高速公路水土保持方案編制中三種節點控制作用分析研究

王偉偉，楊海龍，高甲榮，王 莎，劉朋鋼，尚紅

(北京林業大學水土保持學院，北京100083)

高速公路是國家重要的基礎設施之一，是經濟發展對交通需求的客觀反映。它的建設對緩解區域客貨運輸矛盾、加快區域經濟發展速度、促進地方與全國的溝通與交流有著極為重要的作用[1]。高速公路建設項目具有跨越地貌類型多、動用土石方量大、沿線取土(料)場、棄渣場多的建設特點。遇到山體及坡面要開挖、削坡或開鑿隧道，路基挖方形成路塹邊坡，填方形成填筑人工邊坡，以及半挖半填邊坡，高處挖、低處填，對地表破壞類型多。挖損地貌和棄土渣場松散堆積體[2]，在侵蝕營力作用下易產生水蝕、風蝕和重力侵蝕，造成嚴重的水土流失。因此，在水土保持方案編制過程中，注意隧道、橋梁等工程節點在公路土石方平衡中的控制作用，充分利用挖填方，優化土石方的調配，減少對水土保持設施的損壞;自然節點在不同地貌類型下對水土保持措施布設的控制作用，就能明確水土流失防治目標，有針對性、典型性、代表性地布設水土保持防治措施，避免在項目建設及運行過程中造成嚴重的水土流失;行政節點對建設項目所在不同行政區域內，項目占地范圍及損壞的水土保持措施面積具有控制作用，明確各地水行政主管部門征收水土流失補償費數額，避免水土流失補償費的征收混亂。本文以呼和浩特-集寧高速公路為例，對高速公路水土保持方案編制中工程節點、自然節點、行政節點3種節點的控制作用展開分析研究。

1 項目及項目區概況

呼和浩特-集寧段高速公路工程屬新建項目，公路全長約143.64 km。工程總占地面積約1 317.42 hm2，永久占地 925.18 hm2，臨時占地 392.24 hm2。全線土石方挖填總量為2 198.93萬m3，其中挖方量542.76萬m3，填方量 1 656.17萬m3，借方量1 351.63萬m3，棄方量 238.22萬 m3。

項目所經地區內蒙古烏蘭察布市和呼和浩特市，屬低中山丘陵區，屬典型的大陸性季風氣候。多年平均氣溫4.5℃，多年平均降水量394 mm，雨量多集中在6-8月，多年平均蒸發量2 072 mm，多年平均日照時數2 994 h，最大凍土深度2.49 m。全年大部分盛行西北風，平均風速3.5 m/s，最大風速28.3 m/s。區域土壤類型主要為栗鈣土、灰褐土、森林土、草甸土4類，植被類型屬典型干旱草原類型，林草覆蓋率49.6%。項目區以水力侵蝕為主，兼有季節性風力侵蝕，侵蝕強度為中度，容許土壤流失量為1 000 t/(km2?a)。

2 工程節點的控制作用

高速公路建設過程中，由于公路線型的要求，隧道、橋梁是公路的主要工程節點。隧道、橋梁的開鑿和架設由于其施工組織、工藝、工期等因素，形成“工程瓶頸”，影響到整個工程進度，是控制性工程。隧道通常采用雙向爆破法和整體掘進法，雙向爆破法雙向棄渣，施工進度較快，造價低，安全性低;整體掘進法單向棄渣，施工進度快，造價高，安全性高。公路跨越溝道需架設橋梁，如果溝道原有臨時便道或經過削坡開級修建臨時施工便道，可以不作為工程節點。工程節點的作用就是在工程節點間進行土石方平衡計算。

公路建設中土石方的開挖及回填地點分散，且開挖和回填地點間距較遠，對于路線較長，沿線地形復雜的公路項目，土石方開挖及回填量巨大[3]。在以往高速公路水土保持方案編制過程中，基本遵循盡量減少棄渣原則，公路沿線各標段內開挖的土石方能利用的盡量在本標段內綜合利用，過于理想化[4]，并沒有考慮以隧道、橋梁等產生土石方量比較大的工程作為工程節點分段綜合進行土石方平衡計算。

呼和浩特-集寧高速公路建設項目在水土保持方案編制中，為了最大限度減少項目建設過程中的水土流失和充分利用挖方量、減少借方量的原則，根據公路建設項目工程可行性研究報告中給出的每公里土石方數量估算表，根據不同工程項目土石方開挖數量和填方數量，以金盆隧道和旗下營隧道為兩個工程節點，將整條線路分為3段，分段綜合進行土石方平衡計算，可以優化土石方調配方案。本項目綜合考慮線路起點AK73+400-金盆隧道起點BK166+100段、金盆隧道起點BK166+100-旗下營隧道終點BK207+850段、旗下營隧道終點BK207+850-線路終點BK228+517.774段三段的土石方挖填方量、借方量、棄方量。綜合平衡后。計算得全線土石方挖填總量為2 198.93萬m3，其中挖方量542.76萬m3，填方量1 656.17萬m3，借方量1 351.63萬 m3，棄方量238.22萬m3。

本項目結合工程實際情況以隧道為工程節點分段綜合進行土石方平衡計算，有效利用了在土石方調運過程中隧道工程節點的控制性作用，充分考慮到主體線路與隧道之間的土石方的相互利用，優化土石方的調配方案，減少因取料和棄渣而造成的水土保持設施的損壞及由地表擾動造成的水土流失。

3 自然節點的控制作用

自然節點是地貌差異較大的交叉點，交叉點的連線就是地貌的分界線?！堕_發建設項目防治技術標準》中防治分區的一級標準就是按地貌來分區的，不同地貌類型由于自然地理特點差異所采取的防治標準、防治措施體系等區別很大。呼和浩特-集寧高速公路所經過的土石山區按自然節點一般分為低中山丘陵區和沖積平原區兩種類型。

公路沿線處于內蒙古高原南部，區域地貌類型以山前沖洪積平原和低中山丘陵地貌為主，屬于西北黃土高原區，土壤容許流失量為1 000 t/(km2?a)。水土流失類型基本以水蝕為主，兼有風力侵蝕。低中山丘陵區分布于路線廣大地區，以低中山丘陵剝蝕地貌為特征，山體外貌低矮，相對高差小于100 m，頂部渾圓平坦，平緩起伏。沖積平原區主要分布于路線黃旗海周圍地帶及丘間凹地，地貌特征為傾斜平原及平坦開闊的湖積平原。各分區水土流失特點見表1。

表1 各分區水土流失特點

本項目穿越丘陵山區和沖積平原兩個不同的地貌類型區，根據不同分區內的水土流失特點和防治內容，確定不同防治分區，采用不同的防治措施及布局[5]。低中山丘陵區路基填筑、路塹開挖量較大，破損面積大，需要采取水土保持措施類型、數量也相應比較大。同沖積平原區相比，低中山丘陵區地形起伏較大，沿線穿越山體需要開鑿隧道，產生隧道工程防治分區，需要對隧道工程防治分區采用消力池及順接擋護等工程措施;丘陵區和平原區雖然都布設取土場，但丘陵區一般是山頂和山坡取土，沖積平原區則是平地取土，方案針對丘陵區和平原區取土場的不同特點采取了有針對性的防護措施;丘陵區由于棄土棄渣量大，棄渣場一般布設在溝道中，需采取土地整治、攔渣壩、消力池、順接工程及植物措施進行防護，而平原區的棄渣量較少，一般是建筑垃圾，采用土地整理、攔渣壩、消力池等措施進行防護。

因此，在本方案編制過程中，充分結合了兩種不同地形地貌的特點，分別進行水土保持措施的設計，工程措施、植物措施及臨時措施有機結合，點、線、面水土流失防治相互輔佐，形成本項目的水土流失防治措施體系。水土流失防治措施體系框圖見圖1-2。

圖1 低中山丘陵區水土流失防治措施體系框圖

圖2 沖積平原區區水土流失防治措施體系框圖

4 行政節點的控制作用

行政交叉點稱為行政節點，行政節點的連線組成行政界限。行政節點的距離確定了工程占地在各個旗縣區的范圍、數量，為水土流失補償費的征收提供了依據。

水土保持設施補償費是指生產建設單位或個人在生產建設過程中損壞了原有的水土保持設施(包括工程措施、生物措施、農業措施)和具有一定保持水土功能的地貌、植被，從而降低或減弱其原有的水土保持功能所必須為此補償的費用[6]。水土保持補償費制度的實施，對控制和減少生產建設過程中的水土流失，保護土壤資源，維護水土保持功能，改善生態環境，發揮了重要的作用[7]。本項目水土保持設施補償費征收依據為《內蒙古自治區水土流失防治費征收使用管理辦法》的規定。據此確定本項工程建設破壞水土保持植物設施征收計算標準為0.5元/m2，工程設施照價賠償。依據行政節點劃分，本項目建設損壞的水土保持設施面積在各個旗縣區的范圍，總面積為1 308.35 hm2，經計算水土保持設施補償費為654.18萬元，詳見表2。

表2 各行政區水土保持設施補償費

呼和浩特-集寧高速公路建設項目線路比較長，沿線穿越烏市察右前旗、烏市察右中旗、烏市卓資縣、呼市新城區、賽罕區5個不同的旗縣區。由于各旗縣區的水土流失補償費在征收過程中依行政屬地管理，確定損壞的水土保持設施在各個旗縣區的面積、數量，為各旗縣區水行政主管部門開展水土保持監督執法，合理征收水土流失補償費提供依據。從而能促進水土保持功能面積占補平衡，增強生產建設單位水土保持意識，減少土地征占、地表擾動和植被破壞面積，減少生產建設過程中的水土流失，保護土壤資源和土地生產力。

5 結論

(1)在高速公路水保方案編制過程中，三種節點具有不同的控制作用:運用隧道、橋梁等工程節點分段進行土石方平衡計算，可以最大限度提高土石方利用率;根據自然節點間分段進行防治分區，并對不同分區的特點建立針對性較強的防治措施體系，最大限度減少工程建設所造成的水土流失;依據行政節點分別確定各個旗縣區的水土流失補償費，有助于水土保持補償費的征收及管理。

(2)結合呼和浩特-集寧高速公路水土保持方案編制的工作實踐，應用三種節點的控制作用，準確把握住水土保持方案編制過程中土石方平衡、防治分區及防治體系確立、補償費征收額度，對高速公路水土保持方案的編制具有較強的指導意義。

[1] 鄭國相.高速公路水土保持方案編制的探索[J].水土保持科技情報，2000(2):45-47.

[2] 劉朝暉，張映雪.公路線性與環境設計[M].北京:人民交通出版社，2003:65.

[3] 陳昌軍，林紅.公路建設項目水土保持方案編制中土石方平衡方法的探討[J].水土保持科情報，2004(7):9-10.

[4] 金懷立.分段土石方平衡方法在公路環評中的應用[J].山西建筑，2008，34(22):271-272.

[5] 王堅.淺議高速公路建設項目的水土保持[J].科技情報開發與經濟，2006，16(4):96-97.

[6] 李冰.水土流失防治費與水土保持設施補償費[J].水利科技和經濟，2003，9(3):217.

[7] 牛崇桓，柳長順，趙愛軍.關于完善生產建設項目水土保持補償費制度的幾點認識[J].水利發展研究，2008(4):42-45.