貴州喀斯特地區(qū)高速公路建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治探討

張 宇，魏 浪，孫 榮，易仲強(qiáng)，趙 俊，張習(xí)傳，唐 達(dá)

(中國電建集團(tuán) 貴陽勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽 550081)

貴州省處于世界喀斯特集中分布的亞洲片區(qū)中心，是中國喀斯特分布面積最大、發(fā)育最復(fù)雜的一個(gè)省區(qū)，喀斯特分布面積占全省面積的85%，出露的碳酸鹽巖面積達(dá)15萬km2，占全省土地總面積的73.6%[1]。特殊的地質(zhì)、地貌、氣候與降水條件，使貴州喀斯特區(qū)域成為土壤侵蝕嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境惡化的地區(qū)[2]。

近年來，貴州交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)大踏步前進(jìn)，西南交通樞紐地位得到全面鞏固提升，被視為“小省辦大交通”的典型，截至2015年，貴州省成為全國第九個(gè)實(shí)現(xiàn)“縣縣通高速”省份。2018年6月底，貴州省人民政府印發(fā)了《貴州省新時(shí)代高速公路建設(shè)五年決戰(zhàn)實(shí)施方案》，明確提出到2022年全省高速公路通車?yán)锍掏黄?萬km。

受喀斯特地形地貌的限制，貴州山區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，自身修復(fù)能力差，特有的水土流失特點(diǎn)和高速公路密集化、迅猛化建設(shè)造成的水土流失問題引起了相關(guān)部門的高度重視。為貫徹習(xí)近平生態(tài)文明思想，推進(jìn)貴州高速公路事業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，形成人與自然和諧發(fā)展格局，對(duì)貴州喀斯特地區(qū)高速公路建設(shè)項(xiàng)目的水土流失特點(diǎn)及防治措施進(jìn)行分析研究意義重大。

1 貴州喀斯特地貌對(duì)高速公路建設(shè)的影響

1.1 地質(zhì)地貌的影響

地質(zhì)地貌條件是影響水土流失程度大小的基礎(chǔ)因素。貴州地處喀斯特山區(qū)，晚古生界泥盆系、石炭系、二疊系及中生界中、下三疊系碳酸鹽的廣泛分布，是發(fā)生水土流失和形成石漠化的內(nèi)在基礎(chǔ)[3]。同時(shí)，貴州喀斯特地區(qū)山高坡陡、土壤貧瘠、生態(tài)脆弱，地形因素也是造成水土流失的主要原因。貴州獨(dú)特的地形地貌使得高速公路建設(shè)項(xiàng)目挖填方量多、橋隧比大、工期長，大量的土石方開挖回填為水土流失提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，沿線覆蓋多種地質(zhì)地貌，形成的水土流失類型相對(duì)復(fù)雜。

貴州地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖層種類繁多，石灰?guī)r、砂頁巖、玄武巖區(qū)層的接合部極容易發(fā)生泥石流、崩塌及滑坡[2]，這對(duì)于高速公路選線，特別是棄渣場(chǎng)選址有較多的限制性因素；同時(shí)貴州喀斯特地區(qū)山地丘陵地下暗河、落水洞繁多，巖溶裂隙發(fā)育，對(duì)于公路永久工程及棄渣場(chǎng)安全穩(wěn)定存在較大隱患，如果排水及排洪措施不完善，則極容易對(duì)渣場(chǎng)穩(wěn)定造成影響，引起更嚴(yán)重的水土流失。

1.2 石漠化的影響

在喀斯特脆弱生態(tài)環(huán)境下，貴州省是西南喀斯特片區(qū)中石漠化最集中、面積最大、程度最嚴(yán)重的省份[4-5]。石漠化區(qū)域土壤貧瘠，土壤肥力、質(zhì)量及承載能力低，水源涵養(yǎng)、截蓄雨水及調(diào)節(jié)徑流功能弱，植被稀少。

石漠化區(qū)域水土流失嚴(yán)重、自然災(zāi)害頻繁，高速公路建設(shè)過程中的大量開挖，會(huì)加劇水土流失及自然災(zāi)害的發(fā)生；其稀少的表土資源對(duì)于后期植被恢復(fù)影響嚴(yán)重，加之石漠化區(qū)域雨水涵養(yǎng)功能弱，人工植樹造林困難，后期植被恢復(fù)難度大。

2 貴州高速公路建設(shè)項(xiàng)目特點(diǎn)

2.1 擾動(dòng)范圍大、建設(shè)周期長

高速公路建設(shè)里程往往都在100 km以上，并時(shí)常涉及多個(gè)市、縣，施工范圍廣，另由于貴州地處山丘區(qū)，相對(duì)于平原，貴州高速公路建設(shè)開挖及回填量巨大，需設(shè)置的施工生產(chǎn)生活設(shè)施、料場(chǎng)及棄渣場(chǎng)較多，擾動(dòng)面積大，會(huì)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，同時(shí)建設(shè)周期較長，長期裸露的開挖、回填邊坡極易造成水土流失，在復(fù)雜的喀斯特地貌背景下，后期植被恢復(fù)相對(duì)困難。

2.2 棄渣量大、棄渣場(chǎng)選擇困難

貴州高速公路建設(shè)挖填量大、隧道多，部分區(qū)域巖層往往達(dá)不到回填質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致棄渣量較大，百公里建設(shè)里程往往需要設(shè)置40～60個(gè)棄渣場(chǎng)，地形地貌復(fù)雜區(qū)域甚至更多。棄渣場(chǎng)選址時(shí)，會(huì)面臨諸多制約性因素，如泥石流易發(fā)區(qū)、滑坡崩塌區(qū)域、落水洞及地下暗河發(fā)育區(qū)。為了保證重要基礎(chǔ)設(shè)施、人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，棄渣場(chǎng)往往設(shè)置得較遠(yuǎn)，不利于后期棄渣落實(shí)到位。

2.3 跨越地貌單元多、水土流失沿線分布且流失量大

貴州高速公路建設(shè)里程較長，跨越地貌單元較多，路基工程開挖、回填及半挖半填邊坡均會(huì)涉及，由于各段道路開挖及回填土石方量大，往往需在不同路段進(jìn)行土石方調(diào)配，隧道開挖的土石方有時(shí)也需運(yùn)至路基進(jìn)行回填，土石方運(yùn)輸為水土流失提供了物質(zhì)來源，在運(yùn)輸過程中及回填后若不及時(shí)進(jìn)行防護(hù)，遇大雨、大風(fēng)天氣，會(huì)造成更嚴(yán)重的水土流失。

高速公路作為典型的線型項(xiàng)目，水土流失與其他的線型項(xiàng)目又有所不同，如輸變電項(xiàng)目水土流失主要發(fā)生在塔基及變電站區(qū)域，較為集中，且流失量小，而高速公路水土流失沿線均有分布，且流失量大；又如管道類項(xiàng)目，雖然沿線水土流失分布均勻，但水土流失量及擾動(dòng)范圍遠(yuǎn)小于高速公路。

2.4 設(shè)計(jì)及施工等存在部分問題

目前，高速公路設(shè)計(jì)單位對(duì)于主體工程方面設(shè)計(jì)較全面，各項(xiàng)防護(hù)措施完善，但對(duì)于臨時(shí)措施比如棄土場(chǎng)未進(jìn)行具體設(shè)計(jì)[6]，特別是水土保持方案批復(fù)的棄渣場(chǎng)，主體設(shè)計(jì)未納入主體工程設(shè)計(jì)內(nèi)容中，導(dǎo)致施工時(shí)未按照水土保持方案批復(fù)的棄渣場(chǎng)進(jìn)行堆渣及設(shè)計(jì)，以致后期驗(yàn)收涉及變更等諸多問題。

根據(jù)筆者對(duì)于部分高速公路的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，許多項(xiàng)目施工時(shí)，往往就近棄渣至道路下邊坡，未遵循“先攔后棄、先截后排”的原則，導(dǎo)致水土流失嚴(yán)重，后期治理困難。

2.5 公路建設(shè)及恢復(fù)治理標(biāo)準(zhǔn)要求高

貴州省政府在2018年7月下發(fā)《貴州省創(chuàng)建新時(shí)代“多彩貴州·最美高速”行動(dòng)實(shí)施方案(2018—2020年)》，要求打造最美高速公路品牌[7]，展示貴州對(duì)外開放新形象。這就對(duì)貴州高速公路建設(shè)項(xiàng)目水土流失治理及后期植被恢復(fù)提出了更高的要求。

3 水土流失防治探討

3.1 優(yōu)化專項(xiàng)措施設(shè)計(jì)

近年來，隨著主管部門及社會(huì)公眾對(duì)生態(tài)環(huán)境的日益重視，在累積了大量高速公路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，主體設(shè)計(jì)單位對(duì)道路永久工程設(shè)計(jì)的水土保持措施已比較完善，主要包括道路邊坡護(hù)坡、截排水、攔擋及綠化美化工程等。但對(duì)于臨時(shí)工程的選址、占地及水土保持措施等均未涉及，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)一步細(xì)化。

貴州喀斯特地區(qū)地形坡度大、土壤貧瘠、生態(tài)脆弱，設(shè)計(jì)應(yīng)注意對(duì)表土資源的防護(hù)，施工階段大面積開挖應(yīng)加強(qiáng)臨時(shí)防護(hù)措施。應(yīng)盡量優(yōu)化施工占地、土石方調(diào)配等，水土保持措施應(yīng)盡量與主體設(shè)計(jì)的措施、環(huán)保措施等相協(xié)調(diào)，以便更好地發(fā)揮水土保持及生態(tài)效益。水土保持方案報(bào)告書批復(fù)后，主體設(shè)計(jì)應(yīng)將批復(fù)的水土保持措施納入到主體設(shè)計(jì)的措施體系中，便于后期施工時(shí)按水土保持方案設(shè)計(jì)的要求將措施落實(shí)到位，避免造成水土流失，危害周邊生態(tài)環(huán)境。

3.2 強(qiáng)化重點(diǎn)區(qū)域水土流失防治

對(duì)于高速公路水土流失較嚴(yán)重且敏感性強(qiáng)的區(qū)域應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行防治，應(yīng)從選址設(shè)計(jì)著手，從源頭避開敏感區(qū)域，然后加以適宜的工程措施、植物措施及臨時(shí)措施進(jìn)行防護(hù)。同時(shí)對(duì)于主體設(shè)計(jì)較為薄弱的臨時(shí)工程也應(yīng)避開生態(tài)敏感區(qū)，加強(qiáng)施工過程中重點(diǎn)區(qū)域的臨時(shí)防護(hù)和施工結(jié)束后的植被恢復(fù)，做到設(shè)計(jì)指導(dǎo)施工、設(shè)計(jì)適合施工、施工按圖及設(shè)計(jì)實(shí)施，避免隨意變更，擾動(dòng)占地范圍外的區(qū)域。

通過對(duì)目前已建、在建高速公路的調(diào)查，水土流失影響較大的區(qū)域主要為料場(chǎng)和棄渣場(chǎng)，對(duì)料場(chǎng)及棄渣場(chǎng)進(jìn)行重點(diǎn)防治，可從根本上減少高速公路的水土流失。

對(duì)于料場(chǎng)的防護(hù)與治理，特別是石料場(chǎng)，開采前應(yīng)先行修建截排水工程，減少后期雨水沖刷帶來的水土流失，同時(shí)需加強(qiáng)表土資源的保護(hù)，為后期植被恢復(fù)創(chuàng)造條件；其次應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注開采工藝，宜采取自上而下，分臺(tái)降坡開采，開采的規(guī)則邊坡為后期植被恢復(fù)提供了良好的基礎(chǔ)，便于邊坡平臺(tái)設(shè)置種植槽種植攀緣植物、灌木等樹草種進(jìn)行植被恢復(fù)，也可嘗試采用掛三維網(wǎng)噴播植草護(hù)坡進(jìn)行防護(hù)，覆蓋率較高，植被恢復(fù)效果好；最后，還需加強(qiáng)施工過程中的臨時(shí)防護(hù)。

棄渣場(chǎng)的防治應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注前期的設(shè)計(jì)選址規(guī)劃，目前，棄渣場(chǎng)前期設(shè)計(jì)存在許多問題，例如：渣場(chǎng)選址設(shè)計(jì)深度不夠，導(dǎo)致后期因敏感因素、容量及運(yùn)距大不經(jīng)濟(jì)等諸多因素造成的選址變更；渣場(chǎng)設(shè)計(jì)深度不夠，僅在圖紙上框選范圍；截排水、攔擋措施設(shè)計(jì)不到位或缺失等。針對(duì)上述問題，首先應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及主體設(shè)計(jì)切實(shí)深入落實(shí)渣場(chǎng)規(guī)劃選址，逐一對(duì)各場(chǎng)址進(jìn)行復(fù)核；其次優(yōu)化渣場(chǎng)防治措施體系，系統(tǒng)考慮渣場(chǎng)防護(hù)措施，做好施工前的表土資源保護(hù)、截排水、攔擋、邊坡防護(hù)措施，加強(qiáng)施工中的臨時(shí)攔擋、排水防護(hù)措施，落實(shí)后期植被恢復(fù)措施，真正做到施工前、施工中及施工后的全過程防護(hù)；再次，深化渣場(chǎng)措施設(shè)計(jì)，盡量對(duì)各渣場(chǎng)逐一開展設(shè)計(jì)，并對(duì)各棄渣場(chǎng)截排水溝防洪及過流能力、擋渣墻及渣體穩(wěn)定性進(jìn)行深入分析及計(jì)算，從堆渣容量、堆渣安全等方面避免渣場(chǎng)造成水土流失。

3.3 加強(qiáng)施工全過程管理

目前，施工期的水土保持問題主要是管理缺失造成的。首先是施工過程涉及的各單位水土保持意識(shí)不強(qiáng)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)建設(shè)單位、施工單位等人員的宣教，讓水土保持及生態(tài)保護(hù)理念深入人心。其次，監(jiān)測(cè)、監(jiān)理單位責(zé)任意識(shí)不強(qiáng)，對(duì)于施工過程中的水土保持違法行為沒有及時(shí)進(jìn)行管控。再次，施工單位為了節(jié)約成本、施工方便，隨意棄土棄渣、任意變更設(shè)計(jì)、臨時(shí)防護(hù)措施及“三同時(shí)”制度落實(shí)不到位，導(dǎo)致施工過程中場(chǎng)地及周邊滿目瘡痍，水土流失嚴(yán)重。建設(shè)單位及監(jiān)測(cè)監(jiān)理單位應(yīng)加強(qiáng)管控，特別是建設(shè)單位應(yīng)在合同中明確各單位的水土流失防護(hù)職責(zé)。

4 結(jié) 語

目前正是貴州高速公路發(fā)展的鼎盛時(shí)期，也是政府打造最美高速公路品牌，展示貴州對(duì)外開放新形象的關(guān)鍵時(shí)期，針對(duì)貴州復(fù)雜的喀斯特地貌及高速公路水土流失特點(diǎn)，水土流失防治應(yīng)堅(jiān)持預(yù)防為主、保護(hù)優(yōu)先方針，從設(shè)計(jì)、咨詢及施工全過程加強(qiáng)管控，根據(jù)不同區(qū)域的地質(zhì)地貌特點(diǎn)，采取有針對(duì)性的措施，以減少貴州高速公路建設(shè)對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的破壞。