高速公路水土保持措施体系配置研究

曹 恒

（山西汾河流域水生态环境管理有限公司，山西 太原 030002）

1 项目区概况

1.1 工程概况

丹东至锡林浩特国家高速公路，经棚至锡林浩特段公路工程，位于内蒙古自治区赤峰市克什克腾旗、锡林浩特市境内。由主线和2 条连接线组成：主线全长137.58 km，公路等级为高速公路，采用双向四车道，设计车速为100 km/h；1 条连接线用于连接省道307，全长12.90 km，采用一级公路技术标准，设计车速100 km/h；1 条用于连接白音锡勒牧场厂部街道，全长4.5 km，采用二级公路技术标准，设计时速80 km/h。全线设大桥1 948 m/5 座，中桥519.6 m/7 座，小桥164 m/8 座，涵洞258 道，互通式立交5 座，分离式立交6 处，通道50 道，服务区2 处，主线收费站2 处，匝道收费站3 处，取土场16 处，弃渣场2 处，施工生产生活区12 处，纵向施工便道177.58 km，横向施工便道37.10 km。工程总占地1 227.22 hm2，其中永久占地894.55 hm2，临时占地332.67 hm2。

1.2 气候特征

项目沿线大部分属中丘陵平原区，局部地段属风积沙地区，属中温带半干旱大陆性季风气候，年平均气温1.8～4.0℃，雨季为每年6～8 月，多年平均降水量295～392.1 mm，年蒸发量1 433.9～1 746.5 mm，无霜期为100～130 d，年均风速为3.0～3.5 m/s，大风日数18～20 d，起沙风速5 m/s，最大冻土深度为2.60～2.88 m。主要土壤类型有黑钙土、粟钙土、草甸土；项目区植被类型属典型地带性草原植被（包括温带草甸草原、温带典型草原、沙丘沙地草原），项目区林草覆盖率约为45%～50%。

1.3 高速公路水土流失防治分区

本项目根据工程所经区域的地貌划分为两个一级分区，即中丘陵平原区和风积沙地区。在一级分区的基础上依据工程施工特点等，划分为路基工程区、互通立交区、桥梁工程区、附属设施区、取土场区、弃渣场区、施工便道区和施工生产生活区8 个二级分区[1-2]。

2 高速公路的水土流失特点及其形式分析

2.1 高速公路工程的水土流失特点

在高速公路项目建设过程中，水土流失包括建设期和自然恢复期两个时段，其中建设期为水土流失重点时段。

一是建设期水土流失特点：边坡裸露的岩土，受雨水冲刷容易产生水土流失；建设开挖势必会破坏原有植被，表土层抗蚀能力减弱，进而加剧土壤侵蚀；高速公路在建设过程中产生大量的弃渣，由于不能及时防护而产生水土流失；取土场施工结束后形成的破损面，受雨水冲刷产生水土流失[3-4]。

二是自然恢复期水土流失特点：高速公路在自然恢复期由于路面的硬化，边坡的浆砌石、片石处理和隧道的衬砌处理等，新的水土流失将基本控制。但是在初期，在水保工程的功能尚未完全发挥的情况下，仍会产生少量水土流失。随着坡面植被形成，水土流失将逐渐减少甚至消失。

2.2 高速公路水土流失形式分析

高速公路在建设过程中，不仅占用大面积土地，而且会引起多种形式的新增水土流失，并加剧潜在水土流失危害（详见表1）[5-6]，对沿线生态环境产生不良影响。

表1 高速公路各防治分区施工要点及水土流失形式

3 水土流失防治措施

主体已对路基防护工程，路基、路面的排水，以及部分植物措施做了充分考虑，但对施工过程中的一些临时措施，以及取弃土场、施工便道、施工生产生活区等分区的防护措施并未考虑，从全面防治水土流失的角度出发，需进行补充设计。

水土保持防治措施配置，按照预防和治理相结合的原则，坚持局部与整体防治、单项防治措施与综合防治措施相协调、兼顾生态效益和经济效益，按分区进行防治措施总体布置[7]。

3.1 工程措施

（1）路基工程区。中丘陵平原区部分地段地面起伏较大，为了安全将水流排入下游沟道，在路基陡坡地段的排水沟末端设置消力池消能。在挖方较大地段，为了防止雨水沿路堑边坡下泄，影响道路行车安全，在路堑坡顶位置设置截水沟，将水流拦截后汇入边坡排水沟排出；风积沙地区路基边坡将不可避免地受到风沙流的侵蚀，为防止风沙对公路运营的影响，避免路基路面积沙，消除事故隐患，本项目设计在风积沙地区路堑坡脚以外10 m 的范围内设置格状沙障防护。在挖方较大地段需设置路堑坡顶截排水沟。

（2）桥梁工程区。主桥下部构造一般采用柱式墩台，钻孔灌注桩基础。为确保水上钻孔灌注桩的施工质量，创造干燥的施工条件，一般选择枯水季进行，施工过程中布设草袋围堰。为方便施工需要，灌桩前挖好沉沙池，沉沙池就近布置在桥墩之间及桥墩附近的永久占地范围内。

（3）互通立交区。施工过程中需对可绿化的区域进行土地整治。

（4）附属设施区。为了排除附属设施区地面积水，需在附属设施区周边布设浆砌石排水沟。施工结束后，要对附属设施区的场地进行整治。

（5）取土场区。本项目为坡地取土场，设计在取土场上部修筑截水沟，两侧布设排水沟，有效防止上部径流进入取土场。在风积沙地区，取土场还需要铺设网格状沙障。

（6）弃渣场区。本着“先拦后弃”的原则，弃渣前首先在弃渣场下游设置挡渣墙，采用重力式挡渣墙，并在弃渣场周边修建截排水设施，拦截坡面上方来水及引排周边集水。为避免施工期或营运期流失的泥沙随截排水沟中的径流直接排入地表水体，影响下游水质，考虑在排水沟出口处布设沉沙池。

（7）施工生产生活区和施工便道区。完工后，及时进行土地整平、覆土。在风积沙地区，施工结束后，为了防止原地表植被破坏，地表裸露被风吹蚀造成沙地蔓延，需设置沙障。

3.2 植物措施

（1）路基工程区。设计对路堤边坡高度H＞3.0 m的在混凝土拱形骨架内植草，对路堤高度H≤3.0 m的边坡直接种草，绿化草种选披碱草和羊草。在风积沙地区，路堑边坡布设沙障，并在沙障内植草，将草籽沿与主风方向垂直的方向均匀地撒在沙障内。

（2）桥梁工程区。桥梁在施工过程中对地表造成扰动，导致桥头锥坡裸露，影响公路环境的美观，方案设计公路桥头锥坡绿化。采用种植少量灌木并撒播草籽的方式，灌木选用小叶锦鸡儿，草籽采用披碱草和羊草。在施工结束后对桥梁施工占地及沉沙池进行植被恢复，为保证行洪需要，采用撒播草籽的方式，草籽选用披碱草和羊草。

（3）互通立交区。对互通立交区可绿化区域进行绿化，包括立交区绿化，边坡绿化和防护带绿化。采用栽种云杉、侧柏、丁香，并撒播羊草草籽的乔灌草结合的绿化方式。

（4）附属设施区。根据各建筑物的不同功能，在服务区周边布设小面积绿化，尽量做到乔灌草混配，采取乔木+小灌木+花灌木的种植模式，栽植侧柏、云杉、樟子松、丁香，行株距为2 m×3 m，外围栽种细叶小檗。在养护区内空地上撒播羊草草籽。

（5）取土场区。取土后进行人工种草，恢复植被。草籽选用披碱草和羊草。在风积沙地区，取土场在取土结束后设置沙障，并在沙障内撒播草籽。

（6）弃渣场区。弃渣工程完成后，将渣场顶部进行植被恢复。草籽选用披碱草和羊草。

（7）施工生产生活区。根据施工前的土地利用类型（草地），植树种草恢复植被，草籽选用披碱草和羊草。

（8）施工道路区。在施工结束后实施植被恢复措施，恢复草地植被。草籽选用披碱草和羊草[8]。

3.3 临时措施

施工前，对路基、桥梁、附属设施等区域进行表土剥离，中丘陵平原区一般可剥离表土厚度为20 cm，风积沙地区一般可剥离表土厚度较薄，本方案剥离表土厚度为15 cm，剥离的表土采用集中堆放的方式，四周采用草袋拦挡，顶部用密目网苫盖，撒播草籽。

对于路基工程区、桥梁工程区、互通立交区和施工生产生活区，需要设置临时排水沟和修筑土坎，排水沟末端修筑土质沉沙池。

施工便道和取土场区需在施工便道两侧和取土场四周设置防护网围栏，以防牲畜误入给牧民造成损失。

4 结论

在高速公路水土保持措施布设时需注意的问题：当高速公路穿越风积沙地区时，应该注意沙障的布设，沙障是一种消减风速、固定沙表的有效工程固沙措施；针对高速公路自身的特点，施工便道和取土场区需在施工便道两侧和取土场四周设置防护网围栏，以防牲畜误入给牧民造成损失；高速公路作为线型工程，在布设水土保持措施时，要根据不同分区的特征和不同的地貌类型布设相应的措施，形成完整的防治体系。