S7公路建設中水土保持措施的研究

◎ 尤麗紅 上海川河水利規劃設計有限公司

水是生命之源，土是生存之本，水土資源是人類賴以生存和發展的基本物質條件，是經濟社會發展的基礎性自然資源和戰略性經濟資源；在工程建設過程中人們對生態環境越來越重視。S7公路為全封閉高速公路，包括主線高架部分即地面輔道兩大部分，主線高架道路的雨水徑流以及地面輔路部分的路基填筑及路塹開挖是造成周邊環境水土流失的主要原因；本文通過S7公路建設中水土保持措施的研究，提出在城市高速公路建設中水土保持的工作建議。

1.S7公路建設概況

S7公路位于上海市寶山區和嘉定區，橫跨寶山區的羅店鎮，跨越練祁河后進入嘉定區，經嘉定區徐行鎮，終點至寶錢公路，道路起點（月羅公路）坐標為東經 121°32′85.71″，北緯 31°39′91.02″，終點（寶錢公路）坐標為東經 121°31′08.53″，北緯 31°45′10.16″。地處北亞熱帶南緣東亞季風盛行的濱海地帶，屬海洋性氣候，四季分明，降水充沛，光照較足，溫度適中，具有冬暖夏涼特點。根據歷史資料統計，年平均降雨量約為1077.6mm～1098.9mm，全面平均降雨天數為90d～130d。工程呈南北走向，地勢較為平坦，練祁河附近和嘉盛路兩側受道路施工影響局部較高，陸上鉆探及靜探孔標高一般在3.26～5.42m之間；項目區內部原為耕地、林地及園地等。工程涉及區域植被茂密，降雨量豐沛，開挖擾動后易造成水土流失。

2.S7公路建設引起的水土流失原因分析

2.1 高架道路雨水徑流造成的水土流失

由于工程現場的植被會因為施工的原因造成破壞，因此打破了原地表土與植被的平衡關系，從而降低了表層土體的抗侵蝕能力；高架道路區域雨水徑流匯集后，若直落地表將會對地表造成大面積沖刷，形成面蝕；若由落水管收集后沿高架立柱引流至地表沿路堤排入周邊河道，若雨期時間較長，路堤坡面徑流較集中時，侵蝕強度將會加強，極易形成溝蝕；因此高架道路雨水徑流會造成一定的水土流失。

2.2 土石方開挖施工造成的水土流失

首先，S7公路建設中的立交、橋梁、擋土墻等結構基礎施工時均需要土方開挖，路基施工中也涉及到了部分土方開挖，土方開挖必然會形成新的裸露的邊坡，并且在施工期，修整施工便道等也會造成土體裸露；這些裸露的土體極易形成雨水濺蝕，當雨水匯集后形成徑流后，重力侵蝕及水力沖刷是造成這些開挖面水土流失的主要原因。其次公路建設工程往往土方開挖巨大，S7公路土石方總開挖量約為36.524萬m3，部分開挖土石方在開挖后不能及時利用回填將形成的大量巖石土體等廢棄物，這些堆棄物在運輸余棄過程中會形成一定的水土流失。

2.3 路基等填筑施工造成的水土流失

公路建設過程中土石方回填量較大，S7公路土石方回填量約為47.25萬m3，大量的回填土石方在回填過程中會堆置在臨時堆土場區，從而造成水土流失。路基填筑過程中若土方碾壓不實，造成土質松散，在降雨中除了經受雨水濺蝕之外還會經受匯流的路基表面水沖刷，從而形成面蝕，造成水土流失。

3.水土流失危害

3.1 對沿線水環境造成影響

由于工程施工造成的棄土或者裸露土方在雨水沖刷中的泥沙會隨水流排入周邊河道，將會造成沿線河道水體懸浮物的增加，從而是河道水體渾濁不清，若為飲用水源將會有一定的影響。S7公路工程還包括13座橋梁及橋梁上下游30m的護岸工程，在橋梁及護岸工程施工中的施工圍堰填筑及清理圍堰時都將對下游河道產生一定不良影響。

3.2 造成周邊河道的淤積

由于工程建設過程中開挖回填及碾壓施工，造成裸露坡面增加，在降雨過程中以及人為原因做用下將會產生大量的泥沙，泥沙將會伴隨著水流匯入河道，在流速較小的河床及港灣處淤積沉淀，因此水土流失會造成河道水體含沙量增加，河床淤積等。

3.3 使土地生產力下降

S7公路沿線占地主要為耕地、林地及園地等；這些土地均為較肥沃的土體，在工程施工過程中開挖回填及碾壓施工后將會使肥沃的土壤被沖走，必然造成土地生產力的下降甚至完全喪失。

4.S7公路建設水土保持防治措施

本工程按照工程措施、植物措施、臨時措施合理配置、統籌兼顧，形成綜合防護體系的原則下進行防治措施布設。

4.1 設計方案中布設的防治措施

為了防止高架道路雨水徑流造成的水土流失，本次工程設計，基于海綿城市-低影響開發雨水系統的設計理念，根據上海市海綿城市建設的要求，結合道路總體、路幅、路面、排水、綠化及景觀設計方案，充分考慮當地特點，開展低影響開發雨水系統設計。

S7高架橋面雨水通過雨水立管至分隔帶設置的消能井，漫流進入高架橋兩側的下凹式綠化帶，下凹式綠化帶通過地形處理設置擋水堰調蓄部分雨水，蓄水飽和后雨水向外側溢流排入道路兩側新建排水溝然后排入周邊規劃河道。

4.1.1 排水防澇標準

雨水設計按照上海市雨量公式計算。

暴雨強度公式

式中：

q—設計暴雨強度（L/s·hm2）

表1 上海市年徑流總量控制率與海綿城市設計降雨量的關系

p—設計暴雨重現期（年），高架、立交P＝10年，地面道路P=3年

t—降雨歷時(min)，t=t1+t2

式中：

Q—雨水設計流量（L/s）

q—設計暴雨強度（L/s·hm2）

ψ—地面綜合徑流系數，視地面的不透水層覆蓋情況而定，高架橋面取0.9，綠化取0.15，一般道路地區綜合徑流系數取0.5。

F—匯水面積（hm2）

4.1.2 年徑流總量控制率

根據《上海市海綿城市建設技術導則（試行）》，年徑流總量控制率考慮區域現狀和相關規劃、開發強度與建設情況等因素后確定，取值范圍應為75%～80%。

本工程年徑流總量控制率不小于80%。

4.1.3 排水方式

左半幅高架橋面雨水匯集后經雨水立管至橋下消能井，消能井溢流雨水漫流進入左側下凹式綠化帶，待綠化帶土層飽和后水位上升，至水位高于下凹式綠地左側壁后，溢流進入道路左側的排水邊溝，排入河道。右半幅高架下凹綠地設計同左半幅。

4.1.4 消能井

高架橋下消能井采用φ700磚砌檢查井，雨水井蓋采用溢流井蓋，檢查井底鋪500mm碎石，用于消能。

4.1.5 下凹式綠地

下凹式綠地設計為不對稱形式，靠近高架側側壁高于遠離高架側側壁；每延米下凹式綠地蓄水量不小于0.46m3。

4.1.6 地形擋水堰

下凹式綠地每隔一定距離，利用地形設置擋水堰，以保證下凹式綠地的蓄水高度。擋水堰的高度、設置間距根據不同的道路縱坡、不同的下凹式綠地蓄水高度設置。

4.1.7 道路排水邊溝

道路排水邊溝為下凹式綠地超量雨水溢流排水設施，依據地面縱坡，分段就近排入河道，排水邊溝位于道路兩側禁入柵內側。

4.2 工程施工過程中采取的防治措施

工程施工過程中采取的防治措施包括：第一做好表土剝離工作。第二修建完善路基排水系統，如修建排水明溝、集水井等；第三在坡面開挖過程中做好坡面防護工作，如采用密目苫蓋等措施保護；第四臨時堆土區域布設苫蓋攔擋及完善的排水設施；第五對工程占地范圍內非硬質區域做好綠化恢復。

5.結論

綜上所述，通過S7公路水土保持措施研究分析，對城市高速公路建設的水土保持工作的建議如下：首先在道路設計階段要盡可能的采用海綿城市相關理論內容優化設計方案，從而可以減少后期工程使用階段水土流失的發生量。其次在道路施工前期做好表土剝離工作，在過程中做好臨時排水工作及開挖坡面的防護和臨時堆土區的防護工作。