高速公路水土保持方案編制技術探討
——以太原二環高速公路東環段為例

張 凱

（山西省交通科學研究院，山西 太原 030006）

高速公路是國家重要的基礎設施之一，它的建設對于緩解客貨運矛盾、加強區域間溝通、促進社會經濟發展具有十分重要的作用。但是，高速公路屬于線性工程，具有路線長、地表擾動面積大、土石方挖填量大等特點，在施工過程中，改變地表形態，破壞地表植被和土壤結構，遇降雨易形成水土流失[1-3]。為保護和合理利用水土資源，改善生態環境，防治工程建設引起的新增水土流失，根據《中華人民共和國水土保持法》、《開發建設項目水土保持方案管理辦法》等有關法律法規的要求，需編制高速公路項目水土保持方案。

1 項目概況及項目區概況

1.1 項目概況

太原二環高速公路東環段位于太原市陽曲縣、晉中市壽陽縣和晉中市榆次區境內，設計技術標準為雙向六車道，路面寬33.5 m，設計時速為100 km/h，路線全長32.32 km，設特大橋1座，大橋15座，中橋5座，小橋2座，涵洞77道和其他附屬設施。全線路基工程土石方總量 1 859.81萬 m3，需借方19.28萬m3，棄方307.67萬m3，設置取土場1處，棄渣場15處。全線高速公路占用土地380.76 hm2，其中永久用地271.42 hm2，臨時占地109.34 hm2。

1.2 項目區概況

項目區屬于暖溫帶大陸性季風氣候，年平均降水量445 mm，主要集中在7—9月；沿線地形起伏較大，南北向沖溝發育，地貌類型屬于土石山區和黃土丘陵階地區；路線范圍內主要河流為澗河；土壤類型以褐土和草甸土為主，其中褐土主要為淡褐土性土和淡褐土，草甸土主要為淺色草甸土和鹽化淺色草甸土；沿線植被以灌草叢和人工植被為主，主要樹種有松樹、楊樹、柳樹及果樹，林草覆蓋率為25%；高速公路沿線土地利用類型以林地、耕地和草地為主。

2 高速公路項目水土流失影響因素

要想使水保方案突出重點，有針對性，就必須了解工程的組成和對水土流失的影響因素。太原二環高速公路東環段由路基工程、橋梁工程、交叉工程、取土場、棄渣場、施工便道等組成，容易誘發水土流失的環節主要有路基填筑、開挖，橋梁基礎施工、取土場開挖、棄渣場堆棄廢渣、施工便道修建等。

2.1 路基工程

高速公路路基工程土方挖填量大，引起水土流失也較為嚴重。尤其在填方路段，路基填料未經壓實，遇降水易形成雨滴擊濺侵蝕，進而在地表徑流的作用下形成細溝侵蝕或面蝕；在挖方路段，由于路基上邊坡的開挖而形成大量裸露的土質坡面，在降雨的作用下形成的地表徑流對路基坡面造成沖刷，產生細溝侵蝕或面積，嚴重時會造成坍塌或滑坡等地質災害。

2.2 橋梁工程

橋梁工程水土流失主要發生在橋臺及樁基礎施工過程中，由于地表植被和土壤結構遭到破壞，土壤抗蝕力下降，遇降水易形成水土流失，同時基礎施工會產生泥漿和鉆渣，若臨時堆棄不進行防護，也會產生新的水土流失。

2.3 取土

在取土過程中，不可避免地改變原局部地形，破壞原地表植被，造成底層土壤裸露，土壤抗蝕力下降，若無植被恢復和排水措施，在降雨侵蝕力的作用下，將會產生大量的水土流失。

2.4 棄渣

高速公路棄渣以土石混合體為主，一般堆棄于附近溝道內，渣體堆置松散，結構性差，孔隙率大，且堆放溝道上游匯水面積較大，若無合理的攔擋、排水等工程措施和坡面植被防護措施，遇強降雨產生地表徑流，易形成水土流失，甚至產生護坡、泥石流等地質災害。

2.5 施工便道

施工便道施工工藝與路基工程類似，主要影響因素是路基填筑和開挖，但施工便道往往數量大，且在施工中容易被忽視，缺少防護措施，容易產生較大的水土流失。

3 水土流失防治責任范圍及防治分區

3.1 防治責任范圍

防治責任范圍是指工程建設行為可能造成水土流失的區域，也是必須采取有效措施進行方案會的區域，根據《開發建設項目水土保持技術規范》（GB 50433—2008）的規定，水土流失防治責任包括項目建設區和直接影響區。項目建設區按工程永久占地計，直接影響區可按《開發建設項目水土保持技術規范》中確定，也可參考《水利水電水土保持技術規范》中附錄E來確定。

太原二環高速公路東環段建設區占地380.76 hm2，其中永久用地271.42 hm2，臨時占地109.34 hm2。經計算，高速公路水土流失防治責任范圍面積為486.42 hm2，其中項目建設區380.76 hm2，直接影響區105.66 hm2。

3.2 防治分區

防治分區一般按地形地貌、土壤侵蝕分區劃分一級分區，同時根據工程組成劃分二級分區，直接影響區不單獨劃分防治分區。

太原二環高速公路東環段全線屬于黃土丘陵溝壑區，根據高速公路工程布局與施工特點，可劃分為Ⅰ區（路基工程防治區）、Ⅱ區（橋梁工程防治區）、Ⅲ區（交叉工程防治區）、Ⅳ區（沿線設施防治區）、Ⅴ區（施工生產生活防治區）、Ⅵ區（施工便道防治區）、Ⅶ區（取土場防治區）、Ⅷ區（棄渣場防治區）等8個主要分區。

4 水土流失防治目標及防治措施

4.1 防治目標

防治目標應根據項目所在區域的水土流失防治分區及沿線生態情況確定。

根據《開發建設項目水土流失防治標準》（GB50434—2008），太原二環高速公路東環段水土流失防治標準執行建設類三級標準（表1）。

表1 水土流失防治目標

4.2 防治措施

根據高速公路分區和施工特點，按照水土保持分區分別進行水土保持措施布設，因地制宜、因害設防、防治結合、全面布局、科學配置，減少原地貌和植被的破壞面積，設置臨時性防護措施，減少施工過程中造成的人為擾動，注重與周邊景觀相協調。

4.2.1 路基工程防治區

路基工程主體設計中已有護坡、排水、植被恢復等水土保持措施，通過分析評價，可界定為水土保持措施的，直接納入水土保持方案中的措施體系，主體設計中缺少的，水土保持方案將補充臨時防護措施，主要包括路基裸露邊坡的臨時苫蓋措施和高填深挖路段邊坡的臨時攔擋措施。

4.2.2 橋梁工程防治區

橋梁工程施工結束后，應及時清運建筑垃圾，對場地進行平整，水土保持方案將補充施工結束后的土地整治措施和擾動施工區域的植被恢復措施。

4.2.3 交叉工程防治區

交叉工程主體設計中已有護坡、排水和綠化等水土保持措施，水土保持方案將補充臨時防護措施，主要包括裸露邊坡的臨時苫蓋措施和剝離表土臨時堆置時的臨時攔擋和苫蓋措施。

4.2.4 沿線設施防治區

沿線設施主要是指高速公路服務區、收費站等設施，主體設計中已有排水、護坡和綠化等水土保持措施，水土保持方案將補充剝離表土的臨時防護措施，主要為裝土編織袋的臨時攔擋措施和彩條布的臨時苫蓋措施。

4.2.5 施工生產生活防治區

高速公路施工生產生活區主要包括施工營地、施工用地、拌合站和橋梁預制場等場地，這些場地均為臨時占地，在施工結束后應恢復為原土地利用類型。水土保持方案設計了工程措施、植被措施和臨時措施3項措施。工程措施中包括表土剝離措施，即對臨時占地原始表土層進行剝離，并臨時堆放，作為后期綠化覆土和復耕覆土；土地整治措施，即在施工結束后將擾動地表進行平整、覆土。植被措施是在施工結束后，對原地貌為草地的臨時占地進行灌草結合的方式綠化。臨時措施主要包括表土剝離臨時堆放的臨時攔擋和苫蓋措施，施工場地周邊的臨時土質排水溝。

4.2.6 施工便道防治區

水土保持方案在施工便道防治區設計了工程措施、植被措施和臨時措施3項措施。其中工程措施主要為占用耕地和林地的表土剝離和施工結束后的土地整治措施；植被措施為原土地利用類型為林地的臨時占地在施工結束后，采用喬灌草相結合的方式進行植被恢復；臨時措施包括施工便道兩側的臨時土質排水溝和施工便道邊坡的臨時防護措施。

4.2.7 取土場防治區

水土保持方案在取土場防治區設計了工程措施和植被措施兩項措施。其中工程措施為取土場周邊及平臺的截排水溝，截水溝水流進入溝道時的消能護坦，以及施工結束后的土地整治措施；植物措施主要是在取土場底部采用喬灌草相結合的方式進行植被恢復，在取土場邊坡采用灌草相結合的方式進行綠化。

4.2.8 棄渣場防治區

水土保持方案對于棄渣場的一般設計主要為工程措施和植物措施兩項措施。工程措施中設計了周邊截水溝和平臺排水溝，主要計算參數包括洪峰流量、徑流系數、1小時暴雨量、匯水面積等；設計了擋渣墻尺寸，并進行了擋渣墻抗滑穩定安全系數、抗傾覆穩定安全系數和地基承載力3項指標的驗算，同時設計了表土剝離措施和施工結束后的土地整治措施。植物措施主要包括棄渣場頂面的喬灌草綠化和棄渣場平臺與邊坡的灌草綠化。

5 結語

高速公路快速發展的同時也帶來了一系列生態環境問題，其中水土流失問題已引起了社會各界的廣泛關注。編制科學、合理、可行的水土保持方案是高速公路水土保持工作的重要前提，也是落實我國水土保持法的重要舉措[4]。通過水土保持方案的實施，可以減少或避免因人為因素造成的水土流失，改善周邊區域的生態環境，防止新的生態破壞，對于實現高速公路建設與自然和諧發展具有十分重要的意義[5]。