跨座式單軌交通項(xiàng)目水土流失防治措施體系研究——以蕪湖市城市軌道交通1號(hào)線為例

高二鵬，孫 濤，劉登峰，楊 健

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100055)

單軌交通是一種讓列車在高架的專用軌道上行駛的交通系統(tǒng)，不受地面交通堵塞的影響，可以安全正點(diǎn)地運(yùn)行，既有效利用了城市的空間，又不影響地面的綠化[1]。跨座式單軌交通為單軌交通的一種形式，車輛采用橡膠車輪跨行于梁軌合一的軌道梁上，車輛除走行輪外，在轉(zhuǎn)向架的兩側(cè)尚有導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪，夾行于軌道梁的兩側(cè)，保證車輛沿軌道安全平穩(wěn)行駛。1952年，瑞典工業(yè)家在德國(guó)科隆進(jìn)行了首次現(xiàn)代單軌交通試驗(yàn)，幾年后試驗(yàn)取得成果，為現(xiàn)代單軌交通的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)[2]。1957年12月，日本首條單軌交通在東京上野動(dòng)物園誕生；其后，通過開發(fā)研制，城市單軌交通在日本其他城市得到大力推廣和建設(shè)。2004年6月，重慶軌道交通二號(hào)線成為中國(guó)第一條引進(jìn)世界先進(jìn)技術(shù)的單軌交通線；2007年4月，重慶市交通3號(hào)線的建設(shè)首次實(shí)現(xiàn)了跨座式單軌車輛的國(guó)產(chǎn)化。

跨座式單軌交通系統(tǒng)具有環(huán)保性能優(yōu)異、景觀效果良好、地形地貌適應(yīng)能力強(qiáng)、建設(shè)周期短、投資低等優(yōu)點(diǎn)[3]。隨著我國(guó)“十三五”城市軌道交通建設(shè)的穩(wěn)步推進(jìn)，未來越來越多的城市在軌道交通規(guī)劃階段將有意引入跨座式單軌交通作為緩解城市道路擁堵、發(fā)展綠色交通的首選出行方式，跨座式單軌交通將迎來發(fā)展的黃金期。

目前，我國(guó)對(duì)生態(tài)環(huán)境的重視程度前所未有，城市水土保持問題也得到全社會(huì)廣泛關(guān)注。城市軌道交通作為大中型線性生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目，主要沿城市建成區(qū)交通干道建設(shè)，在其建設(shè)過程中將產(chǎn)生大量取土和棄土，加之大規(guī)模擾動(dòng)地表，破壞道路綠化帶，切割城市景觀，對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響和破壞不容忽視。在最大限度地降低水土流失危害的前提下，如何提出一種生態(tài)友好型軌道交通解決方案是未來軌道交通建設(shè)者應(yīng)思考的問題。本研究以跨座式單軌交通制式為對(duì)象，按照國(guó)家水土保持法律法規(guī)及行業(yè)規(guī)范，借鑒重慶跨座式單軌的成功經(jīng)驗(yàn)，以蕪湖市城市軌道交通1號(hào)線為例，提出跨座式單軌交通水土流失防治措施體系。

項(xiàng)目區(qū)主要地貌類型為長(zhǎng)江中下游沖積平原，屬北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫16.4℃，年均降水量1 184.8 mm，降水年內(nèi)分布不均，汛期5—9月的降水量占全年降水量的60%，年均蒸發(fā)量1 247.1 mm，年均風(fēng)速2.9 m/s，最大凍土深9 cm。項(xiàng)目區(qū)土壤類型主要為棕壤土，表土厚20～30 cm，植被區(qū)劃屬亞熱帶常綠闊葉林區(qū)，林草植被覆蓋率30.38%。侵蝕類型以水力侵蝕為主，侵蝕強(qiáng)度為微度，水土流失背景值為260 t/(km2·a)。

1 工程概況

1.1 跨座式單軌交通項(xiàng)目組成

蕪湖跨座式單軌交通主要項(xiàng)目分區(qū)包括車站區(qū)、區(qū)間線路區(qū)、車輛綜合基地區(qū)、主變電所區(qū)、取土場(chǎng)區(qū)、棄土(渣)場(chǎng)區(qū)和施工生產(chǎn)生活區(qū)。

(1)車站區(qū)設(shè)25座高架站，由站廳、站臺(tái)、設(shè)備用房、管理用房、人行通道(天橋)、電梯、地面出入口等部分組成。采用鋼混結(jié)構(gòu)體系、框架結(jié)構(gòu)形式，墩柱采用鋼混組合獨(dú)柱結(jié)構(gòu)，矩形斷面，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁基斷面為矩形，柱腳采用埋入式。

(2)區(qū)間線路區(qū)分高架段和地下段，下穿商合杭客專為地下線，其中過渡段為U形槽形式，長(zhǎng)0.32 km，地下段0.09 km；其余地段均為高架線，長(zhǎng)30.11 km，主要沿既有市政道路建設(shè)。

(3)車輛綜合基地區(qū)分車輛段和停車場(chǎng)，車輛段設(shè)有檢修庫(kù)、工程車庫(kù)等生產(chǎn)用房，以及綜合維修中心、物資庫(kù)等輔助生產(chǎn)用房，食堂、辦公樓等生活辦公用房；停車場(chǎng)負(fù)責(zé)配屬車輛的停放、列檢等日常維護(hù)運(yùn)用作業(yè)，以及配屬列車的乘務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)與停車場(chǎng)的行政和技術(shù)管理工作。

(4)主變電所區(qū)為永久占地區(qū)，主要為支撐跨座式交通電力供給和接引入網(wǎng)而修建。

(5)取土場(chǎng)區(qū)為臨時(shí)用地區(qū)。

(6)棄土(渣)場(chǎng)區(qū)亦為臨時(shí)用地區(qū)，主要為橋梁樁基礎(chǔ)、車輛基地地基換填及地下段棄土提供去處。因城市軌道交通多分布在城市建成區(qū)內(nèi)，棄渣也可以考慮清運(yùn)至城市建筑垃圾消納場(chǎng)統(tǒng)一處理。

(7)施工生產(chǎn)生活區(qū)主要包括高架站、區(qū)間線路施工生產(chǎn)生活區(qū)，軌道梁生產(chǎn)基地和設(shè)備存放基地，施工場(chǎng)地主要布設(shè)在車站下方及周邊；車站周圍的拆遷空地和公共設(shè)施用地，橋下、橋頭、橋尾等區(qū)域，用于存放材料和施工開挖土方，部分利用為施工營(yíng)地。

1.2 工程占地及動(dòng)用土石方量

蕪湖市城市軌道交通1號(hào)線總占地131.81 hm2，其中永久占地50.93 hm2、臨時(shí)占地80.88 hm2，從占地類型分析，旱地35.47 hm2、林地5.85 hm2、草地10.74 hm2、商服用地2.42 hm2、工礦倉(cāng)儲(chǔ)用地21.85 hm2、住宅用地8.41 hm2、交通運(yùn)輸用地43.82 hm2、水域及水利設(shè)施用地1.33 hm2、其他土地1.92 hm2，主要占地類型為交通運(yùn)輸用地、旱地，分別占總面積的33.25%、26.91%。

根據(jù)主體工程設(shè)計(jì)資料并經(jīng)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，工程土石方挖填總量242.70萬m3，棄方13.55萬m3(其中12.75萬m3堆放于蕪湖市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)建筑垃圾消納場(chǎng)，0.80萬m3就地平整)。

2 水土流失防治措施體系

為有效防治本工程建設(shè)新增水土流失，針對(duì)工程布局、水土流失分布，對(duì)工程水土流失防治措施進(jìn)行統(tǒng)籌安排，通過分析工程建設(shè)過程中水土流失特點(diǎn)和危害程度，采取治理與防護(hù)相結(jié)合、永久與臨時(shí)措施相結(jié)合，因地制宜布設(shè)各類水土保持措施，形成完整的水土流失綜合防治體系，進(jìn)行全過程、全時(shí)段、有針對(duì)性的防護(hù)。水土流失防治措施體系見表1。

表1 蕪湖市城市軌道交通1號(hào)線水土流失防治措施體系

2.1 工程措施

(1)場(chǎng)地截排水及雨水口。車輛場(chǎng)內(nèi)采用排水管、溝和縱、橫向排水槽相結(jié)合的排水系統(tǒng)。縱、橫向排水設(shè)施相互結(jié)合，合理布置，使排水路徑短而順直，通過重力自流方式排泄。咽喉區(qū)股道間及兩側(cè)采用縱、橫向蓋板排水槽，庫(kù)區(qū)及道路采用混凝土排水管，其余周邊地段采用排水溝，末端順接雨水口。咽喉區(qū)利用路基面橫坡匯集地表水引入縱橫向排水槽，而后通過排水溝、排水管、雨水口排出路基外。

(2)進(jìn)出線拱形骨架護(hù)坡。車輛段場(chǎng)坪標(biāo)高參考周邊既有公路、鐵路高程，并綜合考慮場(chǎng)區(qū)排水、土石方工程等因素來確定。根據(jù)已有資料推算，段址范圍內(nèi)100年一遇洪水位按8.0 m設(shè)計(jì)，安全超高0.5 m，車輛段場(chǎng)坪標(biāo)高定為8.5 m。填方土質(zhì)邊坡設(shè)0.3 m厚M7.5漿砌片石拱形骨架護(hù)坡，下設(shè)0.15 m厚的砂卵礫石反濾層，坡腳設(shè)置墁石基礎(chǔ)，采用漿砌片石砌筑，骨架內(nèi)栽植紫穗槐并撒播草籽。

(3)表土剝離及回填、場(chǎng)地平整。綠化苗木多采取喬灌草結(jié)合搭配方式，苗木移栽需土量較大，故施工前先進(jìn)行表土剝離并將其集中堆放，施工后期進(jìn)行場(chǎng)地平整，場(chǎng)地平整后進(jìn)行表土回填，以備后期植被綠化使用。

2.2 植物措施

軌道交通穿越蕪湖市中心建成區(qū)，園林綠化標(biāo)準(zhǔn)極高。苗木搭配應(yīng)體現(xiàn)蕪湖市城市整體風(fēng)貌，并與周邊景觀相協(xié)調(diào)。植物措施布設(shè)原則以景觀綠化為主，防治水土流失為輔，以城市本土樹種為依托，烘托城市文化主題及對(duì)外形象，體現(xiàn)“綠色交通、低碳出行”的理念。蕪湖市屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，年均降水量豐富，適合常綠喬木及觀賞植物生長(zhǎng)，成活率高，后期撫育成本低。

(1)園林綠化。本工程高架車站扶梯及進(jìn)站口、區(qū)間軌道梁多穿越居住區(qū)及商業(yè)服務(wù)區(qū)，園林綠化應(yīng)以色彩搭配，放松身心，增加視覺美感，減少視覺疲勞的原則考慮。經(jīng)項(xiàng)目組實(shí)地踏勘及查詢蕪湖園林志，喬木選擇常綠行道樹，備選植物有廣玉蘭、水杉、香樟、馬尾松、臭椿、欒樹、大葉女貞、鵝掌楸、圓柏等，以上樹種不僅造型美觀，同時(shí)還具備抗煙塵、抗二氧化硫、涵養(yǎng)水源、固土防沙等特性；灌木選擇具有色彩鮮艷、點(diǎn)綴綠化效果佳且抗異性強(qiáng)等特點(diǎn)的種類，備選植物種有南天竹、桂花、爬山虎、金邊黃楊、月季、金葉女貞、紫穗槐、紫葉小檗；草種選擇耐旱、耐踐踏、能改良土壤且對(duì)土壤要求不高的種類，備選植物種有紫花苜蓿、百喜草、狗牙根、香根草、結(jié)縷草等。

(2)橋梁墩柱立體綠化。借鑒重慶軌道交通的成功經(jīng)驗(yàn)，本工程擬在軌道橋梁墩柱基底部栽植五葉地錦，并引入軌道梁節(jié)水灌溉措施，充分收集梁下雨水，保證苗木成活率，增加植被覆蓋面積。

(3)邊坡綠化。車輛段及停車場(chǎng)高填方邊坡采取拱形骨架防護(hù)，骨架內(nèi)撒播狗牙根并栽植紫穗槐。

2.3 臨時(shí)措施

(1)臨時(shí)排水溝。為減小施工作業(yè)區(qū)周邊匯水對(duì)場(chǎng)地的影響，同時(shí)為避免場(chǎng)地內(nèi)匯水影響車站基坑基礎(chǔ)施工，在施工作業(yè)區(qū)內(nèi)設(shè)置臨時(shí)排水溝排導(dǎo)鉆孔樁泥漿。臨時(shí)排水溝采用矩形磚砌，溝壁進(jìn)行砂漿抹面，抹面厚度2 cm，排水溝凈寬30～50 cm、凈深30～50 cm，磚砌厚12 cm。

(2)泥漿沉淀池。結(jié)合同類工程經(jīng)驗(yàn)，沉沙池主要布設(shè)于場(chǎng)地進(jìn)出口處，由于場(chǎng)地可用地范圍較小，不宜布設(shè)較大沉沙池，因此選用0.25 m3磚砌矩形沉沙池，尺寸為1 m×0.5 m×0.5 m，磚砌厚12 cm。施工過程中，定期清除排水溝和沉沙池內(nèi)淤積物，保證水流通暢。

(3)洗車槽。為避免施工車輛運(yùn)土?xí)r污染周邊道路，在場(chǎng)地進(jìn)出口圍擋內(nèi)設(shè)置臨時(shí)洗車槽。洗車槽設(shè)計(jì)為4 m×2 m矩形，深50 cm，頂面距原地面15 cm，在基礎(chǔ)下方澆筑20 cm厚的C20混凝土墊層。

(4)臨時(shí)堆土場(chǎng)防護(hù)。在堆土坡腳四周采用磚砌圍護(hù)，梯形斷面，頂寬0.5 m，高1.0 m，邊坡1∶0.5。因蕪湖雨水豐沛，且施工周期較長(zhǎng)，故臨時(shí)堆土堆放時(shí)間超過1年或處在郊區(qū)的，采取撒播香根草進(jìn)行防護(hù)，撒播規(guī)格為30 kg/hm2，雨季前為撒播的最佳時(shí)節(jié)。

3 結(jié) 語

目前，城市軌道交通建設(shè)正在我國(guó)諸多城市開展。考慮到城市軌道交通多分布在大中型城市建成區(qū)內(nèi)的特殊性，其建設(shè)期間的水土流失危害更加不容忽視。根據(jù)國(guó)家水土保持法律法規(guī)及行業(yè)規(guī)范，水土保持已成為工程建設(shè)過程中的重要環(huán)節(jié)，因此在城市軌道交通建設(shè)過程中，應(yīng)注重園林綠化、施工期內(nèi)的臨時(shí)防護(hù)及運(yùn)輸過程中車輛的清潔等，同時(shí)大力發(fā)展軌道梁立體綠化，增加城市綠化面積，選擇抗逆性強(qiáng)、色彩搭配合理的植物種，不僅可以起到景觀綠化、除塵抗霾、吸附有害氣體的功效，同時(shí)對(duì)城市水土流失也能起到有效的抑制作用。