汕昆高速公路河池—百色段水土保持方案设计

2012-02-05黄启亮劳光宁

中国水土保持 2012年3期

关键词：施工期坡脚土壤侵蚀

刘涛，黄启亮，劳光宁

(广西交通规划勘察设计研究院，广西南宁530011)

1 项目概况

1．1 工程概况

汕头—昆明高速公路河池—百色段位于广西壮族自治区西北部的百色市和河池市境内，是《国家高速公路网规划》中的第十七条横线中的一段。本公路是广西东西向重要的公路通道，对促进桂北和桂西地区的经济发展具有十分重要的作用。

路线方案起点位于河池市金城江区北香圩，经过河池、百色两市境内7 个县区，终点位于百色市右江区那务村，路线全长181．042 km，连接线长47．354 km，采用设计速度80 km/h，路基宽24．5 m 的双向四车道高速公路标准。

该工程属于山岭重丘区建设的线状工程，土石方挖方总量3 366．62 万m3，填方总量2 777．91 万m3，借方50．39 万m3，弃方总量639．10 万m3(包括临时堆放表土158．81 万m3)。全线共设置特大桥、大中桥71 976．5 m/214 座，隧道52 932m/48 座，桥隧比例为54．69%。工程共征用土地1 661．24 hm2，其中永久性用地1 458．98 hm2，临时用地202．26 hm2。

1．2 项目区环境概况

项目位于桂西北云贵高原边缘山区，山岭连绵，群峰林立，洼地、谷地镶嵌其中，海拔400～800 m，地质构造复杂，遍布不同形态的褶曲、断裂隆起、地陷等构造形迹;属亚热带季风气候区，年平均气温17．1～22．1 ℃，年平均降雨量1 097～1 563 mm，10年一遇1 小时降雨量为72．8～81．3 mm;区域内地表水资源丰富，河流众多，属珠江流域西江水系;土壤以红壤、赤红壤、水稻土为主;植被主要为南亚热带常绿混交林、南亚热带常绿落叶混交林等，当地原生林留存较少，大部分位于高山深谷中，主要是以人工林和次生林为主的植被群落。

项目区水土流失以水力侵蚀为主，土壤侵蚀程度以微度为主，但局部区域由于居民开垦坡地、砍伐森林、开采石料等行为，造成地表植被稀疏，土(岩)层裸露，土壤侵蚀潜在危险性增大。项目区水土流失背景值为628 t/(km2·a)，容许土壤流失量为500 t/(km2·a)。

2 项目区水土流失预测

2．1 预测分区和时段划分

按照《开发建设项目水土保持技术规范》(GB50433—2008)，根据项目布局和工程建设施工特点，将项目区划分为路基、互通、桥梁、隧道、沿线设施、取土场、弃渣场、临时堆土场、施工便道和施工生产生活区10 个防治区进行水土流失预测。水土流失预测时段分为施工准备期、施工期和自然恢复期三个时段。项目施工期为4年，本项目施工期各预测分区的预测时段因施工进度不同而不同，各分区的预测时段为0．5～4年;自然恢复期按1年计算。

2．2 土壤侵蚀模数的确定

2．2．1 施工期土壤侵蚀模数

施工期各预测分区的土壤侵蚀模数在对类比工程进行实地测量及观察的基础上，根据不同分区的特点进行修正后确定。类比工程选择在建的隆林—百色高速公路，其自然环境、气候与本项目区相似，具有较高的参考价值。对类比工程进行调查时，均选取施工后未采取任何防治措施的裸露边坡和地表进行观测。调查方法主要为简易坡面量测法和填土法。类比工程水土流失现状调查结果见表1。

参照类比工程的边坡测量结果，结合工程建设中的施工工序对土地的扰动和破坏程度，分析各施工区域的水土流失特点，根据拟建项目各分区边坡与台面面积的大小和所占比例，综合考虑后，得出施工期各预测分区的土壤侵蚀模数。

2．2．2 自然恢复期土壤侵蚀模数

自然恢复期因工程各项措施的实施，项目建设区土壤侵蚀状况已得到较大改善，此时项目区内水土流失主要发生在植物措施区域，各预测分区发生水土流失区域平均土壤侵蚀模数取800～1 600 t/(km2·a)。

表1 类比工程水土流失现状调查结果

表2 施工期各预测分区侵蚀模数t/(km2·a)

2．3 预测结果

经预测，该项目土壤流失总量为57．487 0 万t，其中施工准备期和施工期土壤流失量为56．696 7 万t，新增土壤流失量为54．051 0 万t。由于本项目沿线地形起伏大，扰动范围大，施工时间长，所以若不对工程建设造成的水土流失进行有效治理，则极易发生严重的水土流失危害，对项目区的自然环境和居民生产生活造成较大影响。

3 水土流失防治目标、防治责任范围

3．1 水土流失防治目标

路线所经过的南丹县属国家级重点治理区，且经过广西百色市澄碧河市级自然保护区和广西凤山岩溶国家地质公园，因此，本项目水土流失防治标准执行《开发建设项目水土流失防治标准》(GB50434—2008)Ⅰ级标准。项目试运营期的防治目标为:扰动土地治理率达到97%，水土流失治理度达97%，土壤侵蚀模数控制比为1．0，拦渣率为90%，林草植被恢复率达99%，林草覆盖率达32%。

3．2 防治责任范围

通过现场查勘与调研，根据工程用地红线图，确定该工程的水土流失防治责任范围为1 983．47 hm2，其中项目建设区占地面积1 661．24 hm2，直接影响区面积322．23 hm2。

4 水土流失防治方案设计

4．1 水土保持措施总体布局

针对本项目位于山岭区，地形起伏大，高边坡较多的特点，根据不同防治分区的水土流失情况，遵照重点治理与层面防治相结合、工程措施与植物措施相结合、永久措施与临时措施相结合的原则确定各区防治重点和措施配置。

主体工程占地范围包括路基、互通、桥梁、隧道及沿线设施等防治分区，主体工程采取的水保措施主要有路基、互通、桥隧和沿线设施边坡的工程及植物防护措施，公路绿化、排水措施等。此外，在主体工程施工过程中对各种填挖方边坡采取临时拦挡、排水和临时覆盖措施，做好弃渣场、取土场、临时堆土场下游的拦挡和周边汇水区域的截排水措施，完善施工生产生活区施工期间的临时排水措施，施工结束后及时铲除地表的硬化土层，以利于后期植被恢复，所有的临时占地在施工结束后均按土地适宜性进行恢复和利用。

4．2 主体工程防治措施设计

4．2．1 边坡防护

路基、互通、桥隧工程边坡防护设计以植物防护为主，实行多层防护与生态植被防护相结合、刚性结构与柔性结构相结合。填方边坡在易受洪水冲刷及经过水塘的路段设置浆砌片石护面墙，填方边坡高度较小时，一般采用满铺草皮或三维植被网喷播植草护坡;对于高填方的路段，采用浆砌石框格骨架护坡，内植草皮进行防护。挖方边坡则以浆砌石骨架铺种草皮护坡和乔灌草结合护坡为主，边坡高度大于30 m 的采用锚杆格梁植草护坡。

4．2．2 公路排水系统

路基路面采用自流排水系统，排除地下水和地表水。共设置了排水沟﹑边沟﹑截水沟﹑急流槽﹑填挖方平台排水沟、中央分隔带纵向排水沟和横向排水管等排水系统构造物，将路基、路面、边坡及坡面上方的水排至路线附近的天然河沟。

4．2．3 植物绿化措施

公路建设形成的裸露地表，除路面、建筑物等硬覆盖外，均植树或种草绿化。对树种的选择做到适地适树，并结合景观及美化要求，适当选择具有观赏价值的树种，选用当地优势草种。公路设计中对中央分隔带、路基边坡、互通立交及沿线设施进行全面绿化栽植，根据地形地貌，选择适宜的乡土树种和灌、草种进行绿化。

4．2．4 临时防治措施

施工中，逐层夯实边坡，减短边坡、路基等地表裸露的时间，合理安排开挖、筑路、压实路面、砌石护坡、铺砌排水沟等工序，尽可能做到同步进行。为避免降雨对坡面表层土壤造成严重的冲蚀，针对本项目高填深挖路段多的情况，在施工过程中对路基、互通、桥台、隧道洞口等高填深挖边坡坡脚处设置草袋装土临时挡土墙。路肩边缘设置挡水土埂，并且沿路线每隔50～100 m 在填方路基边坡上设置临时性边坡排水沟，以排泄路面上的集中汇流，排水沟出口处设置临时沉沙池。在雨季来临前将填铺的松土压实，并在雨季采取覆盖草席或密目网等临时防护措施。

4．3 弃渣场区防治措施设计

项目沿线共设弃渣场29 处，占地34．86 hm2。弃渣场多利用路基附近的沟谷地形，弃渣量大，堆渣体较高。

为防止堆渣滑塌或散落，在各弃渣场堆渣体坡脚修建浆砌石拦渣墙，以保护坡脚避免引发牵引性滑塌。为避免山坡地表径流灌入堆渣体内，弃渣前沿场地外缘修筑浆砌石截水沟或边沟，以引导地表径流。在部分边坡较长、坡度较大的场地布设排水设施时，设置急流槽，坡脚设消力池，以避免水流高速流下冲毁排水沟渠。坡脚设计的排水沟适当延长与天然沟渠或农用渠道相连，在排水沟出口处设置沉沙池。

为保持堆渣体稳定，在施工期间严格控制堆渣程序，杜绝因弃渣方式不当而产生渣体边坡的高陡。在堆渣过程中，应对弃渣分级堆放、夯实。弃渣时先堆弃石方，再堆弃土方，便于堆渣完成后土地平整，恢复植被。堆渣完成后，分块将各单元的平地和边坡初步整平，待沉降初步稳定后，再对沉陷穴进行补填，进一步对土地进行细致的整平。土地整治后恢复植被的地块覆土厚度为30 cm，复耕的地块覆种植土为50 cm。

渣场植树采用当地常见的树种，乔木选择苦楝和杉木，灌木选择桃金娘、毛杜鹃，草种选择百喜草、狗牙根。渣场台面林草措施采用乔灌草结合防护，行间混交，地表撒草籽，乔木、灌木的种植比例为2 ∶1，株行距为2 m ×2 m，品字型交错种植。地面混播种植狗牙根和百喜草，播种量为80 kg/hm2。

4．4 临时堆土场区防治措施设计

路基、互通工程施工前清理出的疏松表土临时堆放于路基附近的山凹地、坡地中。临时堆土场共计27 处，占地15．62 hm2。为防止表土流失，在临时堆土场使用前，先沿场地上游边缘设置临时截排水明沟或边沟，以引导地表径流，坡脚的排水沟适当延长与天然沟道或农用渠道相连。同时，堆土前先用草袋装土堆砌成梯形挡土墙，对堆土坡脚进行挡护。施工结束后对场地进行土地整治，复耕或恢复植被。