（环境工程专业论文）乌鞘岭隧道建设过程中的环境问题及其对策分析.pdf

西南交通大学硕士学位论文第1 页 摘要 铁路隧道在为国民经济的发展提供便利的同时，也以各种各样的形式污 染和破坏着环境，尤其是特长、大断面隧道的出现，这种情况变得越来越严 重。随着全球经济的一体化和我国加入，环境保护越来越受到政府和社会的 高度重视。人类社会的传统发展模式是以资源的过度消耗和环境恶化为代价 的，结果造成了诸如自然资源的可持续利用率低、环境污染、地质灾害频繁、 生态平衡破坏等重大问题。随着可持续发展成为时代发展的主题，铁路隧道 工程环境影响问题日益倍受人们关注。 在隧道施工过程中，由于工程作业，不可避免的会改变原有的环境状态， 并可能使环境向不利于人类生存的方向发展，或造成环境污染。而且这些影 响往往是很难恢复甚至是不可恢复的。由于隧道修建于地下，在开挖中势必 造成周围应力场的改变，造成岩体结构松散及地表水、地下水重新分布，在 施工中带来强烈的噪声、冲击、震动、大气污染、弃碴污染，对施工人员的 身体产生危害。因此，在隧道的施工阶段必须考虑施工给环境及人带来的不 利影响，加强施工管理，根据工程情况采取相应的施工措施。 本文在参考国内外有关隧道工程的研究资料基础上，针对乌鞘岭铁路长 隧道环境影响的特点，详细分析该隧道在其施工阶段和环境的关系，找出可 能对环境造成的负面影响和产生的原因，从而提出了研究该隧道工程施工期 环境保护措施，对实际工程具有一定的指导意义。 关键词：乌鞘岭隧道；施工过程；环境影响；保护措施 西南交通大学硕士学位论文第页 a b s tf a c t t h em l r o a dt u n n e lw h i l ep r o v i d e st h ec o n v e n i e n c ef o r t h en a t i o n a le c o n o m y d e v e l o p m e n t ，a l s op o l l u t e sa n di sd e s t r o y i n gt h ee n v i r o n m e n tb yv a r i o u sf o r m t h es p e c i a ls k i l l ，t h eb i gc r o s ss e c t i o nt u n n e la p p e a r a n c e ，t h i sk i n do fs i t u a t i o n b e c o m e si np a r t i c u l a rm o r ea n dm o r es e r i o u s j o i n sa l o n gw i t ht h eg i o b a l e c o n o m yi n t e g r a t i o nw i t ho u re n n n t r y , 也ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nm o r ea n d m o r er e c e i v e st h eg o v e r n m e n ta n dt h es o c i e t yt a k e sh i g l l l y h u m a ns o c i e t y st r a d i t i o n a ld e v e l o p m e n tp a t t e r ni sw o r s e n st a k et h e r e s o u r c e se x c e s s i v ec o n s u m p t i o na n dt h ee n v i r o n m e n t 勰t h ep r i c e , f i n a l l yh a s c r e a t e ds u c h 嬲t h en a t u r a lr e s o u r c es u s t a i n a b l eu s ef a c t o rl o w , t h ee n v i r o n m e n t a l p o l l u t i o n , t h eg e o l o g i c a ld i s a s t e rf r e q u e n t ，t h ee c o l o g i c a le q u i l i b r i u md e s t r u c t i o n a n ds oo nt h em a j o ri s s u e a l o n gw i t ht h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ti n t ot i m e d e v e l o p m e n ts u b j e c t 。r a i l r o a dt u n n e l i n ge n v i r o n m e n t a le f f e c tq u e s t i o nt i m ei s p a i da t t e n t i o nt od a yb yd a y t h ep e o p l e i nt h et u n n e lc o n s t r u c t i o np r o c e s s ，a sar e s u l to ft h ee n g i n e e r i n gw o r k , i n e v i t a b l ec a nc h a n g et h eo r i g i n a le n v i r o n m e n tc o n d i t i o n ，p o s s i b l ya n dc a u s e st h e e n v i r o n m e n tt on o tt of a v o rt h eh u m a ns u r v i v a lt h ed i r e c t i o nt od e v e l o p ，o rc a u s e s t h ee n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n m o r e o v e rt h e s ei n f l u e n c e so f t e ni sv r yd i 伍c u l tt o r e s t o r em a yn o te v e nr e s t o r e b e c a u s et u n n e lc o n s t r u c t i o ni nu n d e r g r o u n d p 嘶p h e r y , w i l lc r e a t et h es t r e s sf i e l dc h a n g ei n e v i t a b l yi ne x c a v a t i n g ，w i l lc r e a t e t h er o c km a s ss t r u c t u r el o o s ea n dt h es u r f a c ew a t e r , t h eg r o u n dw a t e rd i s t r i b u t e s w i l lb r i n gt h ei n t e n s en o i s e , t h ei m p a c t t h ev i b r a t i o n , t h ea i rp o l l u t i o ni nt h e c o n s t r u c t i o n , a b a n d o n si sc u tb yb r o k e ng l a s st h ep o l l u t i o n w i l lh a v et h eh a r mt o c o n s t r u c t o r sb o d y t h e r e f o r e i nt h et u n n e lc o n s t r u c t i o ns t a g em u s tc o n s i d e r c o n s t r u c t i o na d v e r s ee f f e c tw h i c hb r i n g sf o rt h ee n v i r o n m e n ta n dt h eh u m a n , s t r e n g t h e n st l l ec o n s t r u c tc o n t r 0 1 t a k e st h ec o r r e s p o n d i n gc o n s t r u c t i o nm e a s u r e a c c o r d i n g t ot h ep r o j e c ts i t u a t i o n t h i sa r t i c l ei nr e f e r st ot h ed o m e s t i ca n df o r e i g nr e l a t e dt u n n e l i n gi nt h e r e s e a r c hd a t ab a s e t h er e a s o nw h i c ht ot h ee n v i r o n m e n ti nv i e wo fw uq i a o l i n g t h er a i l r o a dl o n gt u n n e le n v i r o n m e n t a le f f e c tc h a r a c t e r i s t i c m u l t i a n a l y s i st h i s t l l n n e li ni t sc o n s t r u c t i o ns t a g ea n dt h ee n v i r o n m e n tr e l a t i o n s d i s c o v e i 篙p o s s i b l y w h i c hc r e a t e st h en e g a t i v ei n f l u e n c ea n dp r o d u c e s ，t h u sp r o p o s e ds t u d i e st h i s t u n n e l i n gc o n s t r u c t i o np e r i o de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nm e a s u r e 。h a sc e r t a i n g u i d i n gs g l l s et ot h ea c t u a lp r o j e c t k e yw o r d s ：w n s h a o l i n gt u n n e l ；c o n s t r u c t i o np r o c e s s ；e n v i r o n m e n t a le f f e c t ； p r o t e c t i v em e a s u r e s 西南交通大学硕士学位论文第1 页 1 1 问题的提出 第一章绪论 我国是一个多山的国家，铁路隧道近期得到了快速的发展，这与其所具 备的众多优越性密不可分。 ( 1 ) 可提高路线标准，避免明道上的急弯陡坡使路线顺畅； ( 2 ) 可降低路线标高，缩短运行里程，既提高车速又节约油料，减少机 械磨损； ( 3 ) 可减少大填大挖，保护森林植被，减少水土流失，并可利用弃土废 渣，改地造田，获得较好的综合效益l l 】。 但是，铁路隧道在为国民经济的发展提供便利的同时，也以各种各样的 形式污染和破坏着环境，随着特长、大断面隧道的出现，这种情况变得越来 越严重。在国内，对工程建设的环境保护也提出了更高的要求，环境保护日 益成为施工企业管理的基木内容和日常工作。隧道工程作为交通建设中常见 的大型工程，在其施工中，对环境不可避免的产生一定的影响，对环境进行 保护就显得格外重要。本文以乌鞘岭隧道为例分析预测在隧道施工过程中对 环境产生的影响，从而提出环境保护措旖。 现有兰新铁路兰武段，由兰州西引出沿黄河南岸阶地西行，经河口南站 跨越黄河，溯黄河支流庄浪河而上，途经永登、天祝、打柴沟。随之线路横 跨金强河进入山区，穿越乌鞘岭迂回展线至安远镇，再沿龙沟河、古浪河峡 谷而下，经古浪县进入河西走廊，沿山前洪积平原经黄羊镇至武威南站。既 有线全长2 8 2 k m ，增建第二线长度为2 3 0 k m 。 隧道开工段在乌鞘岭越岭地段，现有线长5 9 7 k i n ，本段改建工程以双绕 隧道形式穿越乌鞘岭，长2 4 k i n ，隧道进口为庄浪河阶地，出口为龙沟河峡 谷区。 隧道工程与大开挖的土石方工程相比，具有对地表自然环境破坏较小和 竣工后病害较少的特点。但是隧道工程的建设过程中，不可避免的会改变原 有的环境状态，并可能使环境向不利于人类生存的方向发展，或造成环境污 染。而且这些影响往往是很难恢复甚至是不可恢复的。 西南交通大学硕士学位论文第2 页 隧道工程广泛而深刻的影响着其紧密相关的生态环境，包括水环境、土 壤环境、生物栖息环境等等。几百到上千年甚至更长时间形成的生态平衡一 旦遭到破坏，再试图建立新的平衡是需要很多年的。因此，对乌鞘岭隧道建 设过程中的环境问题及其对策分析显得很有必要。 1 2 国内外研究现状 铁路隧道在为国民经济的发展提供便利的同时，也以各种各样的形式污 染和破坏着环境，随着特长、大断面隧道的出现，这种情况变得越来越严重。 随着全球经济的一体化和我国加入，环境保护越来越受到政府和社会的高度 重视。在国内，对工程建设的环境保护也提出了更高的要求。环境保护日益 成为施工企业管理的基本内容和日常工作，隧道工程作为交通建设中常见的 大型工程，在其施工过程中，对环境不可避免地产生一定的影响对环境进行 保护就显得格外重要。国内有关于隧道施工环境影响的研究，如大瑶山隧道、 中梁山隧道、秦岭隧道等。对于国外来说，尤其发达国家对工程建设中的环 境问题表现出极大的关注。日本在隧道施工期间的环境保护措施方面有着成 功的研究，如青函隧道、舞鹤隧道、习志野隧道、草庵隧道、歧岭隧道等 2 1 。 但随着隧道工程的地区环境、施工技术不同，其对环境的影响也各不相同， 同时在施工期所采取的环境保护措施也要因地制宜。 1 3 选题的意义 1 3 1 社会意义 随着西部大开发战略的实施，西北地区作为我国的能源、原材料基地， 陆桥通道的客货运输快速增加，陆桥通道的客货运输快速增加，运输的“瓶 颈”制约日显突出，因此尽早尽快建成兰武复线，对发展西部经济、实施西 部大开发战略、扩大开放、增强路网功能和作用具有十分重要的意义。另外 乌鞘岭隧道工程附近居住着一些农民，若隧道工程影响到当地百姓的生产生 活，工程的问题将直接变为社会问题。因此隧道施工过程应审时度势的采取 西南交通大学硕士学位论文第3 页 工程措施，将工程的负面影响减到最小，以避免引起民心不安，社会不稳。 1 3 2 环境意义 乌鞘岭隧道作为兰武线南段增建第二线上最长的隧道，其穿越甘肃祁连 山国家级自然保护区乌鞘岭保护站辖区；并且隧道工程浩大，因工程占地、 施工排水、大量弃碴等原因，在施工阶段不可避免会对环境产生影响。因此， 对乌鞘岭隧道建设过程中的环境阿题及其对策分析显得犹为重要。 1 4 主要研究内容 通过对乌鞘岭铁路长隧道进行现场勘察、收集资料的基础上，结合理论 分析了该隧道工程建设过程中对环境的影响及保护措施。 ( 1 ) 研究乌鞘岭隧道建设过程对乌鞘岭越岭地段环境的影响； ( 2 ) 根据研究结果，提出适宜乌鞘岭隧道施工过程的环保措施，减小施 工对乌鞘岭越岭地段环境的影响。 西南交通大学硕士学位论文第4 页 第二章工程所在地的环境状况 2 1 自然环境概况 2 1 1 地形地貌 兰州西至武威南段东起兰州西站，沿黄河二级阶地西行，经河口南站跨 黄河后溯庄浪河而上，穿越乌鞘岭( 海拔高程3 6 5 0 m ) ，再沿龙沟河、古浪河 而下，进入河西走廊至武威南站。 开工地段为祁连山东北部乌鞘岭毛毛山中高山区，其为祁连山东部 余脉，地势陡峻，山坡自然坡度大于4 5 。，海拔高程在3 5 0 0 m - - 4 0 7 0 m ：岭南、 岭北低高山及梁状丘陵区地形相对起伏不大，呈梁沟相间分布，地表多有土 层覆盖，其间沟谷发育，雷公山和毛毛山之间发育有安远盆地。龙沟河为宽 谷阶地区，河谷相对开阔，有常年流水，河床纵坡大于2 5 ，由漫滩及级 阶地组成，两岸不对称分布有二、三级阶地，高出河床2 0 l o o m 。 2 1 2 地层岩性、地质构造及不良地质 乌鞘岭越岭隧道区，主要出露第三系、白垩系、三叠系沉积岩、志留系 浅变质岩和奥陶系海相火山岩，并出露有小面积加里东晚期闪长岩体，相互 间多呈断层及角度不整合接触。隧道进口位于第四系全新统黄土质，下伏 砾石层；洞身通过上第三系砂岩、泥岩夹砾岩：三叠系砂岩、页岩夹薄层煤； 奥陶系以安山岩为主、局部为变质砂岩、石英砂岩及板岩、千枚岩；加里东 晚期闪长岩；志留系变质石英砂岩、千枚岩、板岩；白垩系砂岩泥岩夹砾岩。 本段线路横穿祁连褶皱系的北祁连优地槽褶皱带和走廊过渡带两个次 级构造单元，褶皱和断裂发育。本段通过加里东期褶皱带和海西一印支期褶 皱带；通过四条区域性大断裂，毛毛山南缘断层出露宽度2 0 0 , , , 5 0 0 m 、大柳 树沟一黑马圈河断层出露宽度8 0 2 6 0 m 、毛毛山岭中断层出露宽度4 0 - - - 8 0 m 、 毛毛山一老虎山断层出露宽度4 0 0 - - , 8 0 0 m ，局部大于1 0 0 0 m 。 西南交通大学硕士学位论文第5 页 沿线不良地质的发生、发展受构造、岩性、地貌形态及水文地质条件控 制，发育有不同类型的滑坡、泥石流等。 滑坡：主要分布于龙沟河两岸及其支沟两岸，老滑坡和新滑坡交错分布， 滑坡地貌明显，坡面起伏凌乱，滑体物质较为破碎。 泥石流：泥石流主要分布在庄浪河支沟( 较大的沟为柏林沟、野雉沟、黄 草川、干沙沟、庙儿沟等) 。 2 i 3 气候 本段线路位于中温带干旱气候区，春季多风，少雨干旱：夏季酷热，降 水增多：秋季凉爽，降温较快；冬季寒冷，干旱少雪。沿线年平均气温 o 1 - 5 1 。c ，绝对最高气温2 8 1 - 3 4 7 0 c ，最低一2 9 0 - 。3 0 6 。c ：多年平均降水量 3 5 7 8 - - 4 0 9 4 m m ，最大降水量5 5 2 7 m m ；多年平均蒸发量1 5 4 8 1 8 1 3 6 m m ； 瞬时最大风速2 7 6 2 9 m s ，主导风向北北西；最大积雪厚度2 4 - - 3 6 c m ；土壤 冻结深度1 3 8 。2 0 0 e m 。 2 1 4 河流、水文 1 ) 地表水 本段线路经过区乌鞘岭为内外河流分水岭，在乌鞘岭以南属黄河水系， 庄浪河为其支流，常年有水；以北属内陆河水系，发育有龙沟河及其左岸一 级支流青河，均发源于毛毛山一雷公山一带的高山积雪区，常年有水，且水 量丰富。 2 1 地下水 本段地下水分为基岩裂隙水和第四系松散堆积层孔隙水两大类，地下水 除接受高山雪融水的补给外，还接受大气降水的补给，其补给区主要位于测 区岭脊带。本段围岩的富水性可划分为三区，即中等富水区、弱富水区和 贫水区。中等富水区赋存于岭南的安山岩、岭北的砂质板岩，变质砂岩及断 层破碎带内，水化学类型以重碳酸型及重碳酸硫酸型水为主，水质良好。弱 西南交通大学硕士学位论文第6 页 富水区赋存于岭南和岭中的砂岩夹页岩夹薄层煤地层中，水化学类型为重碳 酸型、重碳酸硫酸型及硫酸重碳型水，水质良好，局部具弱硫酸盐侵蚀。贫 水区主要赋存于岭南的砂砾岩夹泥岩、岭中闪长岩及岭北砂岩夹砾岩、泥岩 中，水化学类型为重碳酸型水，水质良好。 2 1 5 地震 根据中国地震动参数区划图g b l 8 3 0 6 2 0 0 1 图a 0 ：4 0 0 万) 及中国 地震局工程地震研究中心针对本线所做1 ：2 0 万地震动峰值加速度区划图， 越岭段地震基本烈度8 度。 2 1 6 土壤与植被 沿线地段因受高山地貌的影响，土壤类型呈明显的垂直坡向性变化，由 高到低分布有高山草甸土，亚高山灌丛草甸土、山地灰褐土、黑钙土、山地 栗钙土。 沿线所经区域植被主要为高山草地、亚高山灌丛、山地草原、火绒草草 原和禾本科杂草草原。 2 1 7 水土流失 本段线路穿越乌鞘岭中低山区，地形起伏，地势陡峻，降水相对较多， 植被生长状况良好，主要发育为粗骨性土；土壤侵蚀方式主要是水力侵蚀， 常以面蚀、沟蚀等形式出现。土壤侵蚀模数为2 0 0 0 2 5 0 0 t ( k m ：a ) ，属轻度 侵蚀。在三区划分上，本段处在重点预防保护区。 地方防治措施规划：保护现有的林草植被，大力开展人工栽植和封山绿 化工作，配套落实水土保持防治设施和防护林网建设，制止毁林毁草，对现 有耕地逐步退耕还林还草，并加强对次生林的培育和改造。 水土流失大多是在自然因素和人为因素综合作用下形成的。自然因素主 要有地貌( 地形破碎，沟道纵横，坡陡沟长) 、降水( 主要集中在7 、8 、9 三个 西南交通大学硕士学位论文第7 页 月，雨季降雨强度大) 、土壤( 质地松散，遇水抗冲性差) 、植被( 植被稀少) 等方面：人为因素主要有乱伐林木，毁林开荒、毁草造田、垦种坡耕地、过 度放牧使植被资源不断遭到破坏，山坡植被减退，导致水土流失加剧，生态 环境日益恶化；在过去开矿和工程建设等基本建设忽略了水土保持措施，加 剧了水土流失程度。 2 1 8 自然保护区 线路在打柴沟至古浪段穿越甘肃祁连山国家级自然保护区，其中在乌鞘 岭地区以乌鞘岭特长隧道形式穿过。 2 2 社会和经济特征 开工地段受影响居民区有5 处，其中上河东村位于进口端庄浪河阶地， 大台村、金家直沟村、八岔洼村位于隧道上部，沙沟台位于出口端龙沟河阶 地。所经地区地下水较为丰富，泉水出露较多，沟渠建设较好，在出口端沿 龙沟河向下1 0 公里处有十八里堡水库。 沿线畜牧业相对发达，为半农半牧区，主要地类有水浇地、旱地、菜地、 草地、林地等，主要农作物有小麦、玉米、甜菜、油菜等，畜牧业以牛、羊、 猪、鸡为主。 本段交通比较便利，兰新铁路、上海至霍尔果斯的3 1 2 国道以及新建3 1 2 国道高速公路横穿本地区，并辅以地方道路，交通较为便利。但山区地势起 伏较大，地方道路路况较差，特别是乡村道路，通行不便；部分道路经改造 后可作为施工便道利用。 西南交通大学硕士学位论文第8 页 第三章工程施工技术及其工艺分析 3 1 建设项目概况 现有兰新铁路兰武段，由兰州西引出沿黄河南岸阶地西行，经河口南站 跨越黄河，溯黄河支流庄浪河而上，途经永登、天祝、打柴沟。随之线路横 跨金强河进入山区，穿越乌鞘岭迂回展线至安远镇，再沿龙沟河、古浪河峡 谷而下，经古浪县进入河西走廊，沿山前洪积平原经黄羊镇至武威南站。既 有线全长2 8 2 k m ，增建第二线长度为2 3 0 k m 。 开工段在乌鞘岭越岭地段，现有线长5 9 7 k m ；本段改建工程以双绕隧道 形式穿越乌鞘岭，长2 4 k m ，隧道进口为庄浪河阶地，出口为龙沟河峡谷区。 本段主要技术标准见表3 - 1 。 表3 - 1 主要技术标准表 现有兰新线河口南增建二线 项目 至武威南河口南至龙沟 铁路等级 ii 正线数日 邕 双 制坡度( ) 1 2 1 3 最小曲线半径( m )3 0 01 2 0 0 m 牵引种类电力电力 韶山1 ( 打柴沟至武 货运机型：s s 7 型； 机车类型客运机型：s s 7 d 型( 特快) 、 威南双机) s s 7 c 型( 快速、普通旅客列车) 牵引质量( t ) 2 3 0 0 l8 0 04 0 0 0 t 3 1 1 现有线工程概况 现有线位子乌鞘岭越蛉地段，全长5 9 7 k i n ，为单线铁路。既有隧道7 座，共计2 6 5 5 9 2 m ，其中最长为乌鞘岭隧道，长9 7 2 7 8 m 。在电气化技术改 西南交通大学硕士学位论文第9 页 造中，对隧道渗漏水、冻害、道床翻浆冒泥、衬砌剥落等病害进行了整治， 隧道设备状况基本良好。 3 1 2 改建工程主要内容 ( 1 ) 线路路基工程 增建第二线长度为2 4 k i n ，全部为双绕。本段路基工程长为3 1 2 2 m ，其 中路堤长为2 1 3 0 m ，路堑长为9 9 2 m ；设挡土墙5 处，坡面防护工程4 处。 详见表3 2 、3 3 、3 4 。 ( 2 ) 桥涵、隧道工程 新设大桥4 座1 1 8 1 5 8 延米，涵洞5 座1 3 8 ，4 4 横延米。设计洪水频率一 般按1 1 0 0 设计，涵洞按1 5 0 设计。 乌鞘岭特长隧道长2 0 0 5 0 m ，为两单线隧道，工程采用长隧短打的形式， 共设置辅助坑道1 4 个，其中竖井l 座，斜井1 3 座。 ( 3 ) 临时工程 隧道进口场地开阔，设置施工场地，布置生产房屋、生活房屋及施工用 地，共计占用水浇地7 8 亩；隧道出口场地较狭窄，进行填方整平后做为施 工场地，出口处称沟小学迁移后其房屋做为生活房屋，共计占用旱地6 4 亩； 1 4 处辅助坑道洞口设置施工场地，每处计占地5 亩。 本段工程用砂来自黄羊镇砂沟既有砂场，进口端石料来自石板沟既有石 料场，出口端石料来自古浪县朵什乡既有石料场。 工程施工修建临时汽车运输便道7 3 4 k m ，便道均为泥结碎石路面。其中 拟修6 2 9 k m ，整修1 0 5 k m ；宽3 5 m 的单车道4 0 1 k m ，宽5 5 m 的双车道 3 3 3 k m ；共计占地4 8 5 2 亩。 3 1 3 主要工程量 主要工程量见表3 2 。 西南交通大学硕士学位论文第1 0 页 表3 ，2 乌鞘岭特长隧道主要工程数量表 项目单位数量 增建工程长度 l a n2 4 土方 1 0 4 m 3 8 6 0 7 路基工程石方l o * m 3 o 5 8 圬工l o 3 1 4 l 隧道长度延米2 0 0 5 0 进口出碴 1 0 4 m 35 9 3 隧道工程出口出碴1 0 4 m 37 6 4 竖井出碴 1 0 4 m 3 5 8 斜井出碴1 0 4 m 1 2 4 1 大桥延米座 1 1 8 1 5 8 4 桥涵工程 涵洞横延米座1 3 8 4 4 5 l 永久用地田 5 8 8 7 l 用地临时用地田 1 1 7 6 上 合计田 1 7 6 4 7 1 7 6 0 x 1 0 8 元，正线每公 本段概算总额 里造价6 9 2 2 1 x 1 0 4 元 。叠窭娶f掣h蠼g忸n器寸忙咏。爆 ：k oaomi nn口 oh o oi nt i - -t 如 中 t r n套m一 d啦 n| n 一 襞 ll i lll 、nn 照 n l n i n h 一 整 ii n |illi n i n 捌一 _ 一 舞 i lil l ll 咕 御 e e l in n ，- 、 爱 一 iiliiil f 噜 i n l 田 薰h p 、h 副 粼 爱 舞 刊 织 flljjjii n 一 hh 嗣 n f no口 斗 n lii oi n nl nn 寸 h 崞 碧 t no li 0 0 v 、 l t ，、 i n 皿卜 hn n一 口口 目 西 nh 一 舞 峪 f _ 一 嚣 h j honh hn 一 oa 长 dnn 1 咯舞 留 舞嗣 舞留舞爱 鲷 嗣 掣暖 暖 罡 暖 殴 旺 旺 旺 旺 旺 舞茁营留留苗 旺长 蝗 长 ：蝗 ，苌磐 繁 蝗 长兽 _ ：b 茎孱 艇裂驰 驰 踊 hhh h而 太 醛 醐密捌黑 h瀣繇型蜷 林 ? 懈蘧艇蛔籁舞旺醛h n 僻 暇一一溉 钗袋掣孙巾瞪孙k暇似惺阻 西南交通大学硕士学位论文第1 2 页 表3 - 4 工程土石方数量表 断面方( t ym 3 1施工方( 万m 3 ) 工程类别 填方 挖方( 隧道出碴) 利用方借方量弃土弃碴量 路基工程 4 1 2 44 5 4 l1 4 9 71 2 53 0 4 4 隧道工程2 6 5 62 5 0 22 4 0 5 8 合计 4 1 2 43 1 1 o l 3 9 9 9 1 2 52 7 1 0 2 3 1 4 施工组织安排 本工程建设总工期为4 9 个月，已于2 0 0 3 年4 月开工，计划2 0 0 7 年竣工。 3 2 工程分析 根据工程特点及项目所处的环境状况，确定本工程对沿线环境影响因素 主要在以下几个方面：线路路基工程、桥涵工程、隧道工程、弃碴场、施工 便道、施工场地及人为活动等。 ( 1 ) 路基工程 路基工程永久用地3 4 6 5 亩，临时用地4 7 亩，填方4 1 2 4 1 0 4 m 3 ，挖方 4 5 4 1 x 1 0 4 m 3 ，利用隧道弃碴2 5 0 2 x 1 0 4 m 3 ，利用路基挖方1 4 9 7 1 0 4 m 3 ，弃土 3 0 4 3 x 1 0 4 m 3 。 本段工程兰州端路基工程主要以挖方为主，武威端以填方主，在土石方 调配上充分利用隧道弃碴及路堑挖方，但路基工程的占地、施工活动等将不 可避免地扰动地表、破坏植被，引起水土流失。 ( 2 ) 隧道工程 乌鞘岭特长隧道，通过两端及设置的1 4 处辅助坑道进行施工，共出碴 2 6 5 6 万m 3 ，利用2 5 0 2 万m 3 ，尚需弃碴2 4 0 5 8 万m 3 ，选择了山沟边坡旱 地、草地及阶地上的水浇地弃碴，占地9 1 1 亩。其中，7 、8 、9 、1 0 、1 1 号 斜井及大台左线竖井以及相应的4 、5 、6 、3 号弃碴场处于祁连山自然保护 区内，共计占地2 2 8 亩，弃碴6 3 1 万m 3 。工程占地、施工活动等将不可避 免地扰动地表、破坏植被，引起水土流失，而弃碴是本段工程加剧当地水土 流失最大的一个潜在因素。 隧道施工将会产生大量的隧道施工排水，其受纳水体庄浪河源头岔口驿 西南交通大学硕士学位论文第1 3 页 站段、古浪河龙沟堡小桥堡段均为i l 类水体，施工污水将会对受纳水体水 质产生影响。 同时，隧道开挖将形成新的人工径流排泄通道，造成地下水漏失，将可 能影响到隧道上方地表植被和上方居民生活水源及泉水排泄和沟道水流。 ( 3 ) 桥涵工程 本段工程，桥涵为逢沟设置，基本不做改沟合并，工程施工中挖基土和 施工废污水对水土保持和河流水质将产生不利影响。 ( 4 ) 大型临时工程 本段共拟修汽车运输道路6 2 9 k m 、整修便道1 0 5 k m 及一些施工场地等。 施工便道、施工场地等工程及人为活动将扰动地表、损坏植被和产生固体废 弃物，其引发的环境问题主要为加剧水土流失等。 由于本段工程有6 3 k m 隧道处于祁连山自然保护区地下，且有6 座隧道 施工辅助坑道位于自然保护区内，因而本段工程的实施，须满足自然保护区 的有关法律法规的要求。 西南交通大学硕士学位论文第1 4 页 第四章隧道工程过程中对环境的影响和危害 4 1 隧道工程过程中对水土资源的影响 本项目在建设过程中伴随着大量的开挖方和弃土弃碴工程等，将不可避 免地对水土资源产生影响，其影响主要表现在以下几个方面：一是工程占地 及大量填挖方将破坏原地表的水土保持功能，导致地表土层松动，土壤抗蚀 性下降，加剧水土流失；二是施工过程中产生的大量弃土、弃碴为加剧水土 流失提供了丰富的物质来源，增强了水土流失强度；三是临时工程对原有地 表林草植被的破坏使地表裸露，大大降低原有水土保持功能。 所以科学的预测工程建设所造成的新增水土流失及其影响，以便提出技 术上可行、经济上合理的水土保持方案防治措施，做到因地制宜、因害设防， 为合理布设防治措施，减少对原地貌的破坏，有效防治新增水土流失现象的 发生都有积极的作用。 4 1 1 水土流失预测分析 根据工程的施工工艺及施工特点，本项目新增水土流失主要发生在施工 期。 ( 1 ) 扰动原生地表面积 工程建设过程中扰动的原生地表包括路基，线路、隧道工程占用的永久 用地和弃土、弃碴场、施工便道、施工场地等占用的临时用地。本工程共占 永久用地5 8 8 7 亩，临时用地1 1 7 6 亩，其中弃土、弃碴场占地8 4 8 0 亩，其 余共占地3 2 8 0 亩，施工便道占地4 8 5 2 亩，总计为2 2 4 9 9 亩。占地类型主 要以旱地和草地为主。具体占地情况详见表4 - 1 。 西南交通大学硕士学位论文第1 5 页 表4 - 1 扰动地表面积数量表 土地类型( 亩) 用地性质 水浇地旱地草地荒地林地宅地道路河滩合计 永久用地 2 0 5 1 1 9 61 2 3 1 3 1 7 23 1 61 21 2 5 8 8 7 临时用地 8 65 8 35 0 71 1 7 6 施工便道 占地 4 8 5 2 合计 2 9 1 17 7 96 3 0 1 3 1 7 23 1 61 21 22 2 5 0 ( 2 ) 弃土、弃渣量 路基工程填方4 1 2 4 万m 3 ，挖方4 5 4 1 万m 3 ，利用路基挖方1 4 9 7 万 m 3 ，利用隧道弃碴2 5 0 2 万m 3 ，取土1 2 5 万m 3 ( 来自于兰武二线路基工程) ， 弃土量为3 0 4 4 万m 3 。 隧道工程总出碴量为2 6 5 6 万m 3 ，其中路基工程利用2 5 0 2 万m 3 ，尚余 2 4 0 5 8 万m 3 弃碴。本段工程共弃碴2 7 1 0 2 万n 1 3 。 ( 3 ) 砍伐树木及破坏植被数量 本工程在项目建设过程中将不可避免地破坏征用的林地上的树木和砍 伐林木等，导致植被数量减少，可能加剧土壤侵蚀。项目共占用林地7 2 亩， 共砍伐乔木2 0 0 8 株，灌木1 2 5 4 5 株，果树5 3 株。在工程设计中对有移栽条 件的灌木及幼树均考虑移栽，共移栽灌木约2 0 0 株。本工程砍伐林木数量详 见表4 - 2 。 表4 2 乌鞘岭特长隧道工程砍伐林木数量表单位：株 果树( 胸径e m )灌木( 胸径c l n )其它( 胸径锄) 行政区划分 1 0砍伐 移栽l 1 5 1 5 0 0 天祝县 4 6 6 02 0 05 0 61 6 2 古浪县4 31 07 8 8 59 5 53 8 5 合计 4 31 0 1 2 5 4 52 0 01 4 6 15 4 7 注：果树主要指杏树、苹果等，其它树种主要指杨树、槐树、榆树等。 ( 4 ) 可能造成的新增水土流失量的预测 根据初步设计和其它与本工程有关的资料，掌握工程建设对地表植被的 扰动情况，了解废弃物的组成、对于本工程建设中造成的新增侵蚀量，拟采 用类比法和数学模型法的方法进行预测。根据每年新增的水土流失量，求得 西南交通大学硕士学位论文第1 6 页 项目建设期的水土流失总量。拟采用如下模型预测工程项目造成的新增水土 流失量： 通过类比分析有关资料，根据黄委会天水水土保持科学实验站与甘 肃省平凉所试验数据，并给合当地环境条件及工程情况，工程破土面积内水 土流失量采用式( 4 1 ) 计算。 m s = f x a x p n ( 式4 - 1 ) 式中m s 破土面积水土流失量，t ； p 一原地貌土壤侵蚀模数，t k i n 2 a ； f 破坏的原地貌面积，k m 2 ： a 一加速侵蚀系数； n 一预测年度，a 。 根据水土流失分区，工程设计资料，并参照陕西省煤炭设计院和黄 委会水科院的研究成果及条件相似地区的调查研究资料，确定不同堆放位置 不同废弃物的水土流失系数，采用式( 4 - 2 ) 计算弃土弃碴的流失量。 k - w t m t( 公式4 2 ) 式中k 弃土弃渣的水土流失量，吨； w r _ 弈土弃渣量，吨； m 广- 水土流失系数； 扰动后可能造成新增侵蚀量预测结果 由于受特定的气候、土壤等因素的影响，项目区水土流失以水力侵蚀为 主，工程建设过程中扰动地表、破坏了原有的地貌植被和土壤结构，使得土 壤裸露、结构松散，导致比较严重的水土流失，经预测本项目建设共扰动地 表2 2 4 9 9 亩，共造成新增土壤侵蚀量为0 3 9 万吨。预测结果详见表4 3 。 西南交通大学硕士学位论文第1 7 页 表4 - 3 建设期新增水土流失量预测表 原地貌土壤扰动后土壤新增土壤侵 工程类别占地( 亩) 侵蚀量( 万吨)侵蚀量( 万吨)蚀量( 万吨) 路基本体工程3 4 6 6 o 1 lo 2 2o 1 1 线路工程 1 2 9o 0 0 40 0 0 80 0 0 4 桥涵工程 3 4 20 0 lo 0 20 0 1 隧道工程( 洞1 ：3 2 4 7o 0 80 1 3o 0 5 及施工场地) 施工便道 4 8 5 2 o 1 6o 3 2o 1 6 其它( 排水工程) 1 6 6o 0 50 1 0o 0 5 合计 1 2 9 1 90 4 lo 8 0o 3 9 注：上述预测表中不包括弃土场占地4 7 亩和隧道弃碴场占地9 1 1 亩。 工程弃土、弃碴造成的新增侵蚀量预测结果 本项目预计总施工期为4 9 个月，第一年、第三年各施工9 个月，第二 年、第四年各施工1 2 个月，第五年施工7 个月。弃土、弃碴可能造成的新 增侵蚀量取决于弃土、弃碴的堆放位置、堆放形式和弃碴的物质组成等因素， 采用体积法分年度预测其流失量。经预测，本项目建设期弃土、弃碴总流失 量为7 5 1 9 万吨，分年度预测结果见表4 _ 4 。 西南交通大学硕士学位论文第1 8 页 表4 - 4 弃土、弃碴流失量预测结果 弃碴量 年度预测( 万吨年) 名称位置 ( 万方) 第一年流第二年累第三年累 第四年累第五年累 失量计流失量计流失量 计流失量计流失量 7 6 93 3 87 8 9i i 2 71 5 7 71 3 4 1 l 号碴场沟坡 3 0 4 41 7 84 1 65 9 58 3 39 7 l 2 号碴场沟道 2 8 4 1 8 84 3 86 2 58 7 51 0 2 l 芨芨 3 号碴场 3 8o 5 91 3 6 1 9 42 7 l 3 1 7 沟 石头 4 号碴场 4 7 33 1 17 2 6 1 0 3 71 4 5 21 6 9 4 沟 5 号碴场沟道 4 3o 2 8o 6 5o 9 3 1 3 01 5 3 6 号碴场阶地 5 7o 2 00 4 70 6 70 9 3 1 0 9 7 号碴场沟坡 1 2 0o 5 31 2 41 7 72 4 72 8 9 8 号碴场沟坡 5 8o 2 5o 6 00 8 51 2 01 4 0 9 号碴场阶地 5 1 3 81 8 14 2 2 6 0 28 4 39 8 4 合计 2 7 1 0 21 3 8 l 3 2 2 34 6 0 26 4 4 17 5 1 9 4 1 2 工程建设可能造成的水土流失危害 ( 1 ) 项目建设挖方损坏原生地貌和植被，削弱自然边坡的稳定性，破坏 土壤结构，降低其水土保持功能，如果不加以防护，遇到暴雨就有可能发生 滑塌，从而加剧当地水土流失。 ( 2 ) 砍伐树木、破坏植被使土地涵养水源和保持水土的功能降低，生态 环境质量下降； ( 3 ) 占用良田改变了土壤的理化性状，使土壤贫瘠化，土地生产力降低； ( 4 ) 隧道弃碴堆放于沟谷阶地，若不采取任何防护措施，遇暴雨时出口 弃土、弃碴将可能被冲入龙沟，最后进入十八里水库，造成水库泥沙淤积， 降低其综合利用功能；进口弃碴遇暴雨被冲入庄浪河，污染其地表水体水质。 西南交通大学硕士学位论文第1 9 页 4 1 3 预测结论及综合分析 综上所述，本项目建设期扰动原地貌，降低原有水土保持功能，有可能 加剧水土流失的面积为2 2 4 9 9 亩，破坏7 2 亩林地上的树木及砍伐乔木2 0 0 8 株、灌木1 2 5 4 5 株、果树5 3 抹。在不采取任何防护措施的情况下，工程施 工期可能造成的新增土壤侵蚀量约7 5 5 8 万吨。路基工程、施工便道和弃土、 弃碴场的土壤侵蚀模数将大大增加，其中以弃土、弃碴场土壤侵蚀最为严重， 远大于原地表侵蚀模数。 4 2 隧道工程过程中对大气环境的影响 隧道施工中对人类影响最直接，最频繁、危害最大之一的就是粉尘、有 害气体。隧道工程过程中对大气环境的影响主要来自以下几个方面： 运输材料过程中由于道路凹凸不平或装运过饱满等原因造成抛洒及 车辆身后真空吸力造成的道路扬尘； 是施工工地装卸、堆放材料及施工过程中由于地面干燥松散由吹风 所引起的风扬灰尘，大大增加了大气的浮尘含量； 是打眼放炮造成的扬尘；， 隧道施工期间的运输车辆及施工机械均是大功率的设备，且隧道又 是一个相对封闭的空间，施工期间各种车辆和施工机械在行使和作业过程中 要排放大量尾气，而尾气中含有如p b ，h c ，n o ，c o ，t h c 等大量有害成 分，严重影响大气环境； 由于地热导致的高温、煤层导致的瓦斯、潮湿及有毒有去气体都对 工人的健康和安全造成潜在的威胁和伤害 3 】； 这些均会破坏施工环境，影响空气质量，对施工人员的身体健康和安全 产生影响，且这些有害气体最终大量进人空气或土壤中，也对环境造成危害。 4 3 隧道工程过程中噪声与震动的影响 由于在硬岩中修建隧道，从效率、经济、技术等各方面来看，钻爆法都 西南交通大学硕士学位论文第2 0 页 是开挖隧洞的主要方法之一。因此爆破振动效应、爆破噪声和冲击波就成了 隧道施工过程中噪声和振动的主要来源。此外，隧道施工过程中会使用大量 机械，钻孔设备、支护设备、搅拌和运输设备等，机械使用过程中不可避免 的产生噪声污染。隧道施工机械噪声强度如表4 - 5 所示。 表4 - 5 隧道施工机械噪声强度d b ( a ) 机械名称声级机械名称声级 提升绞车 5 0水泵8 0 汽车 6 0风动装渣机9 0 电钻、风镐 7 0凿岩机1 1 0 - - 1 1 5 混凝土搅拌机 7 0b y 型通风机1 2 0 普通的噪声实验