山区高速公路水土流失防治措施研究

黄 帆

（广东交通实业投资有限公司，广东 广州 514000）

1 引言

我国国土辽阔，其中山区占土地总面积约2/3，为完善国内公路交通，带动山区经济发展，修建高速公路则显得尤为必要。由于山区高速公路穿越地区地质情况复杂、地形地貌变化较大，造成山区高速公路具有填挖土方量大、桥涵隧道构造物多、施工便道多等特点。而山区高速公路修建过程中不可避免地破坏原生态植被，土石方挖运，产生大量裸露土体，再加上高速修建周期普遍较长，施工中遇到雨季，如无有效的临时排水措施，将造成土壤流失、淤积河道沟渠等危害，给水土保持带来更严峻的考验。颜昌雄等［1］以湖北省武英高速公路为例，在依法招标选取优秀的监理单位、施工单位前提下，项目业主严格落实水土保持“三同时”制度，对水土保持方案中编制的各项措施实施到位，做好督促检查，加强土地复垦，节约利用土地资源等，确保武英高速公路工程水土保持满足要求。张烈［2］以福建双永高速公路为例，在工程建设过程中，根据施工特点划分成不同水土流失防治区域，并对各区域综合利用临时防护措施、工程措施以及植物措施，有针对性地做好水土防治。邬春龙［3］以内蒙古赛白高速公路建设项目为例，从设计阶段、施工阶段和运营期3 个阶段实施了一系列水土保持管理创新和实践，有效减少了赛白公路建设施工造成的水土流失。因此，为了减少水土流失，山区高速公路工程在修建各阶段都应采取水土流失防治措施，并应结合项目生态环境特点、不同的施工区域制定不同的防治措施，做到科学合理的安排，确保能有效控制水土流失。本文重点针对施工阶段的水土流失特点、诱发机理和表现形式总结归纳，并根据梅平高速项目特点从减少临时用地、合理消纳弃土、施工过程防治和施工工后恢复等几个方面制定了有效的防治措施，为其他类似项目提供参考与借鉴。

2 工程概况

广东梅平高速公路全长33.356km，位于粤东北地区，沿线区域地处南岭山脉南缘，山峦起伏，山体坡度较大。项目所在地属于南亚热带海洋性季风气候，又受山区特定地形影响，形成了夏季长、冬季短、雨水充沛、雨水集中、气候变化大等特点，年平均降水量约1594mm，且年内分配不均，受锋面雨和台风雨影响，沿线区域连续最大4 个月降水量多出现在4 月～7 月，占年降水量的52%～67%。项目路线走廊带内存在人子石自然保护区、干才水库、高标准基本农田、一级水源保护地等环境敏感点，全线挖方1315 万m3，填方957 万m3，弃方358 万m3，三级以上深路堑边坡达59 处，高于20m 路堤达47 处，5 处跨越国道，1 处跨越省道，面对水土保持的巨大压力，项目贯彻“绿色公路”建设理念，分析高速公路建设对沿线水土流失的影响，制定相应有效的水土保持管理措施［4，5］。

3 高速公路水土流失的表现形式及影响

3.1 水土流失的表现形式

水土流失是指由于自然或人为因素的影响、雨水不能就地消纳、顺势下流，而土体结构在水的浸润和冲击下发生破碎和松散现象，并随着水流进行流动，造成水分和土壤同时流失的现象。山区高速公路的修建不可避免扰动原地形地貌，对地表原生态植被进行破坏，减弱原地表的蓄水固土能力，此时土体内部原有的应力状态在不同外营力作用下发生改变，从而造成水土流失［6，7］。常见的山区高速公路水土流失主要发生在路堑边坡、路堤边坡、桥涵隧工程、取弃土场、临时用地等施工工点，具体成因及表现形式见表1。

表1 常见的山区高速公路水土流失表现形式

3.2 水土流失的影响

3.2.1 对工程本身的影响

边坡开挖、路基填筑不仅对原地形地貌进行扰动，而且破坏本身土体支撑结构，破坏土体内部结构平衡，从而开挖或填筑形成的边坡较原山体地貌稳定性差，边坡的水土流失不仅会形成边坡坡面冲沟，堵塞路基排水系统，严重时造成路基边坡失稳，发生边坡垮塌、路基塌陷等现象［8，9］。

3.2.2 对工程周边的影响

雨期地表形成径流时，雨水冲散的土壤将伴随径流一同流入沿线的农田、池塘、江河等，造成农田被冲刷，农作物被破坏，农田土壤养分流失，灌溉水渠和河道淤积，江河水质被污染等现象，当降雨加大，水渠排泄能力不足将造成泥水漫流至地方村道，严重影响村民出行，造成不良的社会影响［5，6］。

4 高速公路建设水土流失防治措施

由于高速公路的修建对原地貌的破坏是不可避免的，而如何减小人为破坏的范围、缩短开挖后边坡的裸露时间、制定合理适宜的边坡防护措施、最快地恢复破坏的原地貌则是防治水土流失的着力点。广东梅平高速公路充分贯彻“最小扰动，最快支护，合理防护，及时恢复”的水土保持理念，从以下几个方面入手，制定了有效可行的水土流失防治措施。

4.1 节约施工用地

临时用地遵循“少占土地、不大兴土木”的原则，承包人项目经理部驻地根据条件租赁当地闲置的民房进行生活办公，拌合站、钢筋加工厂等用地利用原有旧址，部分自建的项目经理部、拌合站、钢筋加工厂打包出售给当地居民，项目建成后不拆除，继续利用服务于地方。预制梁场用地全部选用路基路段，避免多占用线外用地。施工便道和地方道路做好衔接，最大限度利用地方既有道路临时施工便道，便道与村道、地方改路永临结合工程段尽量一次修建。

4.2 合理消纳弃方

结合沿线路段的地形和土石方调运情况，采用“就近开挖利用与就地消化处理”的原则合理消纳弃方。对全线高填方山间沟谷侧的位置设置填平区，减少涵洞规模以及消纳部分弃土数量，填平区完成后做好排水及绿化后还地于村民，增加耕地。高陡路基特别是高陡坡脚为鱼塘、软基路段等段落，合理采取反压护道（图1）、超宽填筑的措施进行加固，在消纳弃方的同时也保证了高陡路堤的稳定性，设置反压护道典型断面图如图1 所示，超宽填筑典型断面图如图2 所示。有效利用互通式立交之间的空地进行弃方，并在主体工程建设的同时一并对其进行整平、防护及绿化。

图1 设置反压护道

图2 路基超宽填筑

4.3 合理选址弃土

由于全线弃方量巨大，在最大化消纳弃方后仍需设置弃土场进行消纳，本项目弃土场多选址于荒沟和山坳内等低洼路段，周边汇水面积少，场地不涉及水源保护区、河道、湖泊管理范围以及不良地质区等，周边无公共设施、工业企业、居民点等，弃土场严格分层填筑碾压，压实度不小于90%，弃土高度大于8m 分级填筑，坡率不陡于1∶1.5，每级设置边坡平台，弃土场四周设截排水沟，完善排水，弃土完成后平整好场地，并及时绿化或复垦，坡脚设置挡墙，确保弃土场整体稳定，弃土场防护典型防护断面图如图3所示。

图3 弃土场防护典型防护断面

4.4 施工过程做好防治

本项目在分析山区高速公路建设过程中各施工工序工程特点的基础上，对易造成水土流失的各环节布置防治措施。汇水面较大的路堑边坡开挖前施工好截水沟，避免大开大挖，开挖后紧跟防护工程、排水工程、绿化工程，缩短坡面暴露时间，减少降雨对坡面的冲刷，确保坡面稳定，排水顺畅。路堤施工过程中填筑需形成路拱，确保留有横坡排水，每隔一段距离设临时急流槽，坡脚排水接顺地方水系，避免水流冲刷坡面。桥梁桩基施工设置泥浆池的泥浆禁止排向附近水系，泥浆废水集中沉淀后外运填埋场处置，桥面完善排水，集中排放，并与地方水系顺接，避免漫排。隧道洞口避免大开大挖，短隧道采取“单端出洞”，最大程度保护洞口原生态植被，边仰坡及时完善防护及截排水系统。

4.5 施工完成后做好恢复

本着“施工过程做好防治，施工完成做好恢复”的原则，在各工点施工完成后就水土流失风险点做好排查，排查完成后及时进行恢复。路基桥梁等主体工程施工完成后形成的迎面坡、桥下边坡、桥下空间常常成为绿化工程的盲点，施工完成后进行逐一排查，及时防护绿化，减少水土流失。施工便道、三集中场地、填平区、取弃土场等临时用地使用完成后拆除硬化的地面，平整覆土，恢复初始地表植被并交还地方。

5 水土流失防治效果

广东梅平高速公路项目在充分分析了山区高速公路水土流失产生原因和影响的基础上，结合项目具体特点，制定了针对性的防治措施，并取得了良好的效果。

①通过三集中场地租赁地方民房、施工便道利用原有地方道路以及主线建设预制梁场等方式共减少临时用地约21.5 万m2，全线共设置填平区、反压护道、超宽填筑等措施合理消纳弃方约180万m3，最大化做到填挖土石方平衡，弃土量由原设计的365 万m3减至185 万m3，弃土场占地面积由原设计的29.6 万m2减少至13.7万m2，项目建设有效减少临时及永久性用地共约37.4万m2，填平区完善后如图4所示。

图4 填平区绿化排水完善

②弃土场选址因地制宜，碾压密实，防护稳固，截排水完善，弃渣完成后绿化及时。路堑边坡开挖前截排水完善，边坡开挖一级、防护一级、绿化一级，路堤边坡填筑过程中临时排水顺畅，完成后完善永久排水，确保排水顺畅。工程完工且临时工程拆除后应进行全面排查整治，对裸露土体进行有效防护、完善排水，最大化进行复垦，不能复垦的地方进行植被恢复。临时便道拆除后复绿及弃土场完善后如图5所示。

图5 临时便道复绿，弃土场稳固

6 结语

山区高速公路由于其建设周期较长，且土石方量巨大，修建过程中极易造成水土流失，对周边环境造成不可避免的威胁，造成不良的社会影响。作为项目管理者，则需在项目建设前结合项目特点及实际情况，分析可能存在的水土流失类型，有针对性地制定相关防治措施。广东梅平高速公路在分析常见的山区高速公路路堑边坡、路堤边坡、桥涵隧工程、取弃土场、临时用地等工程水土流失的表现形式和水土流失造成的影响后，有针对性地制定了“最小扰动，最快支护，合理防护，及时恢复”水土流失防治的“十六字方针”，并在水土流失防治过程中取得了良好的效果。