基于水土保持的施工组织优化设计

龚 晶，陈梦华，张 超

（山东省水利勘测设计院，山东 济南 250013）

1 水利工程水土保持现状

水利是指人类社会为了生存和发展需要，采取各种措施，对自然界的水和水域进行控制和调配，以防治水旱灾害，开发、利用和保护水资源。用于控制和调配自然界的地表水和地下水，以达到兴利除害目的而修建的工程，称为水利工程。

兴建水利工程，综合开发利用水资源，旨在兴利除害，改造自然，造福人类。然而由于人们环境意识和生态意识不强，对水利工程引起的生态和环境问题认识不足，在施工过程中对生态环境的保护不够重视，从而使水利工程在带来利益的同时，破坏了原有的生态环境，造成了不可估量的损失。

2 水利工程水土保持与施工组织设计的关系

水利工程水土流失产生的主要部位是取料场、弃渣场和主体工程区，水土流失发生的主要时段为施工准备期、施工期和试运行期。其中施工准备期的“三通一平”阶段，由于施工难度较大、防治措施不到位，是产生水土流失的首要环节。其次是施工期大面积的施工开挖、填筑、临时堆存、弃置等活动，是产生水土流失的主要环节。

建设项目在施工过程中若随意弃土弃渣，或者乱采滥挖，将不可避免地造成大量水土流失，进而使可利用土地资源不断减少。同时，大量弃土弃渣进入河流，会造成河道淤积，毁坏水利设施，影响正常行洪和水利工程效益的发挥。

因此，在施工组织体系中，如果能融入水土保持理念，优化施工组织设计，就可最大限度地减少水土流失。主体工程在进行施工组织设计的同时，必须符合以下水土保持限制性规定：1）控制施工场地、避开植被良好区；2）应合理安排施工，减少开挖量和废弃量，防止重复开挖和土（石、渣）多次倒运；3）应合理安排施工进度与时序，缩小裸露面积和减少裸露时间，减少施工过程中因降水和风等水土流失影响因素可能产生的水土流失；4）在河岸陡坡开挖土石方，以及开挖边坡下方有河渠、公路、铁路和居民点时，开挖土方必须设计渣石渡槽、溜渣洞等专门设施，将开挖的土石渣导出后及时运至弃土（石渣）场或专门场地，防止弃渣造成危害；5）施工开挖、填筑、堆置等裸露面，应采取临时拦挡、排水、沉沙、覆盖等措施；6）料场宜分台阶开采，控制开挖深度，爆破开挖时应控制装药量和爆破范围，有效控制可能造成的水土流失；7）弃土（石渣）应分类堆放，布设专门的临时倒运或回填料的场地。

3 小运河工程施工组织设计优化

鲁北输水工程是南水北调东线工程的重要组成部分，是实现向山东鲁北地区送水的重要保证，也是实现向河北、天津应急调水的连接纽带。工程地处鲁西北黄泛平原风沙区，属山东省水土流失重点治理区。该工程施工线路长、影响范围广，在工程施工过程中，除占用土地、扰动地表、损坏植物外，还将产生大量的弃土。因此从水土保持角度优化施工组织设计，对减少施工干扰区的水土流失具有重要意义。

3.1 优化土石方平衡和弃土区布置

土石方平衡的首要原则是开挖的土石方，除了因其质量不符合填筑的要求、或是工期安排上的原因等，应尽量考虑土石方的重复利用。小运河工程虽然总挖方量远远大于总填方量，但是部分施工段筑堤土料缺乏，特别是桩号42+321～53+360 段。若从其他施工段调土，缺土量较大的施工段调土运距较大；若就近借土，将增加借土料场和其他施工段弃土场，占地投资大，同时增加新的施工干扰区，并且土料场和弃土场中的松散土体最容易产生水土流失。从施工技术、施工难易程度等方面来考虑，两个方案均可行。从经济角度来比较，当运距为18 km 左右时，两个方案所需费用相当，超过18 km 时，就近借土方案比较经济。考虑到运距20 km 时，远距离调土方案比就近借土方案投资增加较少，但不会新增施工干扰区，因此当运输距离小于20 km 时，均可选用远距离调土方案。根据以上原则，综合考虑工程设计、施工分段、施工进度以及地形地貌等各方面的因素，小运河堤防填筑土方均利用河道开挖土方，不再新增借土料场。

经过土石方平衡之后，小运河工程剩余大量土方，若不妥善处置，势必将造成新的水土流失，因此弃土的合理弃置设计是减少水土流失的重要手段之一。根据小运河工程所在区域地形条件、弃土容量、施工条件及经济评价等因素综合分析考虑，该工程弃土区主要采用沿线就近弃置的方案，弃土堆高一般2 m 左右。通过实地查勘，桩号41+202～41+503处右岸有一面积约2.33 hm2的取土坑，可容纳弃土4.6万m3左右。根据土方平衡结果，桩号40+302～42+321段的弃土约4.51万m3，若将弃土弃置于该取土坑，土方运距增加1 km 左右，但减少占地约0.67 hm2，并且弃土区由平地堆土方式改为洼地填平方式，既减少了堆土边坡，同时也利用弃土填坑造田，有利于减少水土流失。因此桩号40+302～42+321 段弃土区由沿线就近弃置方案调整为集中弃置方案。小运河工程沿线有很多取土坑，参考桩号40+302～42+321 段的方案比较，考虑弃土量、运距等各方面的因素，取土坑附近施工段的弃土均可采用集中弃置方案。

桩号50+509～53+438 段利用周公河输水，右岸为老运河，两条河之间相距20～120 m 不等，地势大致为东高西低，即靠近老运河处地势较高。若按2 m高度弃土，弃土宽度不足15 m，将在两条河流之间形成一条水沟，最容易发生水土流失现象。因此考虑将弃土弃置于两条河流之间所有洼地，并将弃土区表面平整、绿化或复垦。不但引起的水土流失最小化，同时也增加了该区域的绿化或耕地面积。

综上所述，在水利工程土石方平衡和弃土区布置设计时，应详细查勘工程周边地形地貌，充分了解当地水土保持现状，在考虑施工条件、施工难度及经济评价等因素情况下，从水土保持的角度出发，尽量选择引起水土流失最小的方案。

3.2 优化施工临时设施布置

为了水利工程施工的顺利进行，施工临时道路、施工仓库、施工工厂以及生活福利区等临时设施的修建是非常必要的。临时设施的修建破坏了植被，并形成了地表裸露，造成了水土大量流失，因此做好临时设施的布置设计对减少整个工程的水土流失具有重要意义。

在充分调查小运河工程附近交通情况后，考虑到本工程对外交通比较发达，因此利用现有道路作为对外交通道路。场内交通主要在渠道一侧修建一条道路，并在弃土区内修建，减少增加新的地表裸露，同时当渠道两侧堤防填筑达到要求后，利用堤顶作为交通道路，减少施工道路地表裸露的时间。

施工仓库、施工工厂及生活区等布置应紧凑，根据小运河工程施工战线长的特点，可考虑分段集中设置。充分调查工程附近地形地貌、村庄农田分布情况，在考虑水电供应方便的情况下，尽量将以上施工临时设施布置在已有征地范围内，或布置在荒地、滩地或坡地上。在条件允许的条件下，生活区可考虑租用当地村民空闲的房屋，减少临时设施用地，即减少破坏原地表、减少破坏当地植被。

4 结 语

水利工程水土流失一般发生在施工期间，施工期各个阶段的水土保持措施落实了、标准达到了，水土流失就会得到有效控制和减少，反之，工程完成后水土保持工作做得再好也是亡羊补牢，造成的水土流失无法挽回。在进行水利工程施工组织设计时，吸收水土保持的理念来优化施工组织设计，既要保证水利工程施工的正常、安全进行，也要满足减少对生态环境破坏的要求，实现双赢的目标。

[1]关君蔚.水土保持原理[M].北京：中国林业出版社,1996.

[2]唐克丽,等.中国水土保持[M].北京：科学出版社,2004.