山區(qū)高速公路水土流失防治措施研究

黃 帆

（廣東交通實(shí)業(yè)投資有限公司，廣東 廣州 514000）

1 引言

我國(guó)國(guó)土遼闊，其中山區(qū)占土地總面積約2/3，為完善國(guó)內(nèi)公路交通，帶動(dòng)山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，修建高速公路則顯得尤為必要。由于山區(qū)高速公路穿越地區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜、地形地貌變化較大，造成山區(qū)高速公路具有填挖土方量大、橋涵隧道構(gòu)造物多、施工便道多等特點(diǎn)。而山區(qū)高速公路修建過(guò)程中不可避免地破壞原生態(tài)植被，土石方挖運(yùn)，產(chǎn)生大量裸露土體，再加上高速修建周期普遍較長(zhǎng)，施工中遇到雨季，如無(wú)有效的臨時(shí)排水措施，將造成土壤流失、淤積河道溝渠等危害，給水土保持帶來(lái)更嚴(yán)峻的考驗(yàn)。顏昌雄等［1］以湖北省武英高速公路為例，在依法招標(biāo)選取優(yōu)秀的監(jiān)理單位、施工單位前提下，項(xiàng)目業(yè)主嚴(yán)格落實(shí)水土保持“三同時(shí)”制度，對(duì)水土保持方案中編制的各項(xiàng)措施實(shí)施到位，做好督促檢查，加強(qiáng)土地復(fù)墾，節(jié)約利用土地資源等，確保武英高速公路工程水土保持滿足要求。張烈［2］以福建雙永高速公路為例，在工程建設(shè)過(guò)程中，根據(jù)施工特點(diǎn)劃分成不同水土流失防治區(qū)域，并對(duì)各區(qū)域綜合利用臨時(shí)防護(hù)措施、工程措施以及植物措施，有針對(duì)性地做好水土防治。鄔春龍［3］以內(nèi)蒙古賽白高速公路建設(shè)項(xiàng)目為例，從設(shè)計(jì)階段、施工階段和運(yùn)營(yíng)期3 個(gè)階段實(shí)施了一系列水土保持管理創(chuàng)新和實(shí)踐，有效減少了賽白公路建設(shè)施工造成的水土流失。因此，為了減少水土流失，山區(qū)高速公路工程在修建各階段都應(yīng)采取水土流失防治措施，并應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)、不同的施工區(qū)域制定不同的防治措施，做到科學(xué)合理的安排，確保能有效控制水土流失。本文重點(diǎn)針對(duì)施工階段的水土流失特點(diǎn)、誘發(fā)機(jī)理和表現(xiàn)形式總結(jié)歸納，并根據(jù)梅平高速項(xiàng)目特點(diǎn)從減少臨時(shí)用地、合理消納棄土、施工過(guò)程防治和施工工后恢復(fù)等幾個(gè)方面制定了有效的防治措施，為其他類似項(xiàng)目提供參考與借鑒。

2 工程概況

廣東梅平高速公路全長(zhǎng)33.356km，位于粵東北地區(qū)，沿線區(qū)域地處南嶺山脈南緣，山巒起伏，山體坡度較大。項(xiàng)目所在地屬于南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，又受山區(qū)特定地形影響，形成了夏季長(zhǎng)、冬季短、雨水充沛、雨水集中、氣候變化大等特點(diǎn)，年平均降水量約1594mm，且年內(nèi)分配不均，受鋒面雨和臺(tái)風(fēng)雨影響，沿線區(qū)域連續(xù)最大4 個(gè)月降水量多出現(xiàn)在4 月～7 月，占年降水量的52%～67%。項(xiàng)目路線走廊帶內(nèi)存在人子石自然保護(hù)區(qū)、干才水庫(kù)、高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田、一級(jí)水源保護(hù)地等環(huán)境敏感點(diǎn)，全線挖方1315 萬(wàn)m3，填方957 萬(wàn)m3，棄方358 萬(wàn)m3，三級(jí)以上深路塹邊坡達(dá)59 處，高于20m 路堤達(dá)47 處，5 處跨越國(guó)道，1 處跨越省道，面對(duì)水土保持的巨大壓力，項(xiàng)目貫徹“綠色公路”建設(shè)理念，分析高速公路建設(shè)對(duì)沿線水土流失的影響，制定相應(yīng)有效的水土保持管理措施［4，5］。

3 高速公路水土流失的表現(xiàn)形式及影響

3.1 水土流失的表現(xiàn)形式

水土流失是指由于自然或人為因素的影響、雨水不能就地消納、順勢(shì)下流，而土體結(jié)構(gòu)在水的浸潤(rùn)和沖擊下發(fā)生破碎和松散現(xiàn)象，并隨著水流進(jìn)行流動(dòng)，造成水分和土壤同時(shí)流失的現(xiàn)象。山區(qū)高速公路的修建不可避免擾動(dòng)原地形地貌，對(duì)地表原生態(tài)植被進(jìn)行破壞，減弱原地表的蓄水固土能力，此時(shí)土體內(nèi)部原有的應(yīng)力狀態(tài)在不同外營(yíng)力作用下發(fā)生改變，從而造成水土流失［6，7］。常見的山區(qū)高速公路水土流失主要發(fā)生在路塹邊坡、路堤邊坡、橋涵隧工程、取棄土場(chǎng)、臨時(shí)用地等施工工點(diǎn)，具體成因及表現(xiàn)形式見表1。

表1 常見的山區(qū)高速公路水土流失表現(xiàn)形式

3.2 水土流失的影響

3.2.1 對(duì)工程本身的影響

邊坡開挖、路基填筑不僅對(duì)原地形地貌進(jìn)行擾動(dòng)，而且破壞本身土體支撐結(jié)構(gòu)，破壞土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)平衡，從而開挖或填筑形成的邊坡較原山體地貌穩(wěn)定性差，邊坡的水土流失不僅會(huì)形成邊坡坡面沖溝，堵塞路基排水系統(tǒng)，嚴(yán)重時(shí)造成路基邊坡失穩(wěn)，發(fā)生邊坡垮塌、路基塌陷等現(xiàn)象［8，9］。

3.2.2 對(duì)工程周邊的影響

雨期地表形成徑流時(shí)，雨水沖散的土壤將伴隨徑流一同流入沿線的農(nóng)田、池塘、江河等，造成農(nóng)田被沖刷，農(nóng)作物被破壞，農(nóng)田土壤養(yǎng)分流失，灌溉水渠和河道淤積，江河水質(zhì)被污染等現(xiàn)象，當(dāng)降雨加大，水渠排泄能力不足將造成泥水漫流至地方村道，嚴(yán)重影響村民出行，造成不良的社會(huì)影響［5，6］。

4 高速公路建設(shè)水土流失防治措施

由于高速公路的修建對(duì)原地貌的破壞是不可避免的，而如何減小人為破壞的范圍、縮短開挖后邊坡的裸露時(shí)間、制定合理適宜的邊坡防護(hù)措施、最快地恢復(fù)破壞的原地貌則是防治水土流失的著力點(diǎn)。廣東梅平高速公路充分貫徹“最小擾動(dòng)，最快支護(hù)，合理防護(hù)，及時(shí)恢復(fù)”的水土保持理念，從以下幾個(gè)方面入手，制定了有效可行的水土流失防治措施。

4.1 節(jié)約施工用地

臨時(shí)用地遵循“少占土地、不大興土木”的原則，承包人項(xiàng)目經(jīng)理部駐地根據(jù)條件租賃當(dāng)?shù)亻e置的民房進(jìn)行生活辦公，拌合站、鋼筋加工廠等用地利用原有舊址，部分自建的項(xiàng)目經(jīng)理部、拌合站、鋼筋加工廠打包出售給當(dāng)?shù)鼐用瘢?xiàng)目建成后不拆除，繼續(xù)利用服務(wù)于地方。預(yù)制梁場(chǎng)用地全部選用路基路段，避免多占用線外用地。施工便道和地方道路做好銜接，最大限度利用地方既有道路臨時(shí)施工便道，便道與村道、地方改路永臨結(jié)合工程段盡量一次修建。

4.2 合理消納棄方

結(jié)合沿線路段的地形和土石方調(diào)運(yùn)情況，采用“就近開挖利用與就地消化處理”的原則合理消納棄方。對(duì)全線高填方山間溝谷側(cè)的位置設(shè)置填平區(qū)，減少涵洞規(guī)模以及消納部分棄土數(shù)量，填平區(qū)完成后做好排水及綠化后還地于村民，增加耕地。高陡路基特別是高陡坡腳為魚塘、軟基路段等段落，合理采取反壓護(hù)道（圖1）、超寬填筑的措施進(jìn)行加固，在消納棄方的同時(shí)也保證了高陡路堤的穩(wěn)定性，設(shè)置反壓護(hù)道典型斷面圖如圖1 所示，超寬填筑典型斷面圖如圖2 所示。有效利用互通式立交之間的空地進(jìn)行棄方，并在主體工程建設(shè)的同時(shí)一并對(duì)其進(jìn)行整平、防護(hù)及綠化。

圖1 設(shè)置反壓護(hù)道

圖2 路基超寬填筑

4.3 合理選址棄土

由于全線棄方量巨大，在最大化消納棄方后仍需設(shè)置棄土場(chǎng)進(jìn)行消納，本項(xiàng)目棄土場(chǎng)多選址于荒溝和山坳內(nèi)等低洼路段，周邊匯水面積少，場(chǎng)地不涉及水源保護(hù)區(qū)、河道、湖泊管理范圍以及不良地質(zhì)區(qū)等，周邊無(wú)公共設(shè)施、工業(yè)企業(yè)、居民點(diǎn)等，棄土場(chǎng)嚴(yán)格分層填筑碾壓，壓實(shí)度不小于90%，棄土高度大于8m 分級(jí)填筑，坡率不陡于1∶1.5，每級(jí)設(shè)置邊坡平臺(tái)，棄土場(chǎng)四周設(shè)截排水溝，完善排水，棄土完成后平整好場(chǎng)地，并及時(shí)綠化或復(fù)墾，坡腳設(shè)置擋墻，確保棄土場(chǎng)整體穩(wěn)定，棄土場(chǎng)防護(hù)典型防護(hù)斷面圖如圖3所示。

圖3 棄土場(chǎng)防護(hù)典型防護(hù)斷面

4.4 施工過(guò)程做好防治

本項(xiàng)目在分析山區(qū)高速公路建設(shè)過(guò)程中各施工工序工程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)易造成水土流失的各環(huán)節(jié)布置防治措施。匯水面較大的路塹邊坡開挖前施工好截水溝，避免大開大挖，開挖后緊跟防護(hù)工程、排水工程、綠化工程，縮短坡面暴露時(shí)間，減少降雨對(duì)坡面的沖刷，確保坡面穩(wěn)定，排水順暢。路堤施工過(guò)程中填筑需形成路拱，確保留有橫坡排水，每隔一段距離設(shè)臨時(shí)急流槽，坡腳排水接順地方水系，避免水流沖刷坡面。橋梁樁基施工設(shè)置泥漿池的泥漿禁止排向附近水系，泥漿廢水集中沉淀后外運(yùn)填埋場(chǎng)處置，橋面完善排水，集中排放，并與地方水系順接，避免漫排。隧道洞口避免大開大挖，短隧道采取“單端出洞”，最大程度保護(hù)洞口原生態(tài)植被，邊仰坡及時(shí)完善防護(hù)及截排水系統(tǒng)。

4.5 施工完成后做好恢復(fù)

本著“施工過(guò)程做好防治，施工完成做好恢復(fù)”的原則，在各工點(diǎn)施工完成后就水土流失風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)做好排查，排查完成后及時(shí)進(jìn)行恢復(fù)。路基橋梁等主體工程施工完成后形成的迎面坡、橋下邊坡、橋下空間常常成為綠化工程的盲點(diǎn)，施工完成后進(jìn)行逐一排查，及時(shí)防護(hù)綠化，減少水土流失。施工便道、三集中場(chǎng)地、填平區(qū)、取棄土場(chǎng)等臨時(shí)用地使用完成后拆除硬化的地面，平整覆土，恢復(fù)初始地表植被并交還地方。

5 水土流失防治效果

廣東梅平高速公路項(xiàng)目在充分分析了山區(qū)高速公路水土流失產(chǎn)生原因和影響的基礎(chǔ)上，結(jié)合項(xiàng)目具體特點(diǎn)，制定了針對(duì)性的防治措施，并取得了良好的效果。

①通過(guò)三集中場(chǎng)地租賃地方民房、施工便道利用原有地方道路以及主線建設(shè)預(yù)制梁場(chǎng)等方式共減少臨時(shí)用地約21.5 萬(wàn)m2，全線共設(shè)置填平區(qū)、反壓護(hù)道、超寬填筑等措施合理消納棄方約180萬(wàn)m3，最大化做到填挖土石方平衡，棄土量由原設(shè)計(jì)的365 萬(wàn)m3減至185 萬(wàn)m3，棄土場(chǎng)占地面積由原設(shè)計(jì)的29.6 萬(wàn)m2減少至13.7萬(wàn)m2，項(xiàng)目建設(shè)有效減少臨時(shí)及永久性用地共約37.4萬(wàn)m2，填平區(qū)完善后如圖4所示。

圖4 填平區(qū)綠化排水完善

②棄土場(chǎng)選址因地制宜，碾壓密實(shí)，防護(hù)穩(wěn)固，截排水完善，棄渣完成后綠化及時(shí)。路塹邊坡開挖前截排水完善，邊坡開挖一級(jí)、防護(hù)一級(jí)、綠化一級(jí)，路堤邊坡填筑過(guò)程中臨時(shí)排水順暢，完成后完善永久排水，確保排水順暢。工程完工且臨時(shí)工程拆除后應(yīng)進(jìn)行全面排查整治，對(duì)裸露土體進(jìn)行有效防護(hù)、完善排水，最大化進(jìn)行復(fù)墾，不能復(fù)墾的地方進(jìn)行植被恢復(fù)。臨時(shí)便道拆除后復(fù)綠及棄土場(chǎng)完善后如圖5所示。

圖5 臨時(shí)便道復(fù)綠，棄土場(chǎng)穩(wěn)固

6 結(jié)語(yǔ)

山區(qū)高速公路由于其建設(shè)周期較長(zhǎng)，且土石方量巨大，修建過(guò)程中極易造成水土流失，對(duì)周邊環(huán)境造成不可避免的威脅，造成不良的社會(huì)影響。作為項(xiàng)目管理者，則需在項(xiàng)目建設(shè)前結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)及實(shí)際情況，分析可能存在的水土流失類型，有針對(duì)性地制定相關(guān)防治措施。廣東梅平高速公路在分析常見的山區(qū)高速公路路塹邊坡、路堤邊坡、橋涵隧工程、取棄土場(chǎng)、臨時(shí)用地等工程水土流失的表現(xiàn)形式和水土流失造成的影響后，有針對(duì)性地制定了“最小擾動(dòng)，最快支護(hù)，合理防護(hù)，及時(shí)恢復(fù)”水土流失防治的“十六字方針”，并在水土流失防治過(guò)程中取得了良好的效果。