混凝土框格护坡坡改梯工程设计初探

2015-03-22王朝军

中国水土保持 2015年10期

关键词：思南县坡耕地项目区

王朝军

(贵州省水土保持技术咨询研究中心，贵州贵阳 550002)

混凝土框格护坡坡改梯工程设计初探

王朝军

(贵州省水土保持技术咨询研究中心，贵州贵阳 550002)

混凝土框格护坡；坡改梯；水土保持治理

坡改梯工程设计多为石坎坡改梯或土坎坡改梯。结合贵州省思南县坡耕地治理实际情况，针对土层厚、石料来源稀少的地区特点，采用混凝土框格护坡坡改梯模式进行了治理。相比石坎坡改梯，平均节约投资39 889.10元/hm2，节约66.26%。实践证明，混凝土框格护坡坡改梯具有梯坎稳定性好、投资成本低、施工影响度低、耕地破坏小、景观协调度高、生态效益好的优势，为相似地区的坡改梯工程提供了一种新思路。

贵州地处云贵高原的东部大斜坡地带,碳酸盐岩分布广泛，地貌类型众多，岩溶分布面积占全省土地总面积的73%[1]，土地资源相当缺乏[2]。根据2010年贵州省国土资源公报[3]，全省耕地面积约449.99万 hm2，占土地总面积的25.55%。其中旱地面积为320.01万 hm2，占耕地总面积的71.11%；15°以上的坡耕地面积为216.07万 hm2，占耕地总面积的48.02%，坡耕地占耕地面积比重较大。坡耕地也是长江、珠江上游水土流失的主要源地[2]，容易造成下游库区泥沙淤积，威胁河流行洪安全。为减少水土流失，改善农业生产条件和生态环境，国家于2010年开展了坡耕地水土流失综合治理试点，贵州省编制了《全国坡耕地水土流失综合治理工程贵州省专项建设方案》(2013—2016年)，实施了坡耕地水土流失综合治理。

在坡耕地治理过程中，贵州省各地根据实际采取了不同的治理措施，如部分地区侧重采用石坎坡改梯，部分地区侧重于“土坎坡改梯+植物篱”的模式，贵州省思南县则采取了“石坎坡改梯+混凝土框格护坡”的治理新模式。本文在充分调查的基础上，重点介绍思南县2013—2015年混凝土框格护坡治理新模式，以期为今后坡耕地水土流失综合治理工程提供参考。

1 基本情况

1.1 项目区基本情况

2013—2015年思南县项目区涉及张家寨镇、东华乡、鹦鹉溪镇和凉水井镇，区内总人口1.23万人，人均耕地面积0.147 hm2,海拔800～1 000 m，以山地地貌为主。属中亚热带气候区，热量丰富，雨量充沛，雨热同季，年均气温17.3 ℃，年均降水量1 154.3 mm，年均蒸发量770.9 mm，年均无霜期290 d。土壤类型以黄壤为主，土层厚度一般在0.5～2.0 m。

项目区坡耕地总面积1 084.25 hm2，其中：坡度5°～8°的为588.03 hm2，占坡耕地面积的54.23%；8°～15°的为249.35 hm2，占坡耕地面积的23.00%；15°～25°的为246.87 hm2，占坡耕地面积的22.77%。坡耕地以5°～8°为主，面积大、水土流失严重，人地矛盾突出。2013—2015年，思南县项目区共投资3 750万元，治理坡耕地面积720.00 hm2，其中实施混凝土框格护坡坡改梯270.38 hm2。

1.2 存在的问题

贵州省坡改梯工程设计多为石坎坡改梯或土坎坡改梯。由于降雨丰富，因此土坎坡改梯在雨季损坏较为严重，保存率不高。根据对项目区的实地调查，就项目区而言，全部采用石坎坡改梯也存在诸多问题。首先，项目区部分坡耕地土层相对较厚，岩石出露率较低，采用就地取材的方式修筑石坎坡改梯不符合当地实际；其次，项目区附近可利用石料场较为分散，且距离较远，石料运输成本高，石坎坡改梯修建成本增加；再次，项目治理年度投资为1 250万元，治理面积240 hm2，每公顷平均投资52 083.3元，而根据当地物价、人工工资测算，每公顷石坎坡改梯的实际投资达到了60 000元左右，因此全部修筑石坎坡改梯存在困难。

综合分析，为保质保量完成坡耕地水土流失综合治理工程建设任务，结合当地实际，统筹优化，对部分坡耕地设计采用混凝土框格护坡坡改梯进行水土流失综合治理，取得了很好的生态、社会、经济效益。

2 设计思路和具体做法

按照坡耕地水土流失综合治理及恢复生态环境的总目标和要求，从防治水土流失、保护土地资源出发，在项目区内土坎较高，石料就地取材难度大、运输距离远的区域，采用混凝土框格护坡坡改梯(图1)。

图1 混凝土框格护坡设计图(cm)

设计防御暴雨标准采用最易产生水土流失的短历时、高强度暴雨，按10年一遇3～6 h最大暴雨标准进行设计。混凝土框格护坡由混凝土基础、框格和压顶三部分组成。混凝土基础设计规格为0.30 m×0.30 m的C15混凝土浇筑；框格采用C15混凝菱形框格，框格尺寸为2.00 m×2.00 m；混凝土压顶采用C10混凝土浇筑，宽0.30 m、厚0.10 m。护坡背坡坡比为1 ∶0.75，基础必须挖至土层以下0.20 m(如图1)。

施工要求：一是梯田外坡修平压实，坡比控制在1 ∶0.75；二是模板制作安装，模板加固；三是混凝土浇筑、振捣、养护。浇筑程序为:建基面(施工缝)处理→验仓→混凝土配制→混凝土拌和→混凝土运输→混凝土入仓浇筑→振捣密实→拆模→养护等。建基面处理后应无尖角、无松动岩块，基础面应打毛，冲洗清除油污、杂物，排除积水并保持湿润，符合设计和规范要求。

3 优势分析

3.1 梯坎稳定性好，投资成本低

表1为每公顷石坎坡改梯与混凝土框格护坡的工程造价对比。通过对比分析，石坎坡改梯平均投资为60 202.05元/hm2，混凝土框格护坡坡改梯平均投资为20 311.95元/hm2，比石坎坡改梯可节约投资39 890.10元/hm2，节约66.26%。每公顷石坎坡改梯的投资可完成2.96 hm2的混凝土框格护坡坡改梯，从治理面积上大幅度增加，但稳定性却与石坎坡改梯相当。与土坎坡改梯相比，混凝土框格护坡坡改梯更加稳定，不易受降雨洪水冲刷影响。因此，在符合条件的区域采用混凝土框格护坡不仅能减少水土流失，而且能降低投资，增大治理面积，很好地解决了治理投资有限与治理任务重的矛盾，也丰富了坡耕地治理方式，为今后的坡耕地水土流失综合治理提供了借鉴。

表1 石坎与混凝土框格护坡坡改梯工程造价对比元/hm2

3.2 施工影响度低，耕地破坏小

在坡改梯施工过程中，对原有坡耕地会造成一定的破坏。特别是石坎坡改梯，在实施过程中，基础开挖、石料运输、堆放等都会对周边耕地造成破坏，且范围较混凝土框格护坡坡改梯大；石坎背坡填筑的表土也在短期内极不稳定，在降雨作用下易发生沉降形成裂隙或塌陷坑，不利于耕作；在施工后期剩余的碎石、砂浆等残留材料也会对耕地造成影响。土坎坡改梯施工难度较低，占地范围小，但稳定性不佳，容易倒塌。

3.3 景观协调度高，生态效益好

南方地区雨热同期，林草植被覆盖度较高，修建石坎坡改梯在景观协调度上相对较低，而采用混凝土框格护坡给梯坎预留了一定的植被生长空间，可种植一些根系较为发达的经济作物，如黄花菜等，也可通过自然生长恢复植被。在混凝土框格护坡坡改梯施工结束后，通过人工种植或自然恢复植被，一方面进一步提高了梯坎的稳定性，防止梯坎水土流失，另一方面也与周边植被景观相协调，达到了既可防止水土流失，提高耕地质量，又与自然环境相协调的目的。