淺析江西省贛龍鐵路改擴(kuò)建工程水土流失防治措施

王 璐

（南昌市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院，江西 南昌 330009）

1 工程概況

贛州至龍巖鐵路擴(kuò)能改造工程位于江西省東南部、福建省西南部。西起江西省贛州市贛縣，東至福建省龍巖市，本項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)度271.682 km，新建正線(xiàn)全長(zhǎng)249.582 km，其中江西省范圍113.728 km，福建省范圍135.854 km。工程包含：路基、橋梁、隧道、站場(chǎng)、棄渣場(chǎng)、取土場(chǎng)、施工生產(chǎn)生活區(qū)、施工便道、拆遷共9項(xiàng)存在水土流失的建設(shè)項(xiàng)目。

工程共設(shè)置棄渣場(chǎng)89處（堆渣量1001.41萬(wàn)m3，堆渣面積152.6 hm2），取土場(chǎng)2處（取土量28.3萬(wàn)m3，取土面積12.73 hm2），工程總占地面積1277.15 hm2，其中永久占地763.46 hm2，臨時(shí)占地513.69 hm2。本工程土石方總量4589.47萬(wàn)m3，其中挖方總量為3279.35萬(wàn)m3（含表土剝離量273.41萬(wàn)m3），填方總量1310.12萬(wàn)m3（含表土回覆量273.41萬(wàn)m3），利用土方1281.82萬(wàn)m3。經(jīng)移挖作填后，借方28.3萬(wàn)m3，棄方1997.53萬(wàn)m3（其中1001.41萬(wàn)m3棄往指定棄渣場(chǎng)，996.12萬(wàn)m3被綜合利用）。

2 水土流失分析

（1）本工程屬于線(xiàn)性生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目，水土流失兼具“點(diǎn)狀”和“線(xiàn)狀”綜合表現(xiàn)特征，水土流失總量大、易集中突發(fā)、且危害嚴(yán)重。本工程水土流失多發(fā)生在建設(shè)期，重點(diǎn)是臨時(shí)堆土堆渣區(qū)和線(xiàn)路穿越區(qū)的防治。施工期間要重視保護(hù)植被，減少水土流失。

（2）隧道工程施工會(huì)產(chǎn)生大量的棄土棄渣，按照相關(guān)規(guī)定，對(duì)棄土棄渣要遵循“先攔后棄”原則。禁止亂堆亂棄渣土現(xiàn)象，要及時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)修建渣場(chǎng)擋渣墻，防止棄渣流失；強(qiáng)化雨季渣土水土流失防護(hù)措施。加強(qiáng)臨時(shí)堆放堆土渣的臨時(shí)防護(hù)措施。

（3）因設(shè)計(jì)深度所限，棄渣場(chǎng)主要為圖上初選，然后現(xiàn)場(chǎng)初步確認(rèn)，與地方各級(jí)部門(mén)對(duì)接不完善，存在協(xié)議未全部簽署，地方意見(jiàn)征求不完善等不確定因素，導(dǎo)致棄渣場(chǎng)選址不穩(wěn)定。影響棄渣場(chǎng)變更主要原因：①線(xiàn)位變化：初步設(shè)計(jì)階段線(xiàn)位的調(diào)整導(dǎo)致可研階段所選的棄渣場(chǎng)位于調(diào)整后線(xiàn)路上，因此發(fā)生棄渣場(chǎng)選址變更；②征地困難：（棄渣場(chǎng)侵占基本農(nóng)田、公益林、經(jīng)濟(jì)林等）贛瑞龍線(xiàn)在初步設(shè)計(jì)階段進(jìn)行招標(biāo)確定了施工單位，在各設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)開(kāi)展施工圖設(shè)計(jì)過(guò)程中，施工單位提前就棄渣場(chǎng)選址與地方各級(jí)部門(mén)進(jìn)行了對(duì)接，對(duì)于棄渣場(chǎng)涉及基本農(nóng)田、公益林、經(jīng)濟(jì)林等征地困難的棄渣場(chǎng)調(diào)整位置。在實(shí)際施工階段因棄渣場(chǎng)侵占基本農(nóng)田等因素調(diào)整了棄渣場(chǎng)的選址。③施工工序變化可研階段隧道掘進(jìn)方向及出渣方向在施工圖設(shè)計(jì)階段發(fā)生變化，如隧道由進(jìn)口掘進(jìn)出渣改為出口掘進(jìn)出渣，導(dǎo)致棄渣場(chǎng)選址變化；長(zhǎng)大隧道增加了斜井和橫洞工區(qū)，由此增加了斜井和橫洞棄渣場(chǎng)。本項(xiàng)目共計(jì)41處棄渣場(chǎng)需納入本次水土保持方案（棄渣場(chǎng)補(bǔ)充）堆渣量688.13萬(wàn)m3，堆渣面積92.03 hm2。占地類(lèi)型主要有林地、水田、旱地、坑塘水面、其他草地。坡地型棄渣場(chǎng)15處，溝道型棄渣場(chǎng)26處。

3 綜合防治措施

3.1 防治總體布置原則

排查已有和新變化的棄渣場(chǎng)，按照類(lèi)型和規(guī)模，依照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合鐵路工程水土流失特點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)棄渣場(chǎng)運(yùn)用工程措施，植物措施，臨時(shí)措施，形成棄土棄渣場(chǎng)綜合防治措施體系。棄渣場(chǎng)措施總體布置原則如下：棄渣前剝離表土，集中堆放，并采取裝土編織袋攔擋和密目網(wǎng)覆蓋的措施。棄渣場(chǎng)周邊設(shè)置截水溝，渣頂平臺(tái)設(shè)置橫向排水溝及縱向排水溝、順接至沉沙池內(nèi)，溝口布設(shè)擋渣墻。施工結(jié)束后進(jìn)行土地整治、回覆表土，坡面采用骨架內(nèi)植草護(hù)坡或植灌草護(hù)坡，渣頂平臺(tái)恢復(fù)植被。

3.2 工程措施

3.2.1 表土剝離、土地整治及綠化覆土

工程施工中對(duì)棄土場(chǎng)占用的耕地、林地等進(jìn)行表土剝離，耕地剝離厚度30 cm～50 cm，林地及草地剝離0～15 cm。施工后進(jìn)行土地整治并綠化覆土，覆土厚度30 m。41個(gè)新增的棄渣場(chǎng)和棄土場(chǎng)表土剝離面積共計(jì)91.36 hm2，剝離量12.19萬(wàn)m3,土地整治92.03 hm2，綠化覆土27.65萬(wàn)m3。

3.2.2 攔擋工程

（1）擋渣墻

主體工程設(shè)計(jì)擋墻采用重力式擋墻，棄渣場(chǎng)采用C25片石砼擋墻或C30混凝土擋墻護(hù)腳，塹頂平臺(tái)寬度不小于3 m；擋墻基底埋深不小于1.5 m，基底換填0.5 m的碎石墊層。擋渣墻施工時(shí)應(yīng)做好地基處理，基底承載力不小于250 kPa；為防止墻趾被水沖刷，在墻趾外5 m范圍內(nèi)用M10漿砌片石鋪砌，鋪砌厚35 cm。擋渣墻背底部設(shè)置一層30 cm砂夾卵石反濾排水層，墻體上間距1.5 m×1.5 m設(shè)置15 cm×20 cm泄水孔,見(jiàn)圖1；擋渣墻每隔10 m設(shè)置一道伸縮縫。棄渣分層厚度不大于2 m；棄渣場(chǎng)底部填筑硬質(zhì)巖渣，填筑厚度不小于2 m。棄渣擋墻20 m寬度范圍內(nèi)的棄渣應(yīng)碾壓密實(shí)；棄渣場(chǎng)基底應(yīng)進(jìn)行清除表層不少于0.5 m的軟弱土層；斜坡地段應(yīng)順坡面挖臺(tái)階，臺(tái)階寬度不小于2.0 m。

圖1擋渣墻斷面示意圖

（2）抗滑樁

對(duì)于部分重點(diǎn)棄渣場(chǎng)，主體工程設(shè)計(jì)在擋墻外側(cè)設(shè)置抗滑樁防護(hù)，一般樁長(zhǎng)為13.0 m（根據(jù)具體地質(zhì)情況，長(zhǎng)度不一）；樁身截面尺寸均為2.25 m×2.50 m，間距6 m。

圖2 抗滑樁斷面示意圖

3.2.3 骨架護(hù)坡

主體工程設(shè)計(jì)部分渣場(chǎng)邊坡采用漿砌石骨架護(hù)坡，拱形骨架采用1∶1.75～1∶2坡率，主骨架距離1.92 m，次骨架間距1.85 m，主骨架斷面尺寸0.5 m×0.4 m，次骨架尺寸0.35 m×0.4 m，主骨架采用390 mm×190 mm×190 mm漿砌石，次骨架頂采用外弧徑370 mm，內(nèi)弧徑294 mm，寬度390 mm，厚度190 mm的扇形磚漿砌。

3.2.4 截排水溝

（1）主體設(shè)計(jì)渣場(chǎng)排水系統(tǒng)

①設(shè)計(jì)排洪標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)采用50年一遇最大1 h降雨量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行渣場(chǎng)截排水設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)排洪標(biāo)準(zhǔn)滿(mǎn)足《水土保持工程設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。

②主體設(shè)計(jì)渣場(chǎng)排水系統(tǒng)布設(shè)

主體工程設(shè)計(jì)棄渣場(chǎng)截排水溝主要分為縱向排水溝、外側(cè)截水溝、平臺(tái)截水溝、渣底排水管。縱向排水溝主要排除棄渣場(chǎng)上游匯水，外側(cè)截水溝主要排除棄渣場(chǎng)周邊山體邊坡匯水，平臺(tái)截水溝主要排除棄渣場(chǎng)渣頂平臺(tái)及分級(jí)平臺(tái)邊坡匯水。排水溝沿防護(hù)方向每隔10 m，設(shè)置寬0.02 m的伸縮縫一道?？p內(nèi)沿墻頂、內(nèi)、外三邊填塞瀝青麻筋，深度不小于0.2 m。渣場(chǎng)底整平后平行設(shè)置2根Φ200 mm打孔波紋管外包無(wú)紡布，2根Φ200 mm波紋管兩側(cè)連接Φ100打孔波紋管外包無(wú)紡布，間距10 m，樹(shù)枝狀布置。

（2）截排水溝排洪能力復(fù)核與設(shè)計(jì)

根據(jù)工程等級(jí)和建筑物設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，降雨標(biāo)準(zhǔn)采用沿線(xiàn)最大的暴雨參數(shù)。沿線(xiàn)贛州地區(qū)20年一遇1 h降雨量78.6 mm，30年一遇1 h降雨量82.2 mm，50年一遇1 h降雨量86.6 mm，100年一遇1 h降雨量90 mm；沿線(xiàn)龍巖地區(qū)20年一遇1 h降雨量79.2 mm，30年一遇1 h降雨量84.6 mm，50年一遇1 h降雨量89.3 mm，100年一遇1 h降雨量100 mm。徑流系數(shù)K取0.5。

截（排）水溝設(shè)計(jì)洪峰流量按下式計(jì)算：

式中：Qb為最大徑流量，m3/s；K為徑流系數(shù)；I為設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度，mm/h；F為上游匯水面積，km2。

以典型棄土（渣）場(chǎng)為列，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 典型棄土（渣）場(chǎng)計(jì)算結(jié)果表

3.2.5 棄渣場(chǎng)截排水溝設(shè)計(jì)工程數(shù)量

主體工程設(shè)計(jì)棄渣場(chǎng)截排水溝標(biāo)準(zhǔn)滿(mǎn)足水土保持要求，共計(jì)設(shè)置縱向排水溝5605 m，截水溝28125 m，平臺(tái)排水溝22695 m。

3.2.6 渣底排水

為排除渣底雨水，主體設(shè)計(jì)在渣場(chǎng)底整平后平行設(shè)置2根直徑200 mm打孔波紋管外包無(wú)紡布，2根直徑200 mm波紋管兩側(cè)連接Φ100打孔波紋管外包無(wú)紡布，間距10 m，樹(shù)枝狀布置，在直徑200 mm波紋管管周上半部打孔，安裝時(shí)打孔側(cè)朝上，無(wú)孔部分埋設(shè)水泥砂漿保護(hù)層上，直徑100 mm波紋管同直徑200 mm波紋管的中部連接。共計(jì)使用200 mm波紋管13188 m，100 mm波紋管46694 m。

3.2.7 沉沙池

在截水溝順接天然水溝處修建沉沙池，沉沙池尺寸寬2.4 m，長(zhǎng)5.4 m，深1.2 m，并采用漿砌石砌護(hù)，砂漿抹面，在截水溝順接天然水溝處修建沉沙池。

3.3 植物措施

本項(xiàng)目部分棄渣場(chǎng)綠化效果較好，主要采用馬尾松、夾竹桃、杉木、楓香、木荷和無(wú)患子、荊條、紫穗槐、五節(jié)芒、狗牙根、象草、針茅等樹(shù)草種。對(duì)于綠化效果較好的棄渣場(chǎng)，本方案維持實(shí)際實(shí)施的綠化方案，并按實(shí)際計(jì)列工程數(shù)量，對(duì)于綠化效果較差且需補(bǔ)充完善的棄渣場(chǎng)按如下設(shè)計(jì)方案及結(jié)合實(shí)際情況實(shí)施并計(jì)列工程數(shù)量：

（1）棄渣面植水保林草地

在選擇棄渣場(chǎng)水土保持樹(shù)種的時(shí)候應(yīng)著重考慮抗逆能力強(qiáng)的樹(shù)、草種，按照《造林技術(shù)規(guī)程》的有關(guān)要求，棄渣場(chǎng)喬木采用馬尾松、楓香、木荷，灌木主要選擇夾竹桃×紫穗槐進(jìn)行混交，草籽采用撒播方式，草種主要選擇狗牙根和五節(jié)芒，播種量80 kg/hm2。

（2）坡面植物護(hù)坡

棄渣場(chǎng)邊皮采取植草或植灌草防護(hù)。植物措施面積及長(zhǎng)度均為圖上測(cè)量，馬尾松、楓香行株距：2 m×2 m，單位面積定植點(diǎn)2500株/hm2；木荷1.5 m×1.5 m，單位面積定植點(diǎn)4500株/hm2；紫穗槐和夾竹桃行株距：2 m×1 m，單位面積定植點(diǎn)5000株/hm2；均采用植苗種植方法。

3.4 臨時(shí)工程

剝離表土的集中堆放，表土堆高3.0 m，外周設(shè)置填土編織袋圍護(hù),41個(gè)新增的棄渣和棄土場(chǎng)共8250 m3,堆土表面鋪設(shè)密目網(wǎng)苫蓋,共計(jì)44693 m2,編織袋高1.0 m，底寬1.5 m、頂寬0.5 m，填土編織袋土源則利用表土存放場(chǎng)的表土。部分棄渣場(chǎng)表面裸露，補(bǔ)充裸露面密目網(wǎng)苫蓋217504 m2。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)綜合防治措施治理后，江西省贛龍鐵路改擴(kuò)建工程水土流失得到有效治理，擾動(dòng)土地整治率、總治理度、林草覆蓋率、林草植被恢復(fù)率、控制比、分別為98.1%，97.6%，31.0%，99.2%，2.00%，均高于它們相應(yīng)的防治目標(biāo)97%，97%，30%，99%，l.96%。經(jīng)過(guò)植物措施水土流失防治后，在工程范圍內(nèi)可形成喬、灌、草及復(fù)耕相結(jié)合的植物屏障，減輕了水土流失，改善了生態(tài)環(huán)境，提高土地生產(chǎn)效率，取得了顯著的生態(tài)效益；有效減輕了鐵路工程建設(shè)沿線(xiàn)施工影響地區(qū)產(chǎn)生的水土流失災(zāi)害，降低了崩塌、垮方等災(zāi)害發(fā)生幾率，確保鐵路建設(shè)和運(yùn)行安全，避免了沿鐵路周?chē)拥馈⒐嗲?、堰塘、水利設(shè)施的淤積，增加了水利工程使用年限，產(chǎn)生了可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益；工程措施與植物措施，臨時(shí)措施三者有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮了固結(jié)土壤、吸儲(chǔ)水分、穩(wěn)定邊坡、減少?gòu)搅骱颓治g量的水土保持作用。施工產(chǎn)生的水土流失影響將在鐵路運(yùn)營(yíng)2年～3年后，基本消除，逐步發(fā)揮其綜合環(huán)境效益，滿(mǎn)足沿線(xiàn)居民的訴求和公共利益的需求，使得項(xiàng)目業(yè)主、當(dāng)?shù)卣?、沿線(xiàn)居民利益需求達(dá)到多方共贏(yíng)。