汕昆高速公路河池—百色段水土保持方案設(shè)計(jì)

劉 濤，黃啟亮，勞光寧

(廣西交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，廣西南寧530011)

1 項(xiàng)目概況

1．1 工程概況

汕頭—昆明高速公路河池—百色段位于廣西壯族自治區(qū)西北部的百色市和河池市境內(nèi)，是《國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》中的第十七條橫線中的一段。本公路是廣西東西向重要的公路通道，對(duì)促進(jìn)桂北和桂西地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的作用。

路線方案起點(diǎn)位于河池市金城江區(qū)北香圩，經(jīng)過(guò)河池、百色兩市境內(nèi)7 個(gè)縣區(qū)，終點(diǎn)位于百色市右江區(qū)那務(wù)村，路線全長(zhǎng)181．042 km，連接線長(zhǎng)47．354 km，采用設(shè)計(jì)速度80 km/h，路基寬24．5 m 的雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)。

該工程屬于山嶺重丘區(qū)建設(shè)的線狀工程，土石方挖方總量3 366．62 萬(wàn)m3，填方總量2 777．91 萬(wàn)m3，借方50．39 萬(wàn)m3，棄方總量639．10 萬(wàn)m3(包括臨時(shí)堆放表土158．81 萬(wàn)m3)。全線共設(shè)置特大橋、大中橋71 976．5 m/214 座，隧道52 932m/48 座，橋隧比例為54．69%。工程共征用土地1 661．24 hm2，其中永久性用地1 458．98 hm2，臨時(shí)用地202．26 hm2。

1．2 項(xiàng)目區(qū)環(huán)境概況

項(xiàng)目位于桂西北云貴高原邊緣山區(qū)，山嶺連綿，群峰林立，洼地、谷地鑲嵌其中，海拔400～800 m，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，遍布不同形態(tài)的褶曲、斷裂隆起、地陷等構(gòu)造形跡;屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫17．1～22．1 ℃，年平均降雨量1 097～1 563 mm，10年一遇1 小時(shí)降雨量為72．8～81．3 mm;區(qū)域內(nèi)地表水資源豐富，河流眾多，屬珠江流域西江水系;土壤以紅壤、赤紅壤、水稻土為主;植被主要為南亞熱帶常綠混交林、南亞熱帶常綠落葉混交林等，當(dāng)?shù)卦至舸孑^少，大部分位于高山深谷中，主要是以人工林和次生林為主的植被群落。

項(xiàng)目區(qū)水土流失以水力侵蝕為主，土壤侵蝕程度以微度為主，但局部區(qū)域由于居民開(kāi)墾坡地、砍伐森林、開(kāi)采石料等行為，造成地表植被稀疏，土(巖)層裸露，土壤侵蝕潛在危險(xiǎn)性增大。項(xiàng)目區(qū)水土流失背景值為628 t/(km2·a)，容許土壤流失量為500 t/(km2·a)。

2 項(xiàng)目區(qū)水土流失預(yù)測(cè)

2．1 預(yù)測(cè)分區(qū)和時(shí)段劃分

按照《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》(GB50433—2008)，根據(jù)項(xiàng)目布局和工程建設(shè)施工特點(diǎn)，將項(xiàng)目區(qū)劃分為路基、互通、橋梁、隧道、沿線設(shè)施、取土場(chǎng)、棄渣場(chǎng)、臨時(shí)堆土場(chǎng)、施工便道和施工生產(chǎn)生活區(qū)10 個(gè)防治區(qū)進(jìn)行水土流失預(yù)測(cè)。水土流失預(yù)測(cè)時(shí)段分為施工準(zhǔn)備期、施工期和自然恢復(fù)期三個(gè)時(shí)段。項(xiàng)目施工期為4年，本項(xiàng)目施工期各預(yù)測(cè)分區(qū)的預(yù)測(cè)時(shí)段因施工進(jìn)度不同而不同，各分區(qū)的預(yù)測(cè)時(shí)段為0．5～4年;自然恢復(fù)期按1年計(jì)算。

2．2 土壤侵蝕模數(shù)的確定

2．2．1 施工期土壤侵蝕模數(shù)

施工期各預(yù)測(cè)分區(qū)的土壤侵蝕模數(shù)在對(duì)類比工程進(jìn)行實(shí)地測(cè)量及觀察的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同分區(qū)的特點(diǎn)進(jìn)行修正后確定。類比工程選擇在建的隆林—百色高速公路，其自然環(huán)境、氣候與本項(xiàng)目區(qū)相似，具有較高的參考價(jià)值。對(duì)類比工程進(jìn)行調(diào)查時(shí)，均選取施工后未采取任何防治措施的裸露邊坡和地表進(jìn)行觀測(cè)。調(diào)查方法主要為簡(jiǎn)易坡面量測(cè)法和填土法。類比工程水土流失現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表1。

參照類比工程的邊坡測(cè)量結(jié)果，結(jié)合工程建設(shè)中的施工工序?qū)ν恋氐臄_動(dòng)和破壞程度，分析各施工區(qū)域的水土流失特點(diǎn)，根據(jù)擬建項(xiàng)目各分區(qū)邊坡與臺(tái)面面積的大小和所占比例，綜合考慮后，得出施工期各預(yù)測(cè)分區(qū)的土壤侵蝕模數(shù)。

2．2．2 自然恢復(fù)期土壤侵蝕模數(shù)

自然恢復(fù)期因工程各項(xiàng)措施的實(shí)施，項(xiàng)目建設(shè)區(qū)土壤侵蝕狀況已得到較大改善，此時(shí)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)水土流失主要發(fā)生在植物措施區(qū)域，各預(yù)測(cè)分區(qū)發(fā)生水土流失區(qū)域平均土壤侵蝕模數(shù)取800～1 600 t/(km2·a)。

表1 類比工程水土流失現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果

表2 施工期各預(yù)測(cè)分區(qū)侵蝕模數(shù)t/(km2·a)

2．3 預(yù)測(cè)結(jié)果

經(jīng)預(yù)測(cè)，該項(xiàng)目土壤流失總量為57．487 0 萬(wàn)t，其中施工準(zhǔn)備期和施工期土壤流失量為56．696 7 萬(wàn)t，新增土壤流失量為54．051 0 萬(wàn)t。由于本項(xiàng)目沿線地形起伏大，擾動(dòng)范圍大，施工時(shí)間長(zhǎng)，所以若不對(duì)工程建設(shè)造成的水土流失進(jìn)行有效治理，則極易發(fā)生嚴(yán)重的水土流失危害，對(duì)項(xiàng)目區(qū)的自然環(huán)境和居民生產(chǎn)生活造成較大影響。

3 水土流失防治目標(biāo)、防治責(zé)任范圍

3．1 水土流失防治目標(biāo)

路線所經(jīng)過(guò)的南丹縣屬國(guó)家級(jí)重點(diǎn)治理區(qū)，且經(jīng)過(guò)廣西百色市澄碧河市級(jí)自然保護(hù)區(qū)和廣西鳳山巖溶國(guó)家地質(zhì)公園，因此，本項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)》(GB50434—2008)Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目試運(yùn)營(yíng)期的防治目標(biāo)為:擾動(dòng)土地治理率達(dá)到97%，水土流失治理度達(dá)97%，土壤侵蝕模數(shù)控制比為1．0，攔渣率為90%，林草植被恢復(fù)率達(dá)99%，林草覆蓋率達(dá)32%。

3．2 防治責(zé)任范圍

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查勘與調(diào)研，根據(jù)工程用地紅線圖，確定該工程的水土流失防治責(zé)任范圍為1 983．47 hm2，其中項(xiàng)目建設(shè)區(qū)占地面積1 661．24 hm2，直接影響區(qū)面積322．23 hm2。

4 水土流失防治方案設(shè)計(jì)

4．1 水土保持措施總體布局

針對(duì)本項(xiàng)目位于山嶺區(qū)，地形起伏大，高邊坡較多的特點(diǎn)，根據(jù)不同防治分區(qū)的水土流失情況，遵照重點(diǎn)治理與層面防治相結(jié)合、工程措施與植物措施相結(jié)合、永久措施與臨時(shí)措施相結(jié)合的原則確定各區(qū)防治重點(diǎn)和措施配置。

主體工程占地范圍包括路基、互通、橋梁、隧道及沿線設(shè)施等防治分區(qū)，主體工程采取的水保措施主要有路基、互通、橋隧和沿線設(shè)施邊坡的工程及植物防護(hù)措施，公路綠化、排水措施等。此外，在主體工程施工過(guò)程中對(duì)各種填挖方邊坡采取臨時(shí)攔擋、排水和臨時(shí)覆蓋措施，做好棄渣場(chǎng)、取土場(chǎng)、臨時(shí)堆土場(chǎng)下游的攔擋和周邊匯水區(qū)域的截排水措施，完善施工生產(chǎn)生活區(qū)施工期間的臨時(shí)排水措施，施工結(jié)束后及時(shí)鏟除地表的硬化土層，以利于后期植被恢復(fù)，所有的臨時(shí)占地在施工結(jié)束后均按土地適宜性進(jìn)行恢復(fù)和利用。

4．2 主體工程防治措施設(shè)計(jì)

4．2．1 邊坡防護(hù)

路基、互通、橋隧工程邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)以植物防護(hù)為主，實(shí)行多層防護(hù)與生態(tài)植被防護(hù)相結(jié)合、剛性結(jié)構(gòu)與柔性結(jié)構(gòu)相結(jié)合。填方邊坡在易受洪水沖刷及經(jīng)過(guò)水塘的路段設(shè)置漿砌片石護(hù)面墻，填方邊坡高度較小時(shí)，一般采用滿鋪草皮或三維植被網(wǎng)噴播植草護(hù)坡;對(duì)于高填方的路段，采用漿砌石框格骨架護(hù)坡，內(nèi)植草皮進(jìn)行防護(hù)。挖方邊坡則以漿砌石骨架鋪種草皮護(hù)坡和喬灌草結(jié)合護(hù)坡為主，邊坡高度大于30 m 的采用錨桿格梁植草護(hù)坡。

4．2．2 公路排水系統(tǒng)

路基路面采用自流排水系統(tǒng)，排除地下水和地表水。共設(shè)置了排水溝﹑邊溝﹑截水溝﹑急流槽﹑填挖方平臺(tái)排水溝、中央分隔帶縱向排水溝和橫向排水管等排水系統(tǒng)構(gòu)造物，將路基、路面、邊坡及坡面上方的水排至路線附近的天然河溝。

4．2．3 植物綠化措施

公路建設(shè)形成的裸露地表，除路面、建筑物等硬覆蓋外，均植樹(shù)或種草綠化。對(duì)樹(shù)種的選擇做到適地適樹(shù)，并結(jié)合景觀及美化要求，適當(dāng)選擇具有觀賞價(jià)值的樹(shù)種，選用當(dāng)?shù)貎?yōu)勢(shì)草種。公路設(shè)計(jì)中對(duì)中央分隔帶、路基邊坡、互通立交及沿線設(shè)施進(jìn)行全面綠化栽植，根據(jù)地形地貌，選擇適宜的鄉(xiāng)土樹(shù)種和灌、草種進(jìn)行綠化。

4．2．4 臨時(shí)防治措施

施工中，逐層夯實(shí)邊坡，減短邊坡、路基等地表裸露的時(shí)間，合理安排開(kāi)挖、筑路、壓實(shí)路面、砌石護(hù)坡、鋪砌排水溝等工序，盡可能做到同步進(jìn)行。為避免降雨對(duì)坡面表層土壤造成嚴(yán)重的沖蝕，針對(duì)本項(xiàng)目高填深挖路段多的情況，在施工過(guò)程中對(duì)路基、互通、橋臺(tái)、隧道洞口等高填深挖邊坡坡腳處設(shè)置草袋裝土臨時(shí)擋土墻。路肩邊緣設(shè)置擋水土埂，并且沿路線每隔50～100 m 在填方路基邊坡上設(shè)置臨時(shí)性邊坡排水溝，以排泄路面上的集中匯流，排水溝出口處設(shè)置臨時(shí)沉沙池。在雨季來(lái)臨前將填鋪的松土壓實(shí)，并在雨季采取覆蓋草席或密目網(wǎng)等臨時(shí)防護(hù)措施。

4．3 棄渣場(chǎng)區(qū)防治措施設(shè)計(jì)

項(xiàng)目沿線共設(shè)棄渣場(chǎng)29 處，占地34．86 hm2。棄渣場(chǎng)多利用路基附近的溝谷地形，棄渣量大，堆渣體較高。

為防止堆渣滑塌或散落，在各棄渣場(chǎng)堆渣體坡腳修建漿砌石攔渣墻，以保護(hù)坡腳避免引發(fā)牽引性滑塌。為避免山坡地表徑流灌入堆渣體內(nèi)，棄渣前沿場(chǎng)地外緣修筑漿砌石截水溝或邊溝，以引導(dǎo)地表徑流。在部分邊坡較長(zhǎng)、坡度較大的場(chǎng)地布設(shè)排水設(shè)施時(shí)，設(shè)置急流槽，坡腳設(shè)消力池，以避免水流高速流下沖毀排水溝渠。坡腳設(shè)計(jì)的排水溝適當(dāng)延長(zhǎng)與天然溝渠或農(nóng)用渠道相連，在排水溝出口處設(shè)置沉沙池。

為保持堆渣體穩(wěn)定，在施工期間嚴(yán)格控制堆渣程序，杜絕因棄渣方式不當(dāng)而產(chǎn)生渣體邊坡的高陡。在堆渣過(guò)程中，應(yīng)對(duì)棄渣分級(jí)堆放、夯實(shí)。棄渣時(shí)先堆棄石方，再堆棄土方，便于堆渣完成后土地平整，恢復(fù)植被。堆渣完成后，分塊將各單元的平地和邊坡初步整平，待沉降初步穩(wěn)定后，再對(duì)沉陷穴進(jìn)行補(bǔ)填，進(jìn)一步對(duì)土地進(jìn)行細(xì)致的整平。土地整治后恢復(fù)植被的地塊覆土厚度為30 cm，復(fù)耕的地塊覆種植土為50 cm。

渣場(chǎng)植樹(shù)采用當(dāng)?shù)爻Ｒ?jiàn)的樹(shù)種，喬木選擇苦楝和杉木，灌木選擇桃金娘、毛杜鵑，草種選擇百喜草、狗牙根。渣場(chǎng)臺(tái)面林草措施采用喬灌草結(jié)合防護(hù)，行間混交，地表撒草籽，喬木、灌木的種植比例為2 ∶1，株行距為2 m ×2 m，品字型交錯(cuò)種植。地面混播種植狗牙根和百喜草，播種量為80 kg/hm2。

4．4 臨時(shí)堆土場(chǎng)區(qū)防治措施設(shè)計(jì)

路基、互通工程施工前清理出的疏松表土臨時(shí)堆放于路基附近的山凹地、坡地中。臨時(shí)堆土場(chǎng)共計(jì)27 處，占地15．62 hm2。為防止表土流失，在臨時(shí)堆土場(chǎng)使用前，先沿場(chǎng)地上游邊緣設(shè)置臨時(shí)截排水明溝或邊溝，以引導(dǎo)地表徑流，坡腳的排水溝適當(dāng)延長(zhǎng)與天然溝道或農(nóng)用渠道相連。同時(shí)，堆土前先用草袋裝土堆砌成梯形擋土墻，對(duì)堆土坡腳進(jìn)行擋護(hù)。施工結(jié)束后對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行土地整治，復(fù)耕或恢復(fù)植被。

4．5 取土場(chǎng)區(qū)防治措施設(shè)計(jì)

工程設(shè)取土場(chǎng)3 處，均選在低矮土丘上，占地6.88 hm2，取土深度20～30 m。取土后產(chǎn)生的邊坡，采取削坡方式處理，當(dāng)高度小于12 m 時(shí)，坡面不設(shè)平臺(tái)，從上到下削成1 ∶1．5 的緩坡;高度大于12 m 時(shí)，每隔10 m 設(shè)置一寬度為2 m 的平臺(tái)。

取土前在取土場(chǎng)外緣及取土坡頂設(shè)截排水溝以截取土丘及開(kāi)坡面匯水，將坡面匯水排走。在坡面上設(shè)置排水設(shè)施時(shí)采用急流槽，并在坡腳設(shè)置消力池。取土場(chǎng)取土完畢后對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行整治，開(kāi)挖的坡面經(jīng)整治后采取灌草結(jié)合的方式進(jìn)行護(hù)坡，產(chǎn)生的臺(tái)面條件適宜耕種的就覆土復(fù)耕，否則就采取喬灌草結(jié)合方式進(jìn)行綠化。

4．6 施工便道區(qū)防治措施設(shè)計(jì)

在施工便道匯水側(cè)邊坡修建臨時(shí)排水溝和沉沙池，結(jié)合地形排水系統(tǒng)自成體系，將徑流排入天然溝道或灌溉渠中。排水溝與施工道路施工同步進(jìn)行。便道開(kāi)挖后，邊坡植草籽進(jìn)行防護(hù)。施工結(jié)束后，及時(shí)進(jìn)行土地整治和植被恢復(fù)，對(duì)占用耕地的則必須進(jìn)行復(fù)耕。

4．7 施工生產(chǎn)生活區(qū)防治措施設(shè)計(jì)

施工期預(yù)制場(chǎng)、拌和場(chǎng)、堆料場(chǎng)及施工營(yíng)地的臨時(shí)用地，使用前清除表層耕植土并將其堆放于場(chǎng)地內(nèi)，采取臨時(shí)攔擋、撒草籽等防護(hù)措施。在施工生產(chǎn)生活區(qū)周圍開(kāi)挖臨時(shí)截排水溝。施工結(jié)束后，清除施工廢料并對(duì)硬化地面進(jìn)行清除，平均清除厚度10 cm，清除的廢料運(yùn)至棄渣場(chǎng)堆放。對(duì)場(chǎng)地平整覆土后，恢復(fù)原用地類型。

5 水土保持投資估算

本項(xiàng)目水土保持工程總投資27 902．13 萬(wàn)元，其中工程措施21 545．77 萬(wàn)元，植物措施1 306．86 萬(wàn)元，施工臨時(shí)工程1 502．68萬(wàn)元，獨(dú)立費(fèi)用1 236．42 萬(wàn)元，水土保持設(shè)施補(bǔ)償費(fèi)774．92 萬(wàn)元，其他費(fèi)用1 535．48 萬(wàn)元。

6 結(jié) 語(yǔ)

本工程的選線、建設(shè)方案、施工布置等方面充分考慮了經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和環(huán)境影響等因素，基本符合水土保持有關(guān)要求。經(jīng)分析計(jì)算，在實(shí)施本方案提出的水土保持措施后，能有效防治工程建設(shè)期間造成的水土流失，改善項(xiàng)目區(qū)生態(tài)環(huán)境，獲得明顯的生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。