北京市山區高速公路棄渣場水土保持設計

靳新紅

(北京市水利規劃設計研究院，100048，北京)

北京市山區高速公路棄渣場水土保持設計

靳新紅

(北京市水利規劃設計研究院，100048，北京)

山區公路；棄渣場；治理措施；國道110北京段

一、研究背景

北京市山區面積10 072 km2，占全市總面積的61.2%，是首都主要的水源涵養及供給源地，同時也是水土流失的主要發生地。山區高速公路沿線風光優美，但山區公路所處區域地形地貌特殊，新建和改建公路過程中要進行大量的挖填方與隧道工程施工，建設中的土石方工程量較大，產生的棄渣如不處理將會產生大量的水土流失，并嚴重影響到公路沿線生態環境及山區溝道行洪。公路建設棄土棄渣是山區新增水土流失的主要來源，大約占到水土流失總量的80%，所以山區高速公路設計時應盡量加強項目土石方的綜合利用，減少因棄渣對項目區外部環境的影響。然而，由于周邊同步建設項目少，項目多余土石方難以全部利用，因此需要設置棄渣場并采取相應水土保持措施。就開發建設項目而言，取土場、棄土堆不僅是一個工程單元，更是自然環境的組成部分，為了降低山區高速公路建成后對生態系統的影響，工程完工后需進行恢復。《中華人民共和國水土保持法》對修建公路引起的植被破壞與開挖堆砌松散堆積物等相關問題做出了明確要求：“棄渣應綜合利用，確需廢棄的，應當堆放在水土保持方案確定的專門存放地”。因此，在新建和改建高速公路時，要做好棄渣場的設計。

二、案例情況介紹

本文以國道110北京段昌平德勝口—延慶下營段改建工程棄渣場水土保持設計為例。國道110線又名京銀公路，起點為北京，終點為銀川，是北京市西北部的主要交通走廊。國道110北京段昌平德勝口—延慶下營段改建工程，道路全長45.52 km。在改建過程中，由于橋梁隧道比較多，削坡工程、隧道工程量大，因此工程造成的棄渣量較多。棄渣堆放不合理會淤塞河道，對河道行洪產生不利影響；棄渣場若無植被覆蓋，流失的水土將影響德勝口水庫水質；同時，該高速公路建成后是外地車輛進入北京市的主要通道之一，道路沿線棄渣的存在嚴重影響北京市的城市形象。該改建工程設置了4個棄渣場，現以典型的椿樹桉棄渣場為例，介紹棄渣場水土保持設計，主要內容為溝道防洪、棄渣平臺、植物措施設計。

1.項目區概況

椿樹桉棄渣場位于延慶縣井莊鎮，國道110新線椿樹桉隧道北側入口附近。延慶縣地處燕山沉降帶西端、延懷盆地東部，南、北、東三面環山，西臨官廳水庫，形成向西南開放的半環抱地勢。境內地形地貌多樣，包括中低山、丘陵、平原、河谷等。屬暖溫帶大陸性季風氣候區，年均降水量504 mm，20年一遇最大24小時降雨量為148 mm，最大6小時降雨量為112.8 mm，最大 12小時降雨量為137.3 mm；年平均氣溫為8.4℃，極端最高氣溫為39℃，極端最低氣溫為-27.3℃；平均風速為2.6 m/s；最大凍土深0.8 m。山區土地以褐土為主，山地與平原交接地帶多為過渡性潮褐土，公路沿線植被多為灌草類以及少量的次生林和人工綠化帶。草類組成簡單，基本以白羊草為主，覆蓋度約為45%。

2.棄渣場設計方案

（1）設計思路

棄渣場的選址原則：一是盡量減少水土流失，二是對周邊環境影響小，三是投資節省。按照這個原則，棄渣場選址位于椿樹桉隧道的北側出口靠近東側山體的坡腳處，屬溝道型棄渣場，棄渣場占地面積1.39 hm2，棄渣量約為7.50萬m3，棄渣主要來源為隧道施工以及附近削坡所產生的多余土石方，棄渣以砂土、砂石和塊石為主。

為了減少棄渣堆放過程中產生的水土流失，保護項目區周邊環境，根據棄渣堆放情況，采取工程措施與植物措施相結合的方式進行防護。棄渣場工程措施：對棄渣場整形，根據水力計算結果，留出行洪通道，棄渣場坡腳處設置漿砌石擋墻，防止水流沖刷棄渣產生水土流失。棄渣場植物措施：選用鄉土植物物種對棄渣場綠化，增加植被覆蓋度，同時增加部分花灌木配置，改善棄渣場景觀環境。棄渣場對面為長坡道，為保障行車安全，與主體工程相結合，設計通過植物花期形成醒目的色彩帶，提醒車輛駕駛人員減速慢行。

（2）水土保持設計

①溝道防洪設計

首先對棄渣場進行整形，清理出行洪通道。整形后，棄渣平臺面積為0.95 hm2，邊坡面積0.44 hm2，坡度1∶2.5，溝底寬6~20 m，滿足溝道行洪要求，為防止上游來水沖刷棄渣邊坡，工程設計采用漿砌石擋墻對棄渣進行擋護，防護標準為20年一遇，漿砌石擋墻采用重力式擋墻。

②棄渣平臺設計

植物措施：棄渣平臺綠化植物選擇以鄉土物種為主，點綴種植部分花灌木，喬木樹種選擇側柏和國槐，側柏和國槐能很好地適應北京地區的氣候環境，灌木樹種選擇山桃、黃刺梅、榆葉梅、沙地柏等觀花觀葉植物，在增加植被覆蓋的同時，提升棄渣場景觀，美化道路沿線自然環境。平面布置方式為：用養護道路將棄渣平臺分為不同的功能區，棄渣場東北側山體植被以側柏為主，因此，在道路與山體之間設置過渡區，以2 m×2 m密度種植側柏，使棄渣平臺綠化與周邊山體植被自然銜接，棄渣平臺中心區域以園林花灌木為主，點綴種植國槐，棄渣平臺邊緣單行種植側柏進行固土護坡。椿樹桉棄渣場植物措施平面示意圖見圖1。

圖1 椿樹桉棄渣場植物措施平面示意圖

工程措施：棄渣平臺設置硬化道路，方便工程后期植物措施養護，道路硬化后也可以進一步減少棄渣平臺的水土流失。本著經濟節約、就地取材的原則，道路設計為塊石道路，路寬3 m。

棄渣平臺邊緣設置漿砌石排水溝，防止山坡坡面匯流沖刷棄渣邊坡，排水溝采用梯形斷面，底寬50 cm，深50 m，邊坡比1∶1。

③棄渣邊坡設計

邊坡綠化：棄渣場邊坡綠化充分考慮與主體工程相結合，通過工程平面圖分析結合現場踏勘，棄渣場對面新建道路為一長坡道，該段道路需控制車速，防止事故發生，因此，棄渣場邊坡綠化植物種選擇紅花胡枝子與連翹，混交方式為帶狀混交，帶寬30 m，通過大面積顏色變化，消除車輛駕駛人員視覺疲勞，同時紅色與黃色均為交通警示色，提示道路行車人員減速慢行，保障行車安全。

排水溝：棄渣場邊坡設置縱向排水溝，將上游山坡及平臺匯流引入下游溝道，排水溝采用矩形斷面，斷面規格為0.4 m×0.4 m，溝底比降與棄渣邊坡一致，排水溝底設置臺階，不僅可以降低流速，減少對下游溝道的沖刷，還可以滿足后期植被養護人員交通需要。

3.效益分析

山區公路建設過程中，棄渣場的施工質量和恢復效果直接影響到公路本身和環境安全。項目實施以后，滿足溝道行洪，增加植被覆蓋，減少了水土流失，改善了道路沿線自然景觀，滿足建設項目水土保持6項指標要求。

項目實施兩年后，棄渣場植被恢復效果良好，逐漸實現了動植物的多樣性，形成了穩定的生態系統。2012年6月項目順利通過水利部組織的水土保持驗收。

三、結論

棄渣場采取水土保持措施以后，不僅有效減輕了水土流失，而且有利于棄渣場邊坡的穩定。同時，該改建工程的棄渣場均在臨近項目區的溝道一側布置，部分棄渣場占用溝道較為嚴重，通過工程治理，疏通水路，保證了溝道正常的排洪功能。

[1]童云深.山區高速公路工程棄渣與生態保護[J].公路，2013（12）.

[2]于杰，馬良軍，劉尋續.丹拉國道西寧過境高速公路工程水土流失及其防治[J].中國水利，2009（4）.

責任編輯 韋鳳年

U419.3+S157

B

1000-1123（2016）12-0037-02

2016-04-14

靳新紅，高級工程師，主要從事水土保持方案編制工作。