地下综合管廊建设工程水土保持方案

闫宇佳 李胜东 张琦堃 秦福生

（1．中山市水务局，广东 中山 528400；2．长江三峡技术经济发展有限公司，北京 100038；3．华北水利水电大学，河南 郑州 450046）

随着全国城市发展脚步的逐步加快，国家不断将城市基础设施建设焦点转移至地下，国务院常务会议也多次部署推进城市地下综合管廊建设[1]。国内很多学者和研究人员对地下综合管廊建设工程施工过程的问题进行研究，利用计算模型分析管廊主体结构技术也趋于成熟。地下综合管廊建设工程在施工过程中会破坏土壤结构、毁坏植被，导致水土流失，同时由于工程的特殊性，水土流失在不同时段也呈面状、线状和点状结合分布，增加了水土保持工作难度[2]。该文针对地下综合管廊建设工程施工造成的水土流失现象，从工程水土保持措施总体布局方面，提出水土流失防治措施体系，为水土保持相关从业人员提供借鉴。

1 项目概况

项目主要由路基工程、隧道工程、桥梁工程、绿化工程、综合管廊工程组成。扩建路段5.21km，新建路段3.10km。路线共设2座桥梁，1号路立交隧道3处、主线隧道3处、被交路隧道1处、小车通道3处、人行及掉头通道12处，综合管廊8.3km，新建完全互通立交4座、部分互通立交6处、平面交叉10处和人行及小客车调头交叉4处，景观绿化22.14hm2。根据主体工程设计资料和项目区土地利用现状统计，工程总占地162.68hm2，其中永久占地 102.44hm2，临时占地60.24 hm2。占地类型为交通运输用地、水域及水利设施用地、住宅用地、草地、其他土地，统计情况见表1。

表1 项目占地统计表（单位：hm2）

2 项目水土流失量预测

2.1 预测单元

水土流失预测范围为项目建设区。该项目建设区地形地貌、气象、土壤等自然条件相同，根据施工扰动特点及施工阶段划分预测区域。施工期，路基工程区、隧道工程区、综合管廊工程区、综合管廊控制中线和弃渣场区为全面扰动，预测范围为扰动地表范围；桥梁工程区有一部分投影在河涌内，预测范围为扣除投影在河涌的部分；已建施工营区地表已硬化，水土流失较小，不纳入施工期预测范围，将待建的施工营区纳入预测范围。自然恢复期水土流失主要来自于绿化区域，见表2。该工程预测范围内各预测单元的预测时段见表3。

表2 各分区水土流失预测范围（单位：hm2）

2.2 施工期及自然恢复期侵蚀模数确定

2.2.1 施工期土壤侵蚀模数值确定

该项目主要采用类比法确定项目施工期的土壤侵蚀模数，对已建的类比工程与该项目特性、施工工艺、地区气候条件、地形地貌、土壤植被、水土保持状况等进行对比根据工程降雨侵蚀因子、地表组成物质（土壤、植被等）、施工工艺等影响水土流失的因素的相似性，经筛选采用由东莞市水利勘测设计院有限公司监测的“紫洞西一路（堤江路～禅港西路）路基工程”作为类比工程，工程于2017年5月开工建设，2018年9月完工，总工期17个月。类比项目位于佛山市禅城区南庄镇绿岛湖智能产业园内，路线起于堤江路附近，终于禅港西路，全长0.583km。主要建设内容包括新建道路0.583km，配套建设交通、管线、排水、给水和绿化等工程。施工期间及自然恢复期，监测单位先后多次对该工程建设区采用调查监测法、影像对比监测法、巡查法等方法进行水土保持监测，2018年12月水土保持监测工作结束，并编制完成了《紫洞西一路（堤江路～禅港西路）路基工程水土保持监测总结报告》。类比工程施工期土壤侵蚀模数见表4。

2.2.2 自然恢复期土壤侵蚀模数值确定

自然恢复期，由于施工活动的结束，且主体工程采取了喷播植草护坡、骨架植草防护、沿线绿化和临时占地植被恢复等水土保持措施，以及施工后的路面硬化、排水系统的完善等，对防治挖筑路面、道路边坡和临时占地等的水土流失逐步发挥其作用，自然恢复期前期土壤侵蚀模数较大，后期逐渐降至背景值以下，整个自然恢复期的土壤侵蚀模数高于背景值，通过类比已建工程自然恢复期的监测数据，该方案自然恢复期的土壤侵蚀模数为800 t/(km2·a）。

2.3 土壤流失预测方法

通过对在建项目实地调查或观测，经必要修正后，得出预测单元和时段的土壤侵蚀模数，采用以下公式计算土壤流失量。

2.3.1 土壤流失总量预测

土壤流失总量预测如公式（1）所示。

式中：W为扰动地表土壤流失量，t；i为预测单元（1，2，3，…，n）；k为预测时段，1，2，3指施工准备期、施工期和试运行期；Fi为第i个预测单元的面积，km2；Mik为扰动后不同预测单元不同时段的土壤侵蚀模数，t/（km2·a）；Tik为预测时段（扰动时段），a。

2.3.2 新增土壤流失量预测

根据扰动原地貌面积、扰动原地貌前后土壤侵蚀模数的变化，弃土（渣）堆放部位和数量，运用公式（2）和公式（3）计算新增水土流失量。

式中：△W为扰动地表新增水土流失量，t；Mi0为扰动前不同预测单元土壤侵蚀模数，t/（km2·a）；△Mik为不同单元各时段新增土壤侵蚀模数，t/（km2·a）；其余参数意义同前。

2.4 可能造成的土壤流失量预测

据以上确定的预测时段、预测分区及预测方法，对该项目的防治分区进行水土流失量的预测。该工程建设引起的水土流失总量为34794t，其中原地貌水土流失量2465t，新增水土流失量32329t。水土流失量预测结果见表5。由表5可知，该工程施工建设造成的新增水土流失量为32329t，主要流失时段为施工期；路基工程区、弃渣场区为主要水土流失区域。

表5 水土流失量预测统计表

3 水土流失影响因素分析

3.1 项目建设对水土流失的影响

3.1.1 自然环境对项目建设的水土流失影响

该项目位于珠江三角洲平原，区内地势平坦、开阔，境内河流纵横，水网交错，属南亚热带海洋性季风气候，雨量充沛，气候温暖潮湿。多年平均降雨量为1894mm，雨季为4月～9月，降雨量占全年的80%左右。地带性植被为亚热带常绿阔叶林，区内林草植被丰富。道路周围分布有翠亨规划馆、临海工业园、广东易山重工等单位。

区内地势平坦，可减少地面径流携带工程建设产生的泥沙流入配套的市政管网；区内降雨量大，雨季长，使工程施工无法避免的要经过雨季，如不在雨季做好相应的水土保持措施，可能增大工程的水土流失量；施工场地周围有较多的单位和厂房，场地周边有较多人为活动影响，施工期间做好施工围蔽，将项目建设区与周围环境分隔开，以减少过多的人为活动将项目建设产生的泥沙带到周围的环境中。

3.1.2 工程施工特点对项目建设的水土流失影响

填方路基采取逐层填筑、分层压实的方法进行机械化施工作业，既有利于保持路基的稳定性，又减少了土方松散堆置形成的水土流失。部分条件局限路段需要维持施工期间的交通通行和大型机械施工便道，综合考虑岩土工程设计方案，可采用拉伸钢板桩等基坑支护形式，缩小开挖范围对路面的侵占。可减少施工扰动范围，从而减小施工引起的水土流失。

3.2 扰动地表和损坏植被面积

根据工程设计图纸和相关技术资料，并结合野外实地查勘，对施工过程中开挖、占压土地及破坏林草植被等面积进行测算统计。该工程项目建设总占地面积为162.28hm2，扰动地表面积主要是由于隧道开挖、路基开挖和回填、综合管廊开挖、桥梁桩基施工、综合管廊控制中心开挖和回填、弃渣场堆渣等造成的，则初步估算工程建设过程中共扰动地表面积162.68hm2，破坏植被面积27.90hm2。扰动地表及损坏植被面积统计见表6。

表6 扰动地表及损坏植被面积统计表（单位：hm2）

4 水土流失防治措

4.1 水土流失防治措施布设原则

项目建设区以持续生态保护为建设目标，保护现有生产、生态用地格局为主要出发点，促进经济社会与人居环境资源的持续协调快速发展。遵守中华人民共和国水土保持等法律法规、践行“两山理论”以及国家有关环境保护总体的要求的原则。

结合该项目工程所在地实际地形条件状况和与该工程项目及所在城市建设用地区内的水土流失与综合治理技术现状，因地制宜、分类设防，防治综合措施有效结合设计规划布局，尽力地减少对生态破坏，充分注重生态资源恢复的保护。借鉴并学习国内外有关领域先进工程防护与技术研究成果，尊重并保护好自然，协调利用社会环境与自然环境景观资源，通过把工程措施、植物措施、临时绿化环境措施这三者加以合理适当地科学配置、形成一种绿化综合管理工程与防护工程生态体系框架结构。

4.2 水土流失防治措施布局

水土保持生态保护体系框架图如图1所示。在总体布局方案中应采取节省投资、提高经济效益以及可操作性强的生态保护措施，减少由于水土流失而破坏生态环境。

新增生态保护措施，应将工程措施与临时措施相结合，“点、线、面”协同布局，形成完整的生态防护体系。因地制宜，建立分区防治措施体系：在隧道、桥梁、施工营区、临时堆土场等“点”状位置，以临时排水沉沙、苫盖和拦挡措施为主；在道路等“线”状位置，以工程措施为主，结合临时措施和植物措施，使道路沿线的水土流失得到有效控制；在整个施工作业“面”上应以工程和临时措施为主，结合植物措施，合理利用土地资源，改善施工扰动区域的生态环境，通过建立综合的防治措施体系控制水土流失。

4.3 水土保持措施布设方案

水土措施总体布局应按照系统工程原理，处理好局部与整体、单项与综合、眼前与长远的关系，争取以投资省、效益好、可操作性强的水土流失防治措施，有效地控制水土流失防治责任范围内的水土流失。水土保持措施布设方案包括以下7点：1）路基工程区在填土高度大于3m的填土路基边坡坡脚设临时袋装土拦挡。在路基两侧临时排水沟排水出口处设临时砖砌沉沙池。2）桥梁工程区在桥头锥坡坡脚设临时袋装土拦挡，在陆域桥梁下部施工扰动裸露挖填土边坡设置彩条布苫盖。3）隧道工程区在隧道基坑开挖前，在冠梁外两边0.5m外沿基坑顶两侧设置临时排水沟，沿临时排水沟设置集水井。在临时排水沟排水出口处设临时临时沉沙池；在隧道开挖边坡设彩条布苫盖。4）综合管廊工程区沿基坑顶边线设临时截排水沟，沿临时排水沟设置集水井。在综合管廊施工结束后，对该段临时占地区域进行全面整地并撒播草籽绿化。5）综合管廊控制中心在临时排水沟排水出口处设临时临时砖砌沉沙池，施工结束后在本区周边裸露地面布设景观绿化。6）施工营区的临时排水沟排水出口处设临时砖砌沉砂池。施工营区拆除后，对施工营区扰动地表进行全面整地并撒播草籽（马尼拉草籽）绿化。7）弃渣场区弃渣期间，在弃渣场东侧边界的临时排水沟排水出口处设临时沉砂池；在弃渣场西侧边界未设临时排水沟的一侧设砖砌拦挡。弃渣场弃土完毕后，对弃渣场地块进行全面整地和撒播草籽（马尼拉草籽）绿化。

5 结语

在社会不断发展过程中，生产建设项目生态保护工作面临机遇和挑战。综合管廊建设可满足城市快速发展对各种市政管线集约化建设要求，提升地区基础设施的现代化水平，实现绿色可持续发展。从环境保护的角度出发，生态保护工作需要以先进技术和严格的监督管理工作为基础，不断优化水土保持措施，解决我国水土流失生态问题。