公路線性工程水土保持分析與評價

黃碧柔

（廣東省交通規劃設計研究院集團股份有限公司,廣東 廣州 510000）

0 引言

公路建設項目主體工程水土保持分析與評價,是水土保持方案的核心內容之一[1],項目建設必然引起水土流失,但產生的根本影響程度取決于項目的實施方案。為使公路建設對水土流失的影響降到最低,應從公路建設總體布局和方案評價方面入手,消除水土流失隱患,即通過主體設計、選線、取土、棄渣場、工程占地、施工組織設計等方面總體把關。

1 工程概況

河池（宜州）西過境線公路起于河池市宜州區德勝鎮全村附近,設置全村樞紐互通式立交與G78 汕頭至昆明高速公路及融水至河池高速公路相接,高速公路全長約45.672 km,設橋梁6660.90 m/24 座（含全村互通主線橋）,其中大橋5983.8 m/12 座,中、小橋677.1 m/12座；設涵洞82道；設隧道5081.5 m/4座,其中長隧道4791.5 m/3座,中隧道290.0 m/1 座；工程橋隧比為25.71%；設互通式立交3 處（其中樞紐互通1 處）；設服務區1處,管理中心1處,收費站2處、養護工區1處[2]。

2 水土保持措施分析與評價

2.1 主體工程選址（線）評價

項目位于河池市宜州區,不屬于國家級和省級水土流失重點預防區和重點治理區,不在縣級及以上城市區域,項目避開了水土流失嚴重、生態脆弱地區,區域地質穩定；避開了泥石流易發區、崩塌滑坡危險區以及易引起嚴重水土流失和生態惡化的地區；避開了全國水土保持監測網絡中的水土保持監測站點、重點試驗區,沒有占用國家確定的水土保持長期定位觀測站,但項目周邊500 m范圍內有居民點、河道3 km匯流范圍,本工程水土流失防治標準等級已執行建設類項目西南巖溶區二級標準。從水土保持角度認為,主體工程設計選址基本滿足相關規定,無絕對或嚴格限制性因素。

2.2 建設方案評價

本項目所在區域地貌以低山和丘陵為主,地形起伏相對較大,工程建設活動極易引發水土流失。主體設計方案在工程總體布局上采取“以橋代路、以隧代挖、移挖作填”等,在跨越河流及旱溝時優先考慮橋梁,穿越山體時優先考慮隧道,極大減少公路填挖土石方數量。本項目采用的公路縱斷面設計,滿足縱坡和豎曲線的各項規定,最大程度遵從了自然地形地勢起伏,減少了高填深挖路段。

2.2.1 高填深挖路段橋隧比選的分析

受工程條件限制,初步設計階段全線仍有12 處深挖路段、12 處高填路段,深挖路段主要在地勢較高的山坡和坡腳、高填路段主要是隧道口之間、橋梁兩端及部分低洼谷地。根據地形地質條件、路塹長度和挖深高度等因素分析,工程設置的12 處深挖路段由于工程布設局限、安全隱患、頂部覆蓋層厚度不足,防護難度大,造價較高等情況,不具備采用隧道的工程條件。12 處高填路段位于狹窄溝谷腹地,采取高填路基能夠消化局部開挖路段的工程棄渣,減少區域棄渣場、表土堆放場等臨時工程的布設,從而減少臨時工程占地,減少對環境的影響；若采取架橋的形式,橋梁施工難度大,工程造價高。因此,從水土保持、安全、經濟等角度綜合來看,本項目設置高填路段和部分深挖路段基本是可行的。

2.2.2 工程占地評價

本工程初步設計階段占地面積共計492.09 hm2,其中永久占地為332.41 hm2、臨時占地為159.68 hm2。各占地面積見表1。

表1 工程占地面積 單位：hm2

（1）永久占地評價

主體在設計過程中嚴格遵循“節約用地、持續發展”的總體思路,在滿足工程技術要求的前提下,以少占用水田、耕地為首要原則。

項目屬于III類地形區域,初步設計階段采用高速公路標準的雙向四車道,寬度26.0 m、26.5 m,根據《公路工程項目建設用地指標》[3],用地指標為：（7.8227+0.5×0.166）=7.9057 hm2/km；同時按照內插法計算互通立體交叉間距調整系數為0.988。

根據用地指標及其立交間距調整系數可得出本項目控制征用土地面積,單位用地指標：7.9057×0.988=7.811（hm2/km）；總用地控制值：7.9057×50.98×0.988=398.196 hm2。項目長45.672 km,主體工程用地332.41 hm2,單位用地面積7.2782 hm2/km,不超過Ⅲ類區高速公路四車道的調整后指標7.811 hm2/km。項目主體工程用地符合建設用地總體指標規定,占地類型見圖1。

圖1 永久占地的占地類型

（2）臨時占地評價

施工便道結合主體工程線位依地勢布線,但因沿線耕地廣布,也不可避免地占用部分耕地,待施工結束后占用耕地進行復耕利用；部分主體工程和棄渣場沿山體布置,這部分便道不可避免占用林地、草地和園地,選線時盡量避讓植被較好區域,施工結束后建議按原土地類型恢復；因此,臨時占地恢復后對原占地類型影響不大。施工生產生活區大多布設在靠山坡的較平緩地區,雖避讓了基本農田,但還是會占用耕地,待施工結束后占用耕地的部分復耕利用；施工生產生活區占用了一部分林地、草地和園地,但也避讓了植被較好的區域,這部分占地施工結束后建議按原土地類型恢復。臨時占地的占地類型情況見圖2。

圖2 臨時占地的占地類型情況

2.3 土石方平衡評價

主體設計初步設計階段在進行土石方平衡分析時僅計列路基工程、互通工程、隧道工程的土石方數量,未考慮沿線拆遷、不良地質路段處理、橋梁工程樁基礎、施工生產生活區和施工便道土石方量,也未考慮各分區間的土石方調運平衡。于施工便道、施工生產生活區經計列長度或面積等特性,未考慮其場地平整的土石方數量。水保方案在主體設計土石方基礎上補充完善,經調配平衡后,工程的挖方總量1179.86萬m3（含表土剝離67.48萬m3）；填方總量951.52萬m3（含表土回覆67.48萬m3）；無借方；綜合利用石方133.66萬m3；棄方94.68萬m3。總體來說對土石方平衡進行了合理優化。

2.4 取土場設置評價

本項目屬于低山和丘陵地形,項目設計挖方大于填方,根據土石方平衡數量及分析評價,通過項目自身挖方調運利用,可滿足各路段之間的填方需求,同時施工便道、施工生產生活區也可利用主線自身挖方,無需另外設置取土場。

2.5 棄渣場設置評價

根據土石方平衡后棄渣量及主要棄渣位置,避開潛在危害大的泥石流、滑坡等不良地質段以及基本農田、生態嚴控區、水源保護區和自然保護區等區域后,當前設計階段水保方案暫設5處棄渣場,主要位于路線兩側溝谷和緩坡地內。由于沿線土地利用率高,山區的溝谷、低洼區域均已被開發為林地和果園,為棄渣場的選擇帶來不便,因此,棄渣場不可避免地占用少量林地和果園,但不占用水田,只要完工后及時恢復,可以恢復場地的水土保持功能。棄渣場周邊均無敏感點,渣場下游均無公共設施和居民點；下游安全距離內均無村莊、居民點,總體來看,棄渣場選址合理,不會對周邊造成影響。

依據《水土保持工程設計規范》（GB 51018-2014）[4],本項目堆渣量以自然方為基礎,按棄渣組成取1.15的松散系數折算為松方,并根據堆渣工藝、沉降因素取1.16的壓實、沉降系數進行修正,得到93.88 萬m3（實方）,棄渣場能夠滿足堆放需求,各渣場堆放方式均采用自下而上方式施工,根據渣場所處地貌及地質情況,堆渣邊坡坡率不陡于 1∶2.0。本項目K25+000～K35+000 段沿線基本農田密布,從避讓基本農田的角度出發,現階段考慮采用集中堆放,克服運距問題,同時減少征占地面積,運距基本合理,符合實際情況。

2.6 施工方法與工藝評價

2.6.1 路基工程、互通工程及附屬工程

填方路基采取逐層填筑、分層壓實的方法進行機械化施工作業,既有利于保持路基穩定性,又減少了土方松散堆置形成的水土流失。路基工程、互通工程及附屬工程施工產生的水土流失主要環節在路基清表和填筑、開挖,路基施工時要注意對不良地質地段的防護。路基施工工藝中應先攔擋再施工、邊施工邊防護,有利于水土保持。

2.6.2 橋梁工程

橋梁上部結構設計以標準跨徑的預應力混凝土T梁為主,避免了施工點分散而導致的地表擾動范圍廣、無法集中有效地實施水土保持措施等缺點。橋墩以柱式墩為主,有效地減少橋墩基礎施工的土方開挖量。橋梁基礎施工對水土流失的影響主要在于鉆渣泥漿,施工期間布置泥漿池進行泥漿循環避免其隨意亂流,能有效減少橋梁基礎施工期間產生的水土流失。

2.6.3 隧道工程

根據隧道施工工藝,隧道在進洞前先清除洞口上方有可能坍塌的表土、灌木及危巖,完成洞口排水系統,邊溝采用隱蔽的暗溝,洞口開挖自上而下逐段進行,開挖后及時夯實并整平邊坡,洞口支擋工程、隧道洞口邊坡的開挖面以生態植被防護為主。采用新奧法修建隧道時,對地面干擾小,避免了地面塌方的形成,降低了崩塌、滑坡等嚴重地質災害的發生幾率。隧道施工造成水土流失的主要環節是洞口開挖和隧道棄渣,清表,采用合理的洞口排水系統、洞口開挖方式及支擋防護形式等有利于減小洞口擾動范圍和水土流失。

2.7 施工組織評價

沿線設施施工時,建議首先考慮擋墻和截排水溝施工,無擋墻處應考慮臨時攔擋,排水溝出口應增加沉沙措施。施工做好施工前準備工作,從工程管理、技術人員、施工便道及施工場地布置、工程用水、電力和材料供應、施工機械設備、施工測量方面提出要求,科學地進行了人員、施工儀器和機械設備、材料等方面的組織,以保證項目高質量按期實施完成。施工組織的完善可有效減少項目的施工周期,一定程度上減少水土流失危害；購買工程砂石料時,遵守水土保持法律法規,選擇有當地水行政部門批準核發、具有砂石料開采資證的料場；并且在設計和施工各環節中,強調環保意識,注意水土流失防治,符合水土保持要求。按照以上施工組織、施工方法與工藝,在確保主體工程質量的同時,符合水土保持要求,在一定程度上避免了水土流失產生的危害。

3 結論

項目屬于公路線性工程,在施工過程中會造成沿線地表擾動,引起一定程度的水土流失。主體工程設計中對路基、橋梁、隧道、互通、沿線設施等工程內容均進行了較為詳細的設計,公路選線、構筑物布局及防護工程的設置等基本合理,施工時序、防護原則和節約用地措施正確,符合水保要求,可以起到保障路基安全、防治水土流失的目的,使水土流失從源頭上得到了一定的控制。經過對主體工程進行水土保持分析與評價,主體工程的建設基本符合水土保持要求,施工過程中要加強水土保持防護措施,進一步減少施工過程中的水土流失。因此,從水土保持角度評價本工程建設是可行的。