取弃土场修复方案.docx
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取弃土场修复方案
取弃土场修复方案
1．工程概况
LXS-13标段自DK682+737.05至DK800+970.94，线路长度74.344km，位于甘肃省酒泉市、嘉峪关市及玉门市境内。
线路自新设酒泉南站进站端DK682+737.05引出，在连霍高速公路北侧设酒泉南站，而后线路自酒泉市南侧边缘通过，跨连霍高速在河口村附近设嘉峪关南站后，线路继续西行，下穿长城后上跨既有兰新铁路，线路走行于连霍高速路与既有兰新线及G312国道之间至本标段终点DK800+970.94。
经过双泉水源地二级区，嘉峪关水源地，北大河水源地，酒钢大草滩水源地，黑山湖水源地，甘肃玉门南山省级自然保护区。
为了完成沿线主线路的填筑、挖方、弃土清理等工程，在沿线分别设置了取弃土场，其中取弃土场数量如下表：
取弃土场表
序号
起止里程
位置
厚度
范围
备注
侧别
距离
（m）
长
（m）
宽（m）
1
DK684+150
DK685+000
右
1000
850
490
取土场
2
DK694+600
DK694+900
左
500
300
390
取土场
3
DK705+700
DK705+900
左
2000
200
200
取土场
4
DK711+150
DK711+200
左
512
50
450
取土场
5
DK717+000
DK717+650
左
1034
650
230
取土场
6
DK719+940
DK720+400
左
489
460
170
取土场
7
DK721+190
DK721+450
左
292
260
130
取土场
8
DK723+200
DK723+600
左
4400
400
200
取土场
9
DK728+600
DK728+700
左
3500
800
100
取土场
10
DK730+900
DK731+100
左
6000
400
200
取土场
11
DK736+150
DK736+700
左
516
550
250
取土场
12
DK739+050
DK739+500
左
504
450
220
取土场
13
DK791+200
DK791+950
左
130
750
190
取土场
14
DK787+626
DK787+790
右
50
164
86
弃土场
15
DK797+916
DK798+000
右
200
84
45
弃土场
2.总体方案
铁路的建设对于沿线的环境的影响很大，由于取弃土场数量较多，造成了植被的减少，水土流失，空气污染等影响。
为了保护环境，特意将沿线的取弃土场进行修复，尽快恢复生态环境。
取土场采用取土场削坡及排水、平整及覆土、复垦和绿化；弃土场采用浆砌片石重力式挡墙防护、设置排水工程、平整及覆土、复垦和绿化。
3.具体恢复方案
3.1取土场修复方案
取土场为水土流失重点防护工程之一。
因此，取土场的水土保持工作显得尤为重要，为了最大限度地减少取土、弃土等活动对沿线水土保持带来的影响，提出如下防护措施：
（1）取土场削坡及排水设计
在开挖取土时应尽量避免扩大扰动面积，对于位于风区的取土场应优化施工工艺和施工步骤，分块分段取土，避免形成大的开挖面，对先取后弃的取土场，应分块分段回填。
取土场应留出取土坑出入车道，车道宽8m，车道纵坡为1:
5，车道留在面向施工区的一侧，除出入车道以外，为保证取土场开挖边坡的稳定，对取土场按实际地形采取三面或四面削坡，对小于8m的开挖边坡，坡比取1:
1.5，对于大于8m的开挖边坡，每8m高留一开挖平台，平台宽4.0m，8m以下坡比1:
2，8m以上坡比1:
1.5。
应采取半挖半填的方式削坡，以挖深的1/2为界，上部削坡土方用于下部填方边坡，填方边坡应层层回填，逐层夯实。
根据本线气候等相关资料，祁连山山区降雨量稍大，降雨量年内分配不均，夏秋季节降水量较大，因此，上述分区均需在取土场考虑设置截排水工程。
为拦截坡面降雨径流，保护取土形成的临空坡面不直接遭受洪水冲刷，在取土场上部坡肩以外3m处筑高80cm，顶宽50cm的挡水埂，紧靠挡水埂外侧设截流排水沟，将坡顶以上的来水引至两侧，再顺坡排至临近沟渠或河道，截流沟底宽0.6m，深0.6m，边坡比1：
1，采用半填半挖断面土质水沟，坡脚外1m处设底宽0.6m，深0.6m，边坡比1：
1的坡底排水沟，采用土沟形式，内壁夯实。
坡面有二级平台时，平台处理为向内侧即靠近二级边坡一侧倾斜的反坡，为将来覆土和排水创造条件，同时，在中间平台和二级坡面的坡脚设排水沟，以引排坡面降雨径流，中间平台排水沟内的水顺坡而下，将降雨径流引入自然沟道或原有排水系统，二级坡面的坡脚排水沟采取与坡底排水沟相同的设计标准。
（2）取土场平整及覆土设计
取土场边坡削坡以后，再进行人工修坡处理，对回填的弃土、弃碴进行压实，平整处理，弃土弃碴时先弃碴，再弃土。
对于荒漠戈壁区和风区的取土场，应优化取土场平整和砾石覆盖的施工工艺和施工步骤，在分块、分段取土的基础上，分块、分段平整，然后尽快在平整后的区域覆盖卵砾石，以减少大风天气引起的风蚀。
对于可绿化区域的取土场，为有利于植物成活，取土场经平整后均须进行覆土改造，覆土土料来源为取土前剥离的表土，覆土厚度约为20～30cm。
（3）取土场绿化设计
对于可绿化区域的取土场，经过削坡、平整及覆土后，对取土坑底、边坡和平台采取绿化措施，通过采取撒草籽、植灌木的绿化方式，并进行浇水、施肥、保水保墒等养护管理措施，保证苗木成活率，使得植被防护措施在短时间内能够尽快的发挥水土保持效益，防治水土流失。
（4）取土场剥离表土临时挡护措施设计
对于可绿化区域的取土场，取土场取土前，将表层30cm左右熟土铲起后，集中堆放在取土场范围内，不再新增占地。
堆土底部用临时装土草袋挡护，平整、压实临时堆土表面，并用篷布遮盖，防止降雨径流的冲刷，在堆土坡脚周围设置临时土质排水沟，使雨水汇集后排入周围已有排水系统，防止造成新的水土流失，取土场临时堆土参照路基临时堆土防护措施。
取土完成后将表土回填、平整，以利于植被恢复。
（5）施工期管理措施
本项目填方巨大，取土场多，且多个取土场位于风区，容易在施工期施工过程中引起风蚀，因此，在施工期应采取以下管理措施，以减少施工期引起的水土流失。
施工期取土场的施工活动改变、损坏或压埋原有地貌及植被，形成地表裸露，降低了原有的固土防风和抗蚀能力；取土后如不及时恢复或防护，将加剧水土流失，最终导致沙漠化现象严重。
因此这些区域需除采取必要的工程防护措施和临时防护措施，还需优化设计、加强管理，构成行之有效的防治体系，抑制新增水土流失的发生发展。
具体措施如下：
1）优化取土场选址，为避免大范围扒皮取土而破坏地表结皮层和植被，采取集中远运取土的设置原则，主体工程采取先取后弃的原则，减少临时占地面积；
2）对拟定的部分取土场采取适当加深取土、就近合并或进一步“移挖作填”，尽量减少取土量和取土场数量；
3）分析气象资料中的风季特征，合理安排取、弃土的施工时间，尽量避免在大风和强风时段作业；
4）取土场回填方应层层回填，逐层夯实，压实度大于85%，回填完毕后及时进行清理平整，砾石覆盖等措施；
5）加强管理和环保宣传，严禁施工车辆随意偏离施工便道，避免扩大地表扰动范围和水土流失。
3.2弃土场修复方案
（1）弃土弃碴场挡墙防护设计
本着“先挡后弃、分级挡护”的原则，对弃土弃碴场采取浆砌片石重力式挡墙防护。
为减小主动土压力，本次重力式挡墙均采用仰斜式。
设计时，挡墙高度多在4～8m，墙高发生变化时，墙身尺寸以直线渐变过渡，墙背的坡度为1：
0.25，墙面与墙背平行。
碴堆坡脚采用挡墙挡护，基础埋深不小于2.0m。
墙身地面以下部分做成台阶状，以增加墙体的稳定性，基底做成逆坡，以增加墙底的抗倾覆能力。
挡墙墙身预埋Ф100PVC管作为泄水孔，间距2m×2m。
碴顶设截、排水沟，水沟底部必须回填密实，水沟纵向每隔10m设沉降缝一道，缝宽2～3cm。
对于土质弃碴，需在墙后做宽约500mm的碎石滤水层，以利于排水和防止填土中细粒土的流失。
墙身高度较大的，还应在中部设置盲沟。
弃土场、坡面型碴场和沟谷型碴场按照统一形式设计，详见表1，
挡碴墙尺寸设计表1
墙高（m）
顶宽（m）
底宽（m）
基础高度（m）
地面以上（m）
墙趾到墙踵高（m）
截面积（m2）
8
2.85
3.06
2
6
0.60
24.05
7
2.85
3.06
2
5
0.60
21.19
6
1.95
2.19
2
4
0.43
12.48
5
1.95
2.19
2
3
0.43
10.53
4
1.0
1.25
2
2
0.24
4.33
3
1.0
1.25
2
1
0.24
1.46
挡墙稳定验算示意图（m）
（2）稳定性分析
主动土压力计算
主动土压力系数Ka:
则主动土压力Ea为
式中:
Ka——主动土压力系数；H——挡墙高度（m）；r——墙后填土的重度（KN/m3）；
——墙后填土的内摩擦角；α——墙背的倾斜角；
δ——土对挡土墙背的摩擦角；β——墙后填土面的倾角。
主动土压力Ea与水平面夹角为：
－
那么Ea水平方向分力为Eax=Eacos（－）
Ea垂直方向分力：
Eay=Easin（－）
挡土、挡碴墙自重
G1=D（H-1）rg；G2=Z（0.3+D）rg；G3=0.5Hi（0.3+D）rg
G=G1+G2+G3
抗滑移系数Ks
要求Ks>1.3
式中:
G——挡土墙每延米自重；μ——土对挡土墙基底的摩擦系数。
抗倾覆系数Kt
X0＋b=（0.3+D）+1.0tan14.120；X1=（0.3+D）/2+0.5sin19.480
X0=（0.3+D）；Xf=（0.3+D）+H/3×tan14.12°
Zf=H/3
要求Kt>1.5
基底应力验算
挡土墙基底合力的偏心距
式中：
∑My——稳定力系对墙趾的总力距（KN－m）；
∑M0——倾覆力系对墙趾的总力距（KN－m）；
∑N，——作用于基底上的总垂直力（KN）；
BB——基底宽度；c——作用于基底上的垂直分力对墙趾的力臂。
倾斜基底时，作用于其上的总垂直力为
∑N,=∑Ncosα0＋∑Exsinα0；∑N＝G+Eay
基底压应力σ
时，
，σ2＝0
基底平均压应力不应大于基底的容许承载力〔σ〕。
容许承载力：
〔σ〕＝1.1×300＝330KN/m3
满足要求
设计条件
根据当地地质条件和弃土、弃碴性质，其设计条件如表2。
挡碴墙设计条件表表2
指标
填土
倾角
（°）
填土内
摩擦角
（°）
墙背与填土间摩擦角（°）
填土
容重
（KN/m3）
墙体
容重
（KN/m3）
基底摩
擦系数
墙体附
加荷载
（KN）
地基
承载力
（KN/m2）
符号
b
δ
r
rg
μ
W0
qk
数值
104.10
35
17.5
20
24
0.4
0
300
墙体尺寸
由设计的挡碴墙尺寸概化为计算用的挡碴墙尺寸详见表3。
挡碴墙尺寸表表3
总高（m）
墙背倾角（）
墙体底宽（m）
墙体顶宽（m）
基底倾角（）
H
α
BB
Dt
a0
8
14.12
3.06
2.85
11.31
7
14.12
3.06
2.85
11.31
6
14.12
2.19
1.95
11.31
5
14.12
2.19
1.95
11.31
4
14.12
1.25
1.0
11.31
3
14.12
1.25
1.0
11.31
稳定性验算结果
挡碴墙按上述设计条件和挡碴墙尺寸代入稳定性验算公式，可计算出挡碴墙的抗滑移系数、抗倾覆系数、地基承载力（系数）和合力偏心距，其结果见表4。
可见，所有指标均满足《开发建设项目水土保持方案技术规范》要求，所设计的挡碴墙是稳定的。
挡碴墙稳定性分析计算结果表表4
指标
挡墙高度
抗滑移系数
抗倾覆系数
最大压应力/地基允许应力
合力偏心距
Ks
Kt
σ1/〔σ〕
e
e0
8
1.85
5.42
0.48
0.97
0.51
7
2.12
7.04
0.41
1.07
0.51
6
1.71
4.78
0.37
0.63
0.37
5
2.27
7.43
0.26
0.98
0.37
4
1.51
3.65
0.25
0.28
0.21
3
2.07
6.31
0.14
0.56
0.21
要求
>1.3
>1.5
≤1.2
e＞e0
⑨碴体边坡稳定性分析
为了确保碴体的稳定以及沿基础不产生深层、浅层滑动，须对碴体边坡稳定性进行计算，公式如下：
式中：
；
f——边坡土体内摩擦系数，f＝tgφ；m——边坡系数；c——边坡土体粘聚力；
γ——边坡土体容重；H——边坡竖向高度。
Kmin应大于1.30。
碴体边坡抗滑稳定性计算结果详见表5。
碴体边坡抗滑稳定性计算成果表表5
边坡率
边坡稳定安全系数
计算值
允许值
1：
1.5
1.45～5.27
1.30
碴体在坡脚设置挡碴墙后，还需对碴体坡面进行防护设计，以保证碴体在正常和非正常情况下均能稳定、不滑动。
通过试算确定的碴体稳定设计坡度为1：
1.5。
削坡后如碴体总堆高超过15m，则每堆高8m左右设置一道1.5m宽的平台，可根据具体堆碴高度设置一级、二级或三级平台等。
根据以上分析计算，本工程碴场挡碴墙的抗滑、抗倾覆、地基应力及边坡抗滑稳定性均满足安全稳定需要。
（5）弃土弃碴场排水工程设计
根据工程沿线降水情况分析，本次在弃土弃碴场周围及弃土和弃碴顶部均设置排水沟或截水沟，以便及时顺畅的排走径流，防止径流冲刷弃土弃碴引起水土流失。
参照《防洪标准》和《灌溉与排水工程设计规范》，弃碴场截、排水沟按坡面洪水频率标准20年一遇设计。
坡面洪水计算采用下面的公式：
式中，
——最大洪水洪峰流量，m3/s；
——径流系数；
——最大1h降雨强度，20mm/h；
——山坡集水面积，km2。
将弃碴场截、排水沟结合进行。
根据相关水文手册查得，本项目沿线地区径流系数
＝0.2。
一小时最大降雨按照暴雨量级取值（当一小时降雨量超过10毫米时,就达到了暴雨量级），
0.05＝20mm/h。
单个弃碴场最大山坡集水面积约为4.0km2，计算得到最大洪水洪峰流量为4.50m3/s。
考虑到碴场实际设置中采用碴场两侧同时设置排水沟进行排水，因此可将最大洪水洪峰流量减半，按2.25m3/s进行检算设计。
截、排水沟断面面积
，根据上式中的设计频率暴雨坡面最大径流量，按明渠均匀流公式计算：
式中，
——截、排水沟断面面积，m2；
——谢才系数；
——水力半径，
，m；
——排水沟比降；
——水沟湿周，m；
设
——截排水沟地面糙率，此处取0.025；
——截排水沟比降，取0.02。
截排水沟断面设计流量表表6
B（m）
H（m）
A（m2）
χ（m）
R（m）
I
n
Q设（m3/s）
0.6
0.6
0.72
2.298
0.3133
0.02
0.025
2.61
根据上式的计算结果可以发现，当截排水沟为梯形断面，底宽取B=0.6m，沟深H=0.6m，边坡取1：
1时，Q设为2.61m3/s＞2.25m3/s，完全能够满足弃碴场上游截、排水的要求。
浆砌片石结构的挡碴墙坡面设置Φ10cmPVC排水管，其垂直、水平间距各为2.0m；排水管预埋进砌体内，呈梅花型布孔，底排孔高出地面约30cm。
长度每隔10m留一道沉降伸缩缝，缝宽2cm，用沥青麻筋填塞。
碴顶留一定坡度，以利于碴面排水。
（6）弃土弃碴场平整及覆土设计
弃土弃碴完成后，对弃土碴顶部进行平整。
为有利于植被恢复，平整后土体、碴体顶部应覆盖一定厚度的熟土，覆土来源为弃土、弃碴时剥离的表土。
（7）弃土弃碴场复垦和绿化设计
弃土弃碴场平整、覆土工作完成后，结合当地实际情况，对本工程占用耕地、旱地的弃土弃碴场采取土地复垦措施，对祁连中高山山区占用的荒坡、荒沟的弃土弃碴场和绿洲区的弃土场采取植草、植灌的防护措施，其它的弃渣场设置在荒漠戈壁区和风区，不采取植物防护措施。
（8）弃土弃碴场剥离表土临时挡护措施设计
对要进行植被恢复的弃土弃渣场，弃土弃碴前将地表30cm左右熟土铲起，集中堆放在弃碴场范围内，不新增占地。
堆土底部用临时装土草袋挡护，对临时堆土表面平整、压实，用篷布遮盖，并做好临时土质排水沟，使降雨径流汇集后能够顺畅的排入周围沟渠等已有排水系统，防止造成新的水土流失。
弃碴工程完工后，平整土体和碴体，覆盖剥离的表土，以利于土地复垦和绿化。
4．环保管理机构
取弃土场恢复施工前成立项目环境保护领导小组，组长为项目经理，副组长由项目副经理和项目总工程师担任。
组员由参加本工程施工的工程管理部负责人、安质环保部负责人、物资设备部负责人、计划财务部负责人、综合管理部负责人担任。
参与工程施工全过程的环保控制和管理。
详见环境保护组织机构图。
环境保护组织机构图
5.环保、水保管理体系
建立健全环境保护及水土保持管理体系，建设、设计、施工、监理单位均成立以第一负责人为组长的环水保管理领导小组，负责全线的环境保护及水土保持管理工作。
严格按照国家《环境保护法》和《水土保持法》落实“三同时”，在全线认真开展环境保护及水土保持的宣传教育工作。
环境保护管理体系框图
6.环保管理制度
6.1环境保护责任制度
结合本工程特点建立领导干部包保责任制和全体施工人员的环保岗位责任制，明确责任，把环境保护的理念贯彻到每个人和每道工序。
6.2环境因素识别评价制度
由项目经理部组织，根据国家及省市政府的法律法规，对工程的环境因素进行识别和评价，根据评价结果确定本工程的重要环境因素，针对重要环境因素制定管理方案，针对其他因素制定控制措施。
6.3环保工作检查制度
由项目经理部定期组织进行环保情况检查，对取弃土场恢复的施工现场环境保护工作做得好的部门或个人给予奖励，对违章事件及时处理纠正，并对相关人员给予处罚。
新建兰新铁路第二双线工程
LXS-13标段取弃土场修复方案
中铁九局新建兰新铁路甘青段项目经理部
二〇一一年四月二十八日
TA1-3施工组织设计（方案）报审表
工程项目名称：
新建兰新铁路第二双线（甘青段）施工合同段：
LXS-13编号：
致：
北京铁城建设监理有限公司（监理站）
我单位根据施工合同的有关规定已编制完成LXS-13标段取弃土场修复方案工程的施工组织设计（方案），并经我单位技术负责人审查批准，请予以审查。
附：
LXS-13标段取弃土场修复方案
承包单位（章）
项目经理
日期
监理分站意见：
监理分站长／专业监理工程师
日期
监理站意见：
监理站（章）
总监理工程师
日期
注：
1、本表一式4份，承包单位2份，监理单位1份，报指挥部核备1份。
2、本表适用于标段一般单位工程施工组织设计审批。
新建兰新铁路第二双线工程
LXS-13标段取弃土场修复方案
2011年4月
施工单位：
中铁九局新建兰新铁路甘青段项目经理部
编制人：
审核人：
审定人：
批准人：
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