一种山区公路弃渣场优化选址方法与流程

1.本发明涉及岩土工程技术领域，特别是一种山区公路弃渣场优化选址方法。


背景技术：

2.当前山区公路弃渣场的选址一般是通过现场调研结合规范及法律法规规定的内容、方法和标准下由设计单位进行选址的。设计单位依据法律法规进行设计，对于施工单位的经济安全考虑的不是很充分，经常造成施工阶段大量的弃渣场面临变更问题。大量变更给业主、设计、施工等参建单位增加工作量且造成诸多不便，同时也给地方政府增加了很多额外工作。另外变更使得前期勘察设计工作浪费，后期弃渣场工作时间和深度不够，可能造成潜在安全隐患。
3.另外，随着国家环境保护标准的提升和法律法规的完善，山区公路建设面临极高地环境保护挑战，尤其是环境保护区及其附近的工程建设，需要慎重的选择弃渣场地。可研和初设选定的弃渣场，在后期施工阶段，存在大量变更的情况，有些是选址不当造成的，有些是基础工作不扎实造成的，有些是现实困难造成的。绝大多数是选址缺乏方法、指标和标准化造成的。另一个重要原因是参建各方虽然都在水土保持相关法律法规的指导下进行，但业主、勘察、设计、施工和地方政府站的角度不同、需求不同，这些差异在实际工程中造成弃渣工程一些环节的脱节，造成综合选址难题和变更较多。因此，急需新的可量化的山区公路弃渣场优化选址方法指导实际弃渣工程，以减小和控制弃渣场变更造成的安全和经济损失。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种山区公路弃渣场优化选址方法，以解决上述技术背景中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种山区公路弃渣场优化选址方法，包括以下步骤：s1、在同一存在弃渣需求路段内圈定所有的弃渣场备选场地；s2、从场地、地基、边坡稳定性和几何设计四个方面对每个弃渣场备选场地进行打分；s3、对每个弃渣场备选场地在四个方面打分分值进行汇总求和，并对所有弃渣场备选场地的总分进行排序，形成所有备选场地由高到低排序；分值排名第一位的备选场地作为最优场地推荐，分值排名第二的备选场地做为可选场地推荐，其余场地作为备选场地推荐。
6.上述技术方案中，步骤s2中，从场地对每个弃渣场备选场地进行打分的方法为：根据场地的两个优选指标，进行打分；其中，两个场地优选指标为地貌指标k11和地形指标k12；具体为：101、地貌指标k11打分，针对所有弃渣场备选场地，依据地貌类型确定其地貌等
级，完成每个备选场地地貌指标k11分项打分；102、地形指标k12打分，针对所有弃渣场备选场地，依据地形类型确定其地形等级，完成每个备选场地地形指标k12分项打分；从地基对每个弃渣场备选场地进行打分的方法为：在圈定的所有弃渣场备选场地基础上，依据地面调查和勘探资料，确定地基类型，完成每个备选场地地基指标k2分项打分；从边坡稳定性对每个弃渣场备选场地进行打分的方法为：针对圈定的所有弃渣场备选场地，根据弃渣边坡的稳定性优选指标，即边坡指标k3，依据弃渣边坡类型完成边坡指标k3分项打分；从几何设计对每个弃渣场备选场地进行打分的方法为：针对圈定的所有弃渣场备选场地，根据弃渣场几何设计的两个优选指标，进行打分，两个几何优选指标为临空指标k41和运距指标k42；具体为：401、临空指标k41打分：针对所有的弃渣场备选场地，依据每个弃渣场备选场地的临空类型确定其对应临空等级，完成每个备选场地临空指标k41分项打分；402、运距指标k42打分：针对所有的弃渣场备选场地，确定每个弃渣场备选场地与出渣位置的距离及运距类型，依据弃渣场运距类型确定其运距等级，完成每个备选场地运距指标k42分项打分。
7.上述技术方案中，步骤s3中，对每个弃渣场备选场地在四个方面打分分值进行汇总求和的方法为：将地貌指标k11、地形指标k12、地基指标k2、边坡指标k3、临空指标k41和运距指标k42打分分值进行加权后求和。
8.上述技术方案中，步骤s2中，弃渣场备选场地地貌类型有沟谷、斜坡、山脊和平地，根据各地貌稳定特征进行打分，沟谷、斜坡、山脊和平地的地貌指标分值x1分别对应为5、4、3和2。
9.上述技术方案中，步骤s2中，弃渣场备选场地的地形类型包含凹地形、平缓地形、坡度地形和凸地形，凹地形、平缓地形、坡度地形和凸地形的地形指标分值x2分别对应为5、4、3和2。
10.上述技术方案中，步骤s2中，弃渣场备选场地的地基类型包括：残坡积土和岩基，无需特殊处置的地基；浅表存在不良地层的地基；存在软弱下卧层的地基；深度较深或者规模较大不良地基；这四种地基的地基指标分值x3分别对应为5、4、3和2。
11.上述技术方案中，步骤s2中，弃渣场备选场地的边坡类型包含凹地形、平缓地形、坡度地形和凸地形，凹地形、平缓地形、坡度地形和凸地形的边坡指标分值x4分别对应为5、4、3和2。
12.上述技术方案中，步骤s2中，弃渣场备选场地的临空类型包含沟谷型、边帮型、山梁型、平缓坡地型，不同临空类型对应不同的临空面积，依据临空面大小对临空类型进行排序，据此的优选排序为沟谷型＞边帮型＞山梁型＞平缓坡地型，沟谷型、边帮型、山梁型、平缓坡地型的临空指标分值x5分别对应为5、4、3和2。
13.上述技术方案中，步骤s2中，针对所有的弃渣场备选场地，确定每个弃渣场备选场地与出渣位置的距离及运距类型，运距类型包含有近距、中距、较远和远距，其中，近距表示备选场地与出渣位置之间的距离≤1km、中距表示备选场地与出渣位置之间的距离为：1km
＜距离≤3km、较远表示备选场地与出渣位置之间的距离为：3km＜距离≤5km、远距表示备选场地与出渣位置之间的距离＞5km，近距、中距、较远和远距的运距指标分值x6分别对应为5、4、3和2。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明的山区公路弃渣场优化选址方法，将场地优选工作按照场地、地基、边坡稳定性、几何设计等4部分6个指标进行优选，使得优化选址工作实现了量化、标准化和系统化，一次工作，后续各阶段均可采用。
15.（2）本发明的山区公路弃渣场优化选址方法，可以组合使用，也可以单独使用，整个方法及其各部分均体现了最优化和经济性原则。为实际弃渣工程提供了可量化的指导和阶段控制目标。
附图说明
16.图1为本发明的流程图；图2a为凹地形的地形类型或弃渣边坡类型；图2b为平缓地形的地形类型或弃渣边坡类型；图2c为坡度地形的地形类型或弃渣边坡类型；图2d为凸地形的地形类型或弃渣边坡类型。
具体实施方式
17.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
18.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
19.参阅图1，一种山区公路弃渣场优化选址方法，包括如下步骤：s1、在同一存在弃渣需求路段内圈定所有的弃渣场备选场地；具体为：备选场地的确定，以出渣位置为圆心，半径5km圈定范围内的所有可弃渣场地，均可作为备选场地。半径为5km是因为土方开挖一般为7.0元/m3、石方开挖为15.0元/m3，运送1km以内不单独收取费用，超运距费用土方一般为1.5元/km/m3、石方一般为3.0元/km/m3，则土方运送超过5km超运距费用为6.0元/m3，石方运送超过5km超运距费用为12.0元/m3，再考虑到便道的弯绕造成的实际路途的增加，运费将等同于开挖费用，造成土石方开挖费用的翻番，不经济，且不安全。因此，以半径5km的圆形圈定备选弃渣场地。
20.s2、从场地、地基、边坡稳定性和几何设计四个方面对每个弃渣场备选场地进行打分；100、从场地对每个弃渣场备选场地进行打分的方法为：针对同一存在弃渣需求路段内圈定的所有弃渣场备选场地，根据场地的两个优选
指标，进行打分。其中，两个场地优选指标为地貌指标k11和地形指标k12；101、地貌指标k11打分，山区公路弃渣场（或者弃渣场备选场地）一般可选择的常见地貌类型有沟谷、斜坡、山脊、平地等，各地貌类型的场地稳定特征和地貌指标分值x1统计列于表1。
21.表1 山区公路常见弃渣场地貌类型、稳定特征和分值统计表102、地形指标k12打分，山区公路弃渣场在选定地貌下，横断面和纵断面会形成不同的地形类型，不同地形类型的场地稳定特征和地形指标k12分值x2统计列于表2。
22.表2 山区公路常见弃渣场地形类型、特征和分值统计表200、从地基对每个弃渣场备选场地进行打分的方法为：在圈定的所有弃渣场备选场地基础上，依据地面调查和勘探资料，对清表地基和下卧层地基承载安全进行定性和定量分析，判断地基类型，依据地基类型确定其地基等级，完成地基指标k2分项打分；地基类型包括：残坡积土和岩基，无需特殊处置的地基，打高分，优先推荐；浅表存在不良地层可以全部清除或者换填处理的地基，次之；存在软弱下卧层，可工程处置，且费用可接受，归为可接受地基，排第三；深度较深、规模较大、处置费用较高的地基，不推荐选择，具体地基指标k2分项打分所得地基指标分值x3可参照表3执行。
23.对清表地基（浅部地基）和下卧层地基承载安全进行定性和定量分析，来判断地基类型；具体地基承载安全复核公式如下：浅部地基：(1)式中：为浅部地基容许承载力，单位kpa，一般有勘察单位提供；为弃渣容重，单位kn/m3，一般可按19kn/m3取值；为弃渣最大堆积高度，单位m。
24.公式（1）表达的是清表地基（浅部地基）能否承受的最大堆填高度，超过这个高度则地基承载安全无法保证；判断公式（1）若满足要求，则判断无需特殊处置的地基，优先推荐地基；若不满足要求，则判断为浅表存在不良地层可以全部清除或者换填处理的地基，排序第二地基。
25.下卧层验算：(2)(3)式中：为软弱下卧层顶面处的附加应力值，单位kpa，可按矩形面积上三角形分布荷载作用下的附加应力计算方法确定角点下一定深度的附加应力（不能大于，否则地基承载不安全）；为软弱下卧层顶面到地表上覆土层自重应力，可通过每层土厚度乘以容重累积求取，单位kpa；为软弱地基承载力特征值，单位kpa；为第i层土的容重；表示第i层土的厚度；i表示第i层土；n表示软弱下卧层顶面以上的n层土；判断公式（2）满足要求，则软弱下卧层地基稳定，接受公式（1）判断的结果；若不满足，但可采取工程处置措施后满足承载要求，费用可接受，可判定为可接受地基；若处置费用过高，则判定为不推荐地基，深度较深或者规模较大的不良地基可直接判定为不推荐地基。
26.不同地基类型、特征、地基指标k2分值x3统计列于见表3。
27.表3 山区公路常见弃渣场地基类型、特征和分值统计表按照地基的优良程度，进行打分。依据指标分值高低，形成备选弃渣场排序。
28.300、从边坡稳定性对每个弃渣场备选场地进行打分的方法为：针对圈定的所有弃渣场备选场地，根据弃渣边坡类型和优选指标，在选定地貌下，横断面和纵断面形成的不同边坡类型，不同类型边坡稳定特征、边坡指标k3分值x4统计列于表4。
29.表4 山区公路常见弃渣边坡类型和分值统计表
按照弃渣边坡的稳定程度，进行打分。依据指标分值高低，形成备选弃渣场排序。
30.400、从几何设计对每个弃渣场备选场地进行打分的方法为：针对圈定的所有弃渣场备选场地，根据弃渣场几何设计的优选指标，进行打分。两个几何优选指标为临空指标k41和运距指标k42；具体为：401、临空指标k41打分：针对所有弃渣场备选场地，依据不同场地类型的几何设计，依据每个弃渣场备选场地的临空类型确定其对应的临空面积，依据临空面大小进行排序，据此的优选排序为沟谷型＞边帮型＞山梁型＞平缓坡地型。不同临空类型、临空指标k41分值x5见表5，表5 山区公路常见弃渣场类型的临空特征和优选排序402、运距指标k42打分：针对所有的弃渣场备选场地，确定每个弃渣场备选场地与出渣位置的距离，即运距，不同运距对应不同运距类型，根据不同运距形成排序，运距类型、运距指标k42分值x6见表6。
31.表6 山区公路常见弃渣场运距类型和优选排序按照弃渣场几何最小原则，进行打分。依据指标分值高低，形成备选弃渣场排序。
32.s3、弃渣场综合加权打分和优化选址：针对备选场地，根据场地优选指标、地基优选指标、边坡稳定优选指标和几何优选指标，进行汇总打分。每个备选场地的总分m采用下述公式：(4)式中：m为每个备选场地的总分；xi表示第i个指标对应的分值和yi表示第i个指标对应的权重，具体见表7；i为权重项顺序编号。
[0033] 表7 山区公路各备选弃渣场打分项和对应权重统计表
分值排名第一位的备选场地作为最优推荐场地，分值排名第二的备选场地做为可选场地，其余场地作为备选场地。
[0034]
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。