作用愈显著。因此，路基防护是铁尾矿渣路基设计的重要组成部分。本项目中在勘察、设计和施工的各个阶段积累了大量的研究资料和工程应用经验。主要可概括为如下几方面：

1)铁尾矿渣地区路基防护应遵守因地制宜，就地取材的原则。

2)对铁尾矿渣路基路肩部分主要采用土、石灰土及沥青等材料进行防护，以保证路基的稳固和行车安全，也可采用植草、培基植被、土工网、土工布及土工格栅等材料加固。

3)对铁尾矿渣路基边坡的防护可分为临时防护和长期防护两部分。临时防护主要以植草防护为主，包括采用麦草、稻草、芦苇、铁尾矿渣生植被以及草皮等防护措施，必要时也可采用粘土、砾卵石及沥青或水泥铁尾矿渣等材料防护。长期防护主要以植被防护为主，即在边坡上种植各种适合当地特点的尾矿渣生植物，必要时也可结合采用一定厚度的粘土、山皮土、砾卵石、培基植被、土工合成材料及沥青或水泥铁尾矿渣等材料覆盖。桥涵两侧以及一些特殊地段宜用砌体防护。

4)铁尾矿渣地区路基防护应将临时防护和长期防护结合起来，这样不仅能抵御强风、暴雨对铁尾矿渣路基的风蚀危害和冲刷破坏。

5)在低洼易积水或易受洪水冲刷路段，所采取的防护措施应能经受住水的浸蚀破坏和洪水的冲刷破坏。一般常采用植树、培基植被、土工合成材料和砌体防护等加固措施。

3.3铁尾矿渣公路的环境保护措施

根据该地区铁尾矿渣堆积自然气候特征，防治尾矿渣害的措施必须要双管齐下，除了以上路基本体防护又要考虑路基两侧风雨流铁尾矿渣的危害，才能遏制铁尾矿渣风雨流的形成，减少公路对环境的影响以及因破坏环境而对公路的不利影响。铁尾矿渣地区公路环境保护措施主要包括植物防护、工程防护等方法。

1)工程措施

工程防护措施是铁尾矿渣地区公路防护的主要组成部分。常用的工程防护内容有：稳固铁尾矿渣工程、拦阻铁尾矿渣工程等两部分。

(1)稳固铁尾矿渣工程

稳固铁尾矿渣工程是通过工程措施将易于移动的铁尾矿渣堆、小铁尾矿渣丘等就地固定的一种治理方法。主要内容有砌筑护墙、护坡等。

(2)拦阻铁尾矿渣工程

拦阻铁尾矿渣工程是通过工程措施，将铁尾矿渣风吹流阻止在距公路较远的地方，以便公路不受铁尾矿渣淹埋和侵蚀影响。常用的拦阻铁尾矿渣工程有石砌拦阻铁尾矿渣墙、铁尾矿渣堤、铁尾矿渣障板等，视当地实际情况选用。

2)植物防护措施

植物防护措施是整个铁尾矿渣堆积区公路环境保护的主要组成部分。它是利用生物的生态特点来防止铁尾矿渣移动，并且达到铁尾矿渣堆积稳固的一种措施。由于生物防护具有经济、使用时间长、改善沿线生态与保护环境等优点，因此，是在铁尾矿渣堆积区公路防护中均应倡导的防护措施，也是一项很有前景的防护工程。植物防护措施主要内容有固定活动铁尾矿渣丘、拦阻铁尾矿渣、稳定边坡以及设置铁尾矿渣地林带等。植物防护措施配置要求土地整治与造林种草措施相结合,树种选择要做到适地适树,并结合生活及美化要求,可适当选择具有观赏价值的树种,在具体布设防护林带上要合理密植,注意乔、灌、草合理搭配,绿化和美化有机结合,形成综合性保水保土防护体系。

4结语

铁尾矿渣地区路基施工主要是在工程措施和植物措施等方面把环境保护与公路建设充分考虑进来，是在工程措施和植物措施等方面把水土保持和公路建设充分结合考虑,处理好局部治理和全线治理、单项治理和综合治理的关系,将施工过程中造成的水土流失减少到最低限度,从而保证工程建设的顺利进行,促使项目区的社会、经济和环境协调发展。

作者:李铁山单位:唐山市交通运输局