貴港至岑溪高速公路項目水土保持措施及其效益分析

摘要：隨著我國高速公路建設(shè)項目的持續(xù)增多，做好高速公路建設(shè)中的水土保持工作至關(guān)重要，這不僅是保護生態(tài)環(huán)境的必要之舉，而且是確保高速公路建設(shè)項目順利推進、實現(xiàn)長期效益的關(guān)鍵。為科學評估高速公路建設(shè)中水土保持措施的效益，文章以貴港至岑溪高速公路項目為例，分析項目區(qū)內(nèi)水土流失的成因，采取分區(qū)防治的總體布局，通過將主體工程建設(shè)中已有的防治措施和臨時措施相結(jié)合的方法，對水土流失問題進行綜合防治。效益分析結(jié)果顯示，實施水土流失防治措施后，水土流失治理度、土壤流失控制比、渣土防護率、表土保護率、林草植被恢復率和林草覆蓋率等指標值均優(yōu)于目標值，表明水土流失情況得到了有效控制和改善。

關(guān)鍵詞：高速公路；水土流失；水土保持；效益

中圖分類號：S157.2" " " "文獻標識碼：A" " " 文章編號：1674-0688（2024）09-0077-05

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，高速公路交通網(wǎng)絡(luò)不斷拓展與完善。然而，高速公路建設(shè)項目因空間跨度大、建設(shè)周期長，項目實施過程中常引起大面積的水土流失。因此，采取合理的高速公路水土保持措施，并對水土流失防治效果進行科學評價，對于提升我國高速公路的建設(shè)質(zhì)量具有重要意義［1］。目前，已有學者對高速公路建設(shè)項目的水土保持措施及其效益評價進行了研究，并取得了一些成果。例如：肖飛［2］總結(jié)了高原山區(qū)公路建設(shè)中水土流失的特點及危害，并針對主體工程、取土場、棄土場和臨時工程4個區(qū)域分別實施了水土保持措施；于坤霞［3］等以高速公路G40西安—商洛段項目為例，從施工前期、植被恢復期和建成使用期，對項目的各個工程區(qū)進行了生態(tài)效益動態(tài)評價；楊嬋［4］針對恩施州山區(qū)的典型公路建設(shè)項目，在分析水土流失特點的基礎(chǔ)上，采用理論與實踐相結(jié)合的方法，建立了水土保持綜合效益評價模型，并且對項目水土保持措施的綜合效益進行了動態(tài)評價。本文基于前人的研究成果，依托貴港至岑溪高速公路項目，進一步分析高速公路建設(shè)項目過程中的水土保持措施及其效益，以期為類似項目提供有益參考。

1 工程概況

貴港至岑溪高速公路是《廣西高速公路網(wǎng)規(guī)劃（2018—2030）》（桂政函〔2018〕159號）中“1環(huán)12橫13縱25聯(lián)”布局中“聯(lián)8線”的組成部分，該項目跨越貴港市港北區(qū)、桂平市、玉林市容縣及梧州市岑溪市，全長145.878 km，其中貴港市港北區(qū)境內(nèi)17.400 km，桂平市境內(nèi)58.100 km，容縣境內(nèi)46.581 km，岑溪市境內(nèi)23.797 km。全線采用雙向四車道高速公路標準，設(shè)計速度為120 km/h，路基寬度為26.5 m。

貴港至岑溪高速公路全線共建有橋梁151座，總長度為48 383 m；隧道有8座，總長度為11 222 m；互通立交有14座，含8座落地服務(wù)型互通和6座樞紐互通。此外，設(shè)有3處服務(wù)區(qū)、2處與服務(wù)區(qū)合建的停車區(qū)、2處管理分中心、3處養(yǎng)護工區(qū)、2處隧道管理站、2處應(yīng)急服務(wù)站、3處交警用房、2處路政用房。該項目包含8條互通連接線，總長度為3.104 km。項目總占地1 565.79 hm2，其中永久占地1 071.84 hm2，臨時占地493.95 hm2。根據(jù)工程設(shè)計資料，項目開挖總量為3 983.42萬立方米，填方總量為3 204.51萬立方米，利用方為113.85萬立方米（經(jīng)破碎后作為路面填筑材料），借方為515.24萬立方米（來自取土場），棄方為1 180.30萬立方米（運至棄渣場）。

2 項目區(qū)水土流失成因分析

項目區(qū)的水土流失以水力侵蝕［5］為主，其次是工程侵蝕。根據(jù)土壤侵蝕類型，可分為面蝕、溝蝕和重力侵蝕三大類，其中大部分地區(qū)以面蝕、溝蝕為主。項目區(qū)水土流失的成因主要包括自然因素和人為因素。

2.1 自然因素

項目區(qū)水土流失類型主要為水力侵蝕，因此降雨量和降雨強度是造成水土流失的重要影響因素。該區(qū)域?qū)儆谀蟻啛釒Ъ撅L氣候區(qū)，雨水較多，主要集中在每年的4-9月，這段時間的降雨量占全年降雨量的75%～81%。

2.2 人為因素

人類不合理的水土資源開發(fā)活動導致水土流失的原因可歸納為以下兩個方面。

（1）建設(shè)單位的水土保持意識薄弱。近年來，大型項目區(qū)周邊的道路建設(shè)活動頻繁，建設(shè)單位在前期缺乏水土保持意識，施工過程中未對開挖面和堆渣體采取防護措施，加劇了水土流失現(xiàn)象［6］。

（2）經(jīng)濟林種植方式不合理。由于造紙業(yè)和農(nóng)業(yè)需求的驅(qū)動，丘陵和坡地被大量種植經(jīng)濟林，過度追求經(jīng)濟利益導致了地表固土植被被大量破壞。一方面，種植樹種多為桉樹，并且采用豎線方式種植，相較于交錯種植，豎線種植的保土效益較差。另一方面，種植果樹的地面截水能力差，加之果樹周圍雜草被清除，裸露地面直接受到水流沖刷，導致坡面水土流失嚴重，并形成了大量溝壑。

3 項目區(qū)采取的水土保持措施

3.1 水土保持措施總體布局

項目區(qū)被劃分為路基工程區(qū)、橋梁工程區(qū)、隧道工程區(qū)、互通工程區(qū)、沿線設(shè)施區(qū)、取土場、棄渣場區(qū)、臨時堆土場區(qū)、施工便道區(qū)及施工生產(chǎn)生活區(qū)共10個防治分區(qū)［7］。基于各防治分區(qū)及公路主體工程已采取的防治措施和特點，將路基邊坡、互通工程區(qū)邊坡、棄渣場作為重點治理單元，提出針對各種工程地形單元的新增水土保持措施，使之形成一個融合土地整治與植護措施的綜合性水土流失防治體系。

3.2 路基工程區(qū)

（1）已有防治措施：①施工前，剝離表土并將其集中堆放于臨時堆土場。②施工期間，修筑路基排水溝，確保其與現(xiàn)有水系順暢銜接，同時實現(xiàn)永久與臨時排水設(shè)施的結(jié)合。③挖方邊坡施工包括先布設(shè)坡頂截水溝，待成型后再布設(shè)平臺排水溝和坡腳排水溝，并采取植草護坡、骨架植草護坡、掛鐵絲網(wǎng)噴播植草或客土噴播等坡面防護措施。④在高填方邊坡坡腳下方使用草袋裝土進行臨時攔擋，填筑完成后布設(shè)平臺排水溝和坡腳排水溝，并實施坡面植草和骨架植草護坡。⑤雨季時，采用密目網(wǎng)苫蓋保護裸露坡面。⑥路面施工階段，開展表土回填、土地整治及中央分隔帶設(shè)置等綜合綠化工作。

（2）臨時措施：項目所經(jīng)區(qū)域主要為桂東南低山丘陵地貌，高填深挖路段較長，主體工程已設(shè)計護面墻、擋土墻、骨架、錨桿等防護措施，但施工期間采取的臨時措施不足。為此，針對挖填較高的路段，補充實施臨時攔擋、臨時排水及臨時苫蓋措施，防止施工期間土石滾落至用地范圍外。同時，截流并引導水流和沉降泥沙，避免造成水土流失危害。

3.3 橋梁工程區(qū)

（1）已有防治措施：①施工前，剝離表土并將其就近集中堆放于臨時堆土場。②橋梁樁基施工時，布設(shè)沉淀池。③填筑橋梁錐體坡體前，在下部設(shè)置臨時擋土墻。④雨季期間，采用密目網(wǎng)苫蓋保護裸露坡面進行。⑤施工完成后，采用骨架護坡方式加固邊坡，同時平整橋下施工跡地，并植草綠化進行防護。

（2）臨時措施：①在橋梁基礎(chǔ)施工場地，開挖臨時截排水溝和沉沙池，防止泥沙直接進入水體或周邊區(qū)域。②橋臺填方高度較高時，在橋臺邊坡下部設(shè)置1.0 m高的臨時擋土墻，防止填方土石滾落至征地范圍外。③雨季時，采用密目網(wǎng)苫蓋保護裸露的橋臺邊坡。④針對橋梁基礎(chǔ)鉆孔樁施工產(chǎn)生的泥漿，在成孔后需在泥漿池或沉淀池內(nèi)充分晾曬脫水；及時清運并集中堆放沉淀池中的渣土。⑤基礎(chǔ)施工產(chǎn)生的棄渣、泥漿和鋼板樁圍堰的土方需及時清運并統(tǒng)一堆放至棄渣場，嚴禁隨意丟到河流、岸邊及橋底。

3.4 隧道工程區(qū)

（1）已有防治措施：①施工前，對植被覆蓋良好的區(qū)域進行表土剝離，就近集中堆放于臨時堆土場。②隧道洞口開挖前，修建坡面截排水溝，邊坡開挖與邊坡防護同步進行。③完成表土回覆后，實施植草護坡措施。④在洞口出渣平臺周邊，使用袋裝土進行臨時攔擋，并開挖臨時排水溝，在排水溝出口設(shè)置臨時沉沙池。

（2）臨時措施：①隧道洞口施工時，嚴格按照施工布置設(shè)計控制擾動范圍，嚴禁隨意擴大施工影響區(qū)域。②洞口仰坡開挖與支護同步進行，雨天采取覆蓋措施。③對施工出渣平臺進行硬化處理，及時運輸開挖出的土石方，避免長時間堆置；所有土石方運至指定棄渣場，并在運輸過程中采取防護措施，嚴禁棄于水源保護區(qū)內(nèi)。④針對部分裸露渣體及出渣平臺邊坡，設(shè)置一定數(shù)量的密目網(wǎng)進行覆蓋，雨天對無法及時清運的堆渣進行遮蓋防護。若出渣平臺位于主線路基用地范圍內(nèi)或與隧道相連的橋臺用地范圍內(nèi)，則將其防護措施與路基工程或橋梁工程的防護措施相銜接。

3.5 互通工程區(qū)

（1）已有防治措施：①施工時，剝離表土并集中堆放于匝道三角區(qū)內(nèi)的臨時堆土場。②路基挖填前，修筑截排水溝及急流槽，填方坡腳下方采用編織袋裝土攔擋，并于坡面布設(shè)臨時排水溝。③邊坡開挖與防護同步進行，整治回覆表土后進行植草或骨架植草防護。④雨季期間，采用密目網(wǎng)苫蓋保護裸露坡面。⑤路面施工期間，對中央分隔帶及匝道三角區(qū)域進行綜合綠化。

（2）臨時措施：①互通工程區(qū)主要由路基、高架橋和中間綠化區(qū)構(gòu)成，為避免雨水沖蝕，施工期間需對高填深挖邊坡采取臨時防護措施。②填方路基施工時，先開挖臨時排水溝，后改為永久排水溝，以解決施工期的排水問題，減少沖刷量并降低施工成本。③挖方路基施工時，在排水溝出口處修建臨時土質(zhì)沉沙池，匯水經(jīng)沉淀后再排放。

3.6 沿線設(shè)施區(qū)

（1）已有防治措施：①施工時，剝離表土并集中堆放于臨時堆土場。②挖填作業(yè)前，修筑截排水溝，并在出口設(shè)臨時沉沙池。③邊坡成型后，進行表土整治與回覆并植草護坡。在雨季，采用密目網(wǎng)苫蓋保護遮蓋裸露坡面。④場地平整后，修建場內(nèi)排水溝，并對綠化區(qū)域進行表土整治與綜合綠化。

（2）臨時措施：①場地平整階段，在填方邊坡坡腳及挖方邊坡上方設(shè)置臨時土質(zhì)排水溝，排放場內(nèi)積水。該排水溝結(jié)合永久設(shè)計，后期將改造為漿砌石排水溝。②排水溝出口處設(shè)置臨時沉沙池，減少水流攜帶泥沙。③當填方邊坡填筑高度較大時，在坡腳修建臨時擋土墻，防止堆土散落。④雨季期間，采用密目網(wǎng)苫蓋保護裸露的挖填邊坡。

3.7 取土場

（1）已有防治措施：①施工前，剝離的表土集中堆放于場地一角，坡腳采用編織袋裝土攔擋，頂部撒播草灌混合物并加鋪密目網(wǎng)覆蓋。②沿場地周邊布置土質(zhì)排水溝，表面采用1∶2.5的水泥砂漿抹面，排水溝出口處設(shè)置土質(zhì)沉沙池，同樣采用1∶2.5的水泥砂漿抹面處理。③在雨季，采用密目網(wǎng)苫蓋保護裸露坡面。④取土作業(yè)完成后，進行表土回覆與場地整治，環(huán)繞取土場邊緣修筑臨時排水溝，以攔截和引導地表水流，排水溝出口處設(shè)置臨時沉沙池。⑤對邊坡撒播草灌混合物進行植被恢復，臺面整治后回覆表土，并采用喬灌草結(jié)合的方式進行綠化。

（2）臨時措施：①使用編織袋裝土堆砌成高度為1 m的梯形擋土墻，對堆土區(qū)域進行臨時擋護；同時，堆土表面撒播草灌混合物并覆蓋密目網(wǎng)。②對于臨時性的挖土邊坡，下雨時需采用密目網(wǎng)進行覆蓋防護。

3.8 棄渣場

（1）已有防治措施：①堆渣作業(yè)前，將剝離的表土集中堆放于場地一角，采用袋裝土攔擋并用密目網(wǎng)苫蓋保護。②堆渣期間，修筑漿砌石擋渣墻、漿砌石截排水溝、碎石盲溝及沉沙池。③邊坡成型后，進行表土整治與回覆，采用灌草混播進行防護。④堆渣完成后，再次進行表土整治，實施喬灌草相結(jié)合的綠化措施。

（2）臨時措施：施工前，將棄渣場清理出的表土臨時堆放于場地內(nèi)一角。這些表土多為疏松材質(zhì)，包括表土及軟土干化物，若未采取適當?shù)姆雷o措施，在降雨時則易發(fā)生擊濺侵蝕及溝蝕，或在大風天氣會產(chǎn)生揚塵。因此，對棄渣場表土堆放區(qū)域四周采用土袋裝土進行攔擋，表面采用密目網(wǎng)苫蓋的方式進行臨時防護。

3.9 臨時堆土場區(qū)

（1）已有防治措施：堆土作業(yè)前，先修建臨時擋土墻、截排水溝及沉沙池；堆土完成后，采取撒播草籽并苫蓋密目網(wǎng)的方式進行防護。表土利用完畢后，對跡地進行整治并實施喬灌草相結(jié)合的綠化措施。

（2）臨時措施：在項目沿線兩側(cè)的緩坡地或溝谷地增設(shè)11處臨時堆土場。為防止表土流失，采用草袋裝土堆砌成梯形結(jié)構(gòu)的臨時擋土墻，施工結(jié)束后將其拆除，土方用于表土覆蓋。根據(jù)堆土高度，臨時擋土墻設(shè)置為1.0 m高。使用臨時堆土場前，先設(shè)置好臨時截水明溝或邊溝，并通過臨時沉沙池進行沉淀處理，最終與天然溝道或農(nóng)用渠道相連。由于臨時堆土場上方匯水面積有限且使用時間僅限于工程施工期間，因此堆土場的臨時截排水溝采用土質(zhì)邊溝形式。

3.10 施工生產(chǎn)生活區(qū)

（1）已有防治措施：施工時，剝離表土并集中堆放于場地一角，采用袋裝土攔擋，同時采用密目網(wǎng)苫蓋保護。在場地周邊開挖臨時排水溝，并在出口處設(shè)置臨時沉沙池。施工期間，對場內(nèi)空閑區(qū)域采取臨時綠化措施。施工結(jié)束后，進行跡地整治，回覆表土并實施喬灌草綠化或復耕。

（2）臨時措施：由于施工生產(chǎn)生活區(qū)位于緩坡位置，為確保邊坡穩(wěn)定，在坡腳處表土集中堆放區(qū)修建擋土墻。采用草袋裝土堆砌成梯形擋土墻，高度為1.0 m，總長約10 450 m。施工完畢后，為改善生態(tài)環(huán)境，對場地空曠區(qū)域進行撒播草籽綠化。同時，施工期間需完善施工生產(chǎn)生活區(qū)的排水系統(tǒng)，修建排水溝，徑流通過臨時沉沙池沉沙后排入天然溝道或灌溉渠中。排水溝采用40 cm×40 cm矩形漿砌石結(jié)構(gòu)，沉沙池亦為矩形漿砌石結(jié)構(gòu)，寬2.0 m、長3.0 m、深1.5 m。表土剝離后，四周用草袋裝土進行防護，表面覆蓋密目網(wǎng)以防雨水沖刷。在雨季，對堆料場內(nèi)的臨時堆料采用密目網(wǎng)覆蓋保護。

3.11 施工便道區(qū)

（1）已有防治措施：便道修建前，剝離表土并集中堆放于便道一側(cè)，同時采取袋裝土攔擋，并采取臨時撒播草籽、覆蓋密目網(wǎng)的措施進行防護。對于填方較高的邊坡，坡腳處增設(shè)袋裝土攔擋。便道邊坡采用灌草混播進行防護，邊坡高度超過4.0 m的挖方邊坡則采用噴播植草進行綠化防護，同時在邊坡四周及平臺修建矩形混凝土截排水溝。施工結(jié)束后，除保留的路段外，對其余便道進行整治，回覆表土并實施喬灌草綠化。

（2）臨時措施：施工期間，加強施工便道的排水措施。在便道匯水側(cè)修建排水溝，若挖方路段路塹邊坡頂部存在較大匯水，則修筑截水溝，確保排水系統(tǒng)自成體系。由于便道上方匯水面積較小，排水溝設(shè)計為40 cm×40 cm的土質(zhì)邊溝，采用梯形斷面，坡比為1∶1。針對新建便道填方邊坡較陡的情況，在填方高度大于5.0 m的邊坡底部布設(shè)臨時擋土墻（高1.0 m、底寬1.2 m、頂寬0.6 m）。同時，在集中堆放的表土四周采用擋土墻進行攔擋，并播撒草籽、覆蓋密目網(wǎng)進行臨時防護。

4 效益分析

實施水土保持措施后，該工程項目造成的水土流失情況得到有效控制和改善，防治指標均優(yōu)于目標值。水土流失防治指標實現(xiàn)情況見表1。

4.1 水土流失治理度

項目共擾動地表面積1 565.79 hm2，實際治理面積為1 560.85 hm2。采用公式（1）進行計算，水土流失治理度達到99.68%。這一結(jié)果表明，實施水土保持措施后，項目區(qū)內(nèi)受擾動地表得到了全面且有效的綜合治理，由施工工程導致的水土流失問題得到了有效的防治。

[水土流失治理度=水土流失治理達標面積水土流失總面積×100%]。" （1）

4.2 土壤流失控制比

項目所在區(qū)域的土壤流失容許量為500 t/（km2·a），若不采取水土保持措施，項目建設(shè)引發(fā)的水土流失量將大幅增長。土壤流失控制比的計算基于各分區(qū)實施的水土流失防治措施，通過分別確定各分區(qū)的土壤侵蝕模數(shù)，并以面積加權(quán)方式計算項目區(qū)的整體土壤侵蝕模數(shù)。項目實施水土保持措施后，擾動區(qū)域的土壤侵蝕模數(shù)降低至500 t/（km2·a），采用公式（2）進行計算，土壤流失控制比達到了1.0，這表明水土保持措施充分發(fā)揮了作用。

[土壤流失控制比=土壤流失容許量土壤侵蝕模數(shù)×100%]。" （2）

4.3 渣土防護率

項目產(chǎn)生的永久棄渣和臨時堆土總量為1 441.13萬立方米，相當于19 455 255 t。采取水土保持措施后，實際得到防護的棄土（石、渣）量為19 329 347 t。采用公式（3）進行計算，渣土防護率高達99.35%。

[渣土防護率=采取措施后實際防護的棄土（石、渣）量永久棄渣量和臨時堆土總量×100%]" " " " "。" " " " " "（3）

4.4 林草植被恢復率、林草覆蓋率

林草植被恢復率和林草覆蓋率可按公式（4）和公式（5）進行計算，得出林草植被恢復率為99.20%，林草覆蓋率為39.00%。林草植被恢復率和林草覆蓋率數(shù)據(jù)（見表2）表明，采取多種綠化措施后，水土流失防治責任區(qū)內(nèi)的林草覆蓋率得到提升。

[林草植被恢復率=林草面積可恢復林草面積×100%]，" "（4）

[林草覆蓋率=林草面積擾動地表面積×100%]。" " （5）

4.5 表土保護率

項目占用的水田、旱地、果園、喬木林地、灌木林地及其他草地等區(qū)域，均進行表土剝離。表土可剝離面積為1 438.89 hm2，剝離厚度為15～25 cm，總計剝離表土量為268.05萬立方米。這些剝離的表土被集中堆放，并采取水土保持措施進行防護，可在施工后期用作綠化覆土。經(jīng)統(tǒng)計，保護的表土量為260.83萬立方米，根據(jù)公式（6）可計算出表土保護率為97.31%。

[表土保護率=保護的表土量可剝離表土量×100%]。" " （6）

4.6 減少的水土流失量

減少的水土流失量可依據(jù)公式（7）計算得出，項目施工期和自然恢復期共造成土壤流失371 048 t，經(jīng)治理后的水土流失總量為34 400 t，減少的土壤流失量為336 648 t。

減少的水土流失量=土壤流失總量-治理后的水土流失總量。" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "（7）

5 結(jié)語

本文基于貴港至岑溪高速公路項目的實施，分析了公路工程建設(shè)中水土保持措施的應(yīng)用及其效益。根據(jù)施工規(guī)劃布局及水土流失特性，該項目被劃分為10個防治分區(qū)。在主體工程建設(shè)中，采取多項措施強化路基防護與排水系統(tǒng)建設(shè)，同時對棄渣場與取土場實施水土流失防治工程及植物保護措施，不僅有效保護了路基，而且還遏制了運行期間路基、路面的水土流失，使水土流失防治指標達到了相關(guān)規(guī)定。雖然項目初期主體工程的臨時防護措施還不夠完善，但是通過增設(shè)臨時水土保持措施，消除了主體工程建設(shè)中水土保持的制約因素，使水土保持的功能得到發(fā)揮，減少了土壤侵蝕，為當?shù)貛砹肆己玫纳鷳B(tài)環(huán)境效益、社會效益及經(jīng)濟效益。

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【作者簡介】顏逍，男，廣西賓陽人，本科，工程師，研究方向：公路、水運等交通行業(yè)環(huán)水保護。

【引用本文】顏逍.貴港至岑溪高速公路項目水土保持措施及其效益分析［J］.企業(yè)科技與發(fā)展，2024（9）：77-81.