沿海港口工程建设方案水土保持评价与防治措施

周航

(上海勘测设计研究院，200434，上海)

沿海港口工程作为国民经济和社会发展的重要基础设施，有力地支撑了经济、社会和贸易发展以及人民生活水平的提高，对于国家综合实力的提升、综合运输网的完善等具有十分重要的作用［1］。随着国民经济的快速发展，我国沿海港口正经历高速发展，掀起了一轮又一轮的建港高潮。与内陆项目相比，沿海港口工程有其特有的项目组成、施工工艺和沿海环境特征，建设过程中存在较多水土流失隐患，也有其特殊的水土流失危害;因此，在沿海港口工程水土保持方案编制与后续设计过程中，应充分重视港口项目的工程特点与沿海环境特征，采取有针对性的水土保持评价方法与水土流失防治措施，使沿海港口建设在带动腹地经济快速发展的同时，兼顾生态与环境效益。

1 沿海港口工程建设区水土流失隐患分析

沿海港口工程建设区域一般由码头区、陆域场区、场外设施区3 部分组成。码头区一般包括码头工程、港池航道疏浚工程等;陆域场区一般包括场内堆场、道路、生产生活区、站周边坡防护工程等;场外设施区一般包括场外道路、防洪排水设施及水电线路等。港口建设在施工期大规模开山、港池航道开挖、陆域吹填、地基处理、码头桩基施工、进港道路与排洪设施建设等环节均存在严重水土流失隐患，在不同时段可能引起陆海生态破坏、影响区域防洪排水体系、岸线淤积、近海水质污染、土地资源损失、淡水资源短缺、土地盐碱化等相关水土流失危害。

1)建设期。码头区存在桩基施工、基础处理和港池疏浚产生的大量泥浆钻渣、疏浚淤泥处理不当的隐患环节;陆域场区存在场地清理剥离土方与建筑垃圾处置不当，陆域吹填土防护不当，基础加固处理加固工艺选择不适可能加剧水土流失，山体开挖填筑、建构筑物基础、管线挖填形成的大面积高陡边坡裸露、挖填松散土方无序堆放等水土流失隐患环节;场外设施区存在道路、排洪设施及水电线路大面积挖填与施工时序选择不合理，可能形成大面积裸露与松散土方无序堆放等水土流失隐患环节。

2)运行期。码头区可能存在建材、煤炭等散杂货防护不到位，煤渣泥渣流失入海的水土流失隐患;陆域场区可能存在绿化措施不到位或不合理而引起水土流失的隐患。

2 主体工程建设方案水土保持评价

针对沿海港口工程特征与环境特点，在主体工程建设方案水土保持评价中，应特别关注工程项目的站址比选、平面布置、码头基础型式、场地基础处理方式、场外交通路线、防洪排水、挖填防护、水量平衡、施工时序安排等方面的水土保持要求。

2.1 站址比选

应结合主体工程的建港条件、航运影响、规划抛泥点分布、投资等指标，从陆域土石方挖填量、陆域弃渣量，水域疏浚量、陆域扰动面积、周边敏感设施分布、是否涉及国家级水土流失重点治理区和预防保护区、水土保持监测站点与重点试验区［2］等，进行站址比选。以华南沿海丘陵区深圳LNG 项目为例，水土保持评价对主体工程的大铲岛站址、狮子湾站址和迭福站址开展比选，由于迭福站址不仅掩蔽和水深条件较好，航道、锚地资源丰富，建港条件好，不影响航运，同时挖填方、弃渣产生与处置、扰动范围等评价指标均较其他2 站明显占优，对控制水土流失、维护区域陆生与海洋生态、保全周边景观与敏感设施有利;因此水土保持方案得出迭福站址为推荐站址的结论。详见表1。

2.2 平面布置

平面布置方案应重点分析不同方案的土石方挖填平衡情况，分析挖填平衡应在充分分析挖填来源去向的基础上进行，不仅要看陆域场区布置的土石方平衡，而且应考虑场外道路、排洪设施布置与挖填情况，分析场内外互调平衡的可能性，综合选择土石方平衡最优下的平面布置方案。此外，平面布置方案分析应充分考虑水土保持现状，尽量避开植被、良田、重要水土保持设施分布。如图1 所示，经水土保持分析评价，深圳LNG 项目平面布置方案避开了东北部风水古树林，避免了重大生态破坏。

2.3 码头基础结构

码头基础结构主要有高桩墩式与重力墩式2类，高桩墩式结构只需清除码头平台和系缆墩前沿局部范围浅部的淤泥层，扰动范围较小，而重力墩需清除砾砂层之上的全部黏土和淤泥层，清淤深度一般需10 m 以上，由于重力式方案码头清淤深度较深，放坡后扰动影响范围大大超过高桩墩式，对近岸水质和生态影响较大，此外重力式一般需抛填10 ～200 kg 规格的块石，间接增大外购块石料源的水土流失风险;因此，从水土保持的角度，应在满足工程安全的基础上，优先选择高桩墩式基础结构。

2.4 场区地基加固措施

沿海地区淤泥层分布较多，地质条件一般均较为不利，沿海平原吹填成陆的港口项目则更甚;因此，无论是集装箱、煤炭、散杂货码头还是能源转储等沿海港口项目，为避免运行期大面积重荷载下产生不不均匀沉降，陆域场区通常需采取地基加固措施。地基加固可采用堆载预压、真空预压、振冲碎石桩、强夯等方案。土石方堆载预压法虽然施工简单，加固效果好，投资较省;但施工时间较长，由于大量预压土石料的运输、倒运和堆载在较长的施工期中容易产生大量水土流失，不宜大范围使用。真空预压法主要针对软塑土和吹填地基，加固效果较好，不需堆置搬运大量土方，但工艺较复杂，工程费用高。振冲碎石桩法适用于处理液化程度不高软地基或黏土地基，需要另外的碎石、卵石等材料，同时需要压力水帮助成孔，施工中排放污水污泥环节较多，若防护不当也会造成一定水土流失。强夯法施工成熟，施工时间较短，不存在土方长期大规模堆置容易引起的水土流失风险，且投资较省，适用于轻微软塑土分布区域的加固效果;因此从水土保持角度分析，地基液化程度较高，软塑土分布较广的区域采用的加固工艺优先顺序为真空预压法＞堆载预压法;地基液化程度较低，软塑土分布不广的区域采用的加固

优先顺序为强夯＞振冲碎石桩＞真空预压法＞堆载预压法;对堆载料来源丰富，其他工艺不适合的地区，应在做好防护措施的基础上采用加固措施，并应注意堆载料的重复利用和最终处置方式。

表1 深圳LNG 项目站址比选方案水土保持评价Tab.1 Soil and water conservation evaluation for alternative address comparison of LNG project in Shenzhen

图1 深圳LNG 项目平面布置方案水土保持评价Fig.1 Soil and water conservation evaluation for plain layout scheme of LNG project in Shenzhen

2.5 场外交通路线

沿海港口工程用地往往为规划开发区域，水电路等场外设施均需配套建设，尤其是沿海丘陵地区的场外道路，施工工程量相对较大，线路方案选择的水土保持评价尤为重要。应以尽量减少挖填方、扰动面积为原则，尽可能以桥隧代替明线挖填路基方案。以华东沿海地区的宁波港中宅煤炭码头工程场外进港线路方案水土保持比选分析为例，原主体设计由于考虑工程投资因素，选择明线方案;但水土保持评价认为隧道方案虽然增加了有限投资，却可大幅度减小水土流失、生态破坏，施工交通和施工安排等众多影响，主体设计最终采纳了水土保持评价意见，进港道路方案修改为环境友好程度更高的隧道方案。如表2 所示。

表2 宁波港中宅煤炭码头工程场外进港线路方案水土保持比选分析Tab.2 Comparison analysis of soil and water conservation of access roads scheme of Zhongzhai coal dock project in Ningbo Port

2.6 挖填区防护措施

对于沿海平原区域，挖填区防护重点是场区吹填土是否采取了吹填前的围护措施，场地填高形成的边坡是否采取了合理的斜坡防护工程。对于沿海丘陵区，应重点分析场地开山填筑形成的挖填边坡防护措施合理性。边坡防护应在考虑安全稳定的基础上优先采用植物措施或综合性护坡方案。除特殊要求外(如严格的安全或防火要求)，纯硬质工程性护坡一般不作推荐。

2.7 水量平衡

对于北方少雨或海岛等淡水资源短缺地区的沿海港口工程，应关注项目建设方案的水量平衡情况，综合考虑运营期的生产、生活、消防、绿化等用水情况，注重雨污水的收集和回用，最大程度地节约水资源，使工程具备良好的保水效益。

2.8 防洪排水

沿海港口项目的建设通常会占压地区原有的水系，影响区域防洪排水体系，水土保持评价应在详细调查工程实施占压防洪通道的情况下，复核施工期与运营期是否采取了改河工程等弥补措施，并分析防洪排水设施的设计断面，边坡与入海口防护等措施的合理性。同时，应注意防洪排水设施覆盖的全面性，特别是针对沿海丘陵地区，部分分块实施的预留场地，由于永久建筑物工程近期不会建设，往往存在填埋流域排水通道，缺失永久防洪排水设施的情况，此时水土保持评价应提出相关补充要求。

2.9 施工时序

施工时序评价应侧重以下3 方面:一是挖填方作业与调运的时序合理性，挖填对接应顺畅，尽量减少松散土方堆存时间;二是场地排水设施和交通设施的施工时序，影响区域防洪排水设施和场地对外的交通设施应“永临结合”，先期实施;三是坡面防护和植物措施的及时性，分布面积较大的坡面防护和植物措施应分块实施，缩短地面坡面裸露时间。

3 各区措施配置

3.1 码头区

码头区主要考虑码头及引桥桩基础施工时，对钻孔桩等产生的泥浆钻渣设置存放池和防护措施。煤炭、建材等码头区域应设置清洗沉淀池，防止煤渣、泥渣流失入海污染近海水域。另外，对码头与站区有一定距离的项目，应注意连接道路采取施工期的临时排水挡护措施，后期实施两侧植被防护带等。邻近海岸的道路坡面植被应选择采用抗风、耐水淹、耐盐碱植被。

3.2 陆域场区

1)工程措施。陆域场区施工前应考虑对可利用的表土采取单独剥离、临时防护和后期绿化利用措施。施工期应结合永久排水设施建设前期临时排水沉沙体系。吹填区域应预先做好围堰挡护措施，吹填出入口应设置余水沉淀池，确保出水达到排放标准。对于采用堆载预压工艺的区域、建筑物基础挖方临时堆置区域，应对预压土方和临时堆置土方采取遮盖防护措施。

在临时排水沉沙设施基础上构建高标准的场地永久排水系统，包括截水沟、排水沟、雨污水管网，跌水沉沙池、排水顺接工程等，同时结合截排水措施与绿化布置等做好雨水回用设施。

沿海丘陵区存在大规模开山填筑的港口项目，应做好高陡坡面、填方边坡的斜坡防护工程，宜采用框格植草、喷混植生、生态袋、喷播植草等综合性护坡或植物护坡形式，在满足安全的前提下兼顾生态与景观效果。

对于煤炭、建材等码头堆场，还应做好挡墙、遮挡棚、防风网等挡护设施，预防运行期的水力与风力侵蚀。

2)植物措施。场区的绿化布置区域应最大程度覆盖可绿化区域(包括可绿化的预留场地)，最大程度提高林草覆盖率与水土流失总治理度。植物措施布置应满足“生态优先，景观与功能协调”的原则，具体体现为以下3 方面的要求:一是适地适树要求，符合沿海地区的气候土壤等环境条件，以选择乡土树草种为主，满足水土保持生态恢复的要求;二是景观协调要求，选用的植物措施应对场区建筑物周围景观起恢复、装饰和烘托作用，通过植物造景体现美感，要求体现科学性与艺术性的统一，因此工程绿化措施应以乔灌草多层次种植的原则，营造立体化的绿化空间;三是应符合项目特性和场内不同功能的特殊要求，如项目为煤炭、能源等转运输储项目，则应满足《石油化工企业厂区绿化设计规范》［3］、《石油天然气工程设计防火规范》［4］等对场站的防火抗性要求，对项目区消防要求较高的区块附近不宜种植大片乔灌木，站内其他区域在树种选择上也应考虑选择含水率和粗灰分含量较高、粗脂肪含量少的抗火型树种，不宜种植松柏等含油脂较多的易燃树种。此外，主干道与消防通道植被不宜过高过密，不遮挡行车视线等。

沿海港口地区还应特别重视绿化区域的防盐碱措施。由于沿海地区地下水位埋藏浅，土层矿化度本就相对较高，而采用海砂吹填成陆的港口工程，其含盐量则更高，通常在1%以上。土地盐碱化将造成植物的组织伤害和生理性干旱［5］，导致植株萎蔫甚至死亡;因此，传统的绿化种类及种植模式往往不适合沿海港口项目。针对土地盐碱化情况，沿海港口项目绿化应采取相应的土地改良措施，如暗管排盐、灌溉冲洗、客土覆盖，选择耐盐碱、耐干旱、耐水湿、耐瘠薄、抗污染植物，同时加强栽培与养护管理。图2 示出华北沿海地区天津港浮式LNG 项目水土保持措施中采取的暗管排盐+客土覆盖抗盐碱措施。覆土深度在考虑成本因素的情况下，可以植物根系的分布为标准［6］，草坪30 cm 左右，乔灌木在50 cm 以上。隔离层采用20 cm 的砾石层，以将下渗的“盐水”引导至渗管排出，抑制返盐。

3.3 场外设施区

图2 天津浮式LNG 项目暗管排盐+客土覆盖抗盐碱措施Fig.2 Concealed pipe for salt elimination and carrying soil overlap for anti-saline in floating LNG project in Tianjin

场外交通、管线等线性工程应做好表土剥离防护和利用，路堑路基、隧洞洞脸的截排水、综合护坡措施，管道分层回填，表面采取复垦或浅根绿化恢复措施。跨越河道的桥梁管线应做好桩基础、管线穿越施工产生的泥浆防护措施。

对于部分在场外设置的施工生产生活区，临时堆土区，施工期应做好临时排水、遮盖与挡护措施，施工完毕应及时清理平整，及时复垦或绿化。

4 结语

“十八大”报告提出了“把生态文明建设放在突出地位，融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程，努力建设美丽中国”的宏伟理念。我国沿海港口建设正处高速发展阶段，每年新增港口吞吐能力达5 亿t，相当于新建一个上海港，货物吞吐量多年保持世界第一。沿海港口项目在国民经济发展中扮演着重要角色，但建设过程中也有着众多特征性的水土流失隐患。重视沿海港口工程的水土保持评价，采取针对性的水土保持措施，是沿海港口工程建设发展融入生态文明建设的重要体现。随着新《中华人民共和国水土保持法》［7］的颁布，我国生产建设项目水土保持方案编报制度进一步完善;但沿海港口工程的水土保持方案编报仍存在方案编制流于形式，无法体现项目特征，平原地区项目缺乏法律依据，编制数量较少等问题。对此提出以下建议:

1)沿海港口项目水土保持评价工作应尽早介入，参与站址、平面布置、线路等方案比选，有效实现水土保持对主体设计的限制性控制;

2)目前我国已颁布的水土保持技术规范、设计指南等对沿海港口项目尚无系统性规定，建议开展沿海港口项目水土保持技术研究，制订相关技术导则标准，指导沿海港口项目水土保持工作;

3)加快平原地区水土保持法律体系建设，为沿海平原区港口项目开展水土保持工作提供法律依据。