地下綜合管廊建設(shè)工程水土保持方案

閆宇佳 李勝東 張琦堃 秦福生

（1．中山市水務(wù)局，廣東 中山 528400；2．長江三峽技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限公司，北京 100038；3．華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450046）

隨著全國城市發(fā)展腳步的逐步加快，國家不斷將城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)焦點轉(zhuǎn)移至地下，國務(wù)院常務(wù)會議也多次部署推進(jìn)城市地下綜合管廊建設(shè)[1]。國內(nèi)很多學(xué)者和研究人員對地下綜合管廊建設(shè)工程施工過程的問題進(jìn)行研究，利用計算模型分析管廊主體結(jié)構(gòu)技術(shù)也趨于成熟。地下綜合管廊建設(shè)工程在施工過程中會破壞土壤結(jié)構(gòu)、毀壞植被，導(dǎo)致水土流失，同時由于工程的特殊性，水土流失在不同時段也呈面狀、線狀和點狀結(jié)合分布，增加了水土保持工作難度[2]。該文針對地下綜合管廊建設(shè)工程施工造成的水土流失現(xiàn)象，從工程水土保持措施總體布局方面，提出水土流失防治措施體系，為水土保持相關(guān)從業(yè)人員提供借鑒。

1 項目概況

項目主要由路基工程、隧道工程、橋梁工程、綠化工程、綜合管廊工程組成。擴建路段5.21km，新建路段3.10km。路線共設(shè)2座橋梁，1號路立交隧道3處、主線隧道3處、被交路隧道1處、小車通道3處、人行及掉頭通道12處，綜合管廊8.3km，新建完全互通立交4座、部分互通立交6處、平面交叉10處和人行及小客車調(diào)頭交叉4處，景觀綠化22.14hm2。根據(jù)主體工程設(shè)計資料和項目區(qū)土地利用現(xiàn)狀統(tǒng)計，工程總占地162.68hm2，其中永久占地 102.44hm2，臨時占地60.24 hm2。占地類型為交通運輸用地、水域及水利設(shè)施用地、住宅用地、草地、其他土地，統(tǒng)計情況見表1。

表1 項目占地統(tǒng)計表（單位：hm2）

2 項目水土流失量預(yù)測

2.1 預(yù)測單元

水土流失預(yù)測范圍為項目建設(shè)區(qū)。該項目建設(shè)區(qū)地形地貌、氣象、土壤等自然條件相同，根據(jù)施工擾動特點及施工階段劃分預(yù)測區(qū)域。施工期，路基工程區(qū)、隧道工程區(qū)、綜合管廊工程區(qū)、綜合管廊控制中線和棄渣場區(qū)為全面擾動，預(yù)測范圍為擾動地表范圍；橋梁工程區(qū)有一部分投影在河涌內(nèi)，預(yù)測范圍為扣除投影在河涌的部分；已建施工營區(qū)地表已硬化，水土流失較小，不納入施工期預(yù)測范圍，將待建的施工營區(qū)納入預(yù)測范圍。自然恢復(fù)期水土流失主要來自于綠化區(qū)域，見表2。該工程預(yù)測范圍內(nèi)各預(yù)測單元的預(yù)測時段見表3。

表2 各分區(qū)水土流失預(yù)測范圍（單位：hm2）

2.2 施工期及自然恢復(fù)期侵蝕模數(shù)確定

2.2.1 施工期土壤侵蝕模數(shù)值確定

該項目主要采用類比法確定項目施工期的土壤侵蝕模數(shù)，對已建的類比工程與該項目特性、施工工藝、地區(qū)氣候條件、地形地貌、土壤植被、水土保持狀況等進(jìn)行對比根據(jù)工程降雨侵蝕因子、地表組成物質(zhì)（土壤、植被等）、施工工藝等影響水土流失的因素的相似性，經(jīng)篩選采用由東莞市水利勘測設(shè)計院有限公司監(jiān)測的“紫洞西一路（堤江路～禪港西路）路基工程”作為類比工程，工程于2017年5月開工建設(shè)，2018年9月完工，總工期17個月。類比項目位于佛山市禪城區(qū)南莊鎮(zhèn)綠島湖智能產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，路線起于堤江路附近，終于禪港西路，全長0.583km。主要建設(shè)內(nèi)容包括新建道路0.583km，配套建設(shè)交通、管線、排水、給水和綠化等工程。施工期間及自然恢復(fù)期，監(jiān)測單位先后多次對該工程建設(shè)區(qū)采用調(diào)查監(jiān)測法、影像對比監(jiān)測法、巡查法等方法進(jìn)行水土保持監(jiān)測，2018年12月水土保持監(jiān)測工作結(jié)束，并編制完成了《紫洞西一路（堤江路～禪港西路）路基工程水土保持監(jiān)測總結(jié)報告》。類比工程施工期土壤侵蝕模數(shù)見表4。

2.2.2 自然恢復(fù)期土壤侵蝕模數(shù)值確定

自然恢復(fù)期，由于施工活動的結(jié)束，且主體工程采取了噴播植草護(hù)坡、骨架植草防護(hù)、沿線綠化和臨時占地植被恢復(fù)等水土保持措施，以及施工后的路面硬化、排水系統(tǒng)的完善等，對防治挖筑路面、道路邊坡和臨時占地等的水土流失逐步發(fā)揮其作用，自然恢復(fù)期前期土壤侵蝕模數(shù)較大，后期逐漸降至背景值以下，整個自然恢復(fù)期的土壤侵蝕模數(shù)高于背景值，通過類比已建工程自然恢復(fù)期的監(jiān)測數(shù)據(jù)，該方案自然恢復(fù)期的土壤侵蝕模數(shù)為800 t/(km2·a）。

2.3 土壤流失預(yù)測方法

通過對在建項目實地調(diào)查或觀測，經(jīng)必要修正后，得出預(yù)測單元和時段的土壤侵蝕模數(shù)，采用以下公式計算土壤流失量。

2.3.1 土壤流失總量預(yù)測

土壤流失總量預(yù)測如公式（1）所示。

式中：W為擾動地表土壤流失量，t；i為預(yù)測單元（1，2，3，…，n）；k為預(yù)測時段，1，2，3指施工準(zhǔn)備期、施工期和試運行期；Fi為第i個預(yù)測單元的面積，km2；Mik為擾動后不同預(yù)測單元不同時段的土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）；Tik為預(yù)測時段（擾動時段），a。

2.3.2 新增土壤流失量預(yù)測

根據(jù)擾動原地貌面積、擾動原地貌前后土壤侵蝕模數(shù)的變化，棄土（渣）堆放部位和數(shù)量，運用公式（2）和公式（3）計算新增水土流失量。

式中：△W為擾動地表新增水土流失量，t；Mi0為擾動前不同預(yù)測單元土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）；△Mik為不同單元各時段新增土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）；其余參數(shù)意義同前。

2.4 可能造成的土壤流失量預(yù)測

據(jù)以上確定的預(yù)測時段、預(yù)測分區(qū)及預(yù)測方法，對該項目的防治分區(qū)進(jìn)行水土流失量的預(yù)測。該工程建設(shè)引起的水土流失總量為34794t，其中原地貌水土流失量2465t，新增水土流失量32329t。水土流失量預(yù)測結(jié)果見表5。由表5可知，該工程施工建設(shè)造成的新增水土流失量為32329t，主要流失時段為施工期；路基工程區(qū)、棄渣場區(qū)為主要水土流失區(qū)域。

表5 水土流失量預(yù)測統(tǒng)計表

3 水土流失影響因素分析

3.1 項目建設(shè)對水土流失的影響

3.1.1 自然環(huán)境對項目建設(shè)的水土流失影響

該項目位于珠江三角洲平原，區(qū)內(nèi)地勢平坦、開闊，境內(nèi)河流縱橫，水網(wǎng)交錯，屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，雨量充沛，氣候溫暖潮濕。多年平均降雨量為1894mm，雨季為4月～9月，降雨量占全年的80%左右。地帶性植被為亞熱帶常綠闊葉林，區(qū)內(nèi)林草植被豐富。道路周圍分布有翠亨規(guī)劃館、臨海工業(yè)園、廣東易山重工等單位。

區(qū)內(nèi)地勢平坦，可減少地面徑流攜帶工程建設(shè)產(chǎn)生的泥沙流入配套的市政管網(wǎng)；區(qū)內(nèi)降雨量大，雨季長，使工程施工無法避免的要經(jīng)過雨季，如不在雨季做好相應(yīng)的水土保持措施，可能增大工程的水土流失量；施工場地周圍有較多的單位和廠房，場地周邊有較多人為活動影響，施工期間做好施工圍蔽，將項目建設(shè)區(qū)與周圍環(huán)境分隔開，以減少過多的人為活動將項目建設(shè)產(chǎn)生的泥沙帶到周圍的環(huán)境中。

3.1.2 工程施工特點對項目建設(shè)的水土流失影響

填方路基采取逐層填筑、分層壓實的方法進(jìn)行機械化施工作業(yè)，既有利于保持路基的穩(wěn)定性，又減少了土方松散堆置形成的水土流失。部分條件局限路段需要維持施工期間的交通通行和大型機械施工便道，綜合考慮巖土工程設(shè)計方案，可采用拉伸鋼板樁等基坑支護(hù)形式，縮小開挖范圍對路面的侵占?？蓽p少施工擾動范圍，從而減小施工引起的水土流失。

3.2 擾動地表和損壞植被面積

根據(jù)工程設(shè)計圖紙和相關(guān)技術(shù)資料，并結(jié)合野外實地查勘，對施工過程中開挖、占壓土地及破壞林草植被等面積進(jìn)行測算統(tǒng)計。該工程項目建設(shè)總占地面積為162.28hm2，擾動地表面積主要是由于隧道開挖、路基開挖和回填、綜合管廊開挖、橋梁樁基施工、綜合管廊控制中心開挖和回填、棄渣場堆渣等造成的，則初步估算工程建設(shè)過程中共擾動地表面積162.68hm2，破壞植被面積27.90hm2。擾動地表及損壞植被面積統(tǒng)計見表6。

表6 擾動地表及損壞植被面積統(tǒng)計表（單位：hm2）

4 水土流失防治措

4.1 水土流失防治措施布設(shè)原則

項目建設(shè)區(qū)以持續(xù)生態(tài)保護(hù)為建設(shè)目標(biāo)，保護(hù)現(xiàn)有生產(chǎn)、生態(tài)用地格局為主要出發(fā)點，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會與人居環(huán)境資源的持續(xù)協(xié)調(diào)快速發(fā)展。遵守中華人民共和國水土保持等法律法規(guī)、踐行“兩山理論”以及國家有關(guān)環(huán)境保護(hù)總體的要求的原則。

結(jié)合該項目工程所在地實際地形條件狀況和與該工程項目及所在城市建設(shè)用地區(qū)內(nèi)的水土流失與綜合治理技術(shù)現(xiàn)狀，因地制宜、分類設(shè)防，防治綜合措施有效結(jié)合設(shè)計規(guī)劃布局，盡力地減少對生態(tài)破壞，充分注重生態(tài)資源恢復(fù)的保護(hù)。借鑒并學(xué)習(xí)國內(nèi)外有關(guān)領(lǐng)域先進(jìn)工程防護(hù)與技術(shù)研究成果，尊重并保護(hù)好自然，協(xié)調(diào)利用社會環(huán)境與自然環(huán)境景觀資源，通過把工程措施、植物措施、臨時綠化環(huán)境措施這三者加以合理適當(dāng)?shù)乜茖W(xué)配置、形成一種綠化綜合管理工程與防護(hù)工程生態(tài)體系框架結(jié)構(gòu)。

4.2 水土流失防治措施布局

水土保持生態(tài)保護(hù)體系框架圖如圖1所示。在總體布局方案中應(yīng)采取節(jié)省投資、提高經(jīng)濟(jì)效益以及可操作性強的生態(tài)保護(hù)措施，減少由于水土流失而破壞生態(tài)環(huán)境。

新增生態(tài)保護(hù)措施，應(yīng)將工程措施與臨時措施相結(jié)合，“點、線、面”協(xié)同布局，形成完整的生態(tài)防護(hù)體系。因地制宜，建立分區(qū)防治措施體系：在隧道、橋梁、施工營區(qū)、臨時堆土場等“點”狀位置，以臨時排水沉沙、苫蓋和攔擋措施為主；在道路等“線”狀位置，以工程措施為主，結(jié)合臨時措施和植物措施，使道路沿線的水土流失得到有效控制；在整個施工作業(yè)“面”上應(yīng)以工程和臨時措施為主，結(jié)合植物措施，合理利用土地資源，改善施工擾動區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，通過建立綜合的防治措施體系控制水土流失。

4.3 水土保持措施布設(shè)方案

水土措施總體布局應(yīng)按照系統(tǒng)工程原理，處理好局部與整體、單項與綜合、眼前與長遠(yuǎn)的關(guān)系，爭取以投資省、效益好、可操作性強的水土流失防治措施，有效地控制水土流失防治責(zé)任范圍內(nèi)的水土流失。水土保持措施布設(shè)方案包括以下7點：1）路基工程區(qū)在填土高度大于3m的填土路基邊坡坡腳設(shè)臨時袋裝土攔擋。在路基兩側(cè)臨時排水溝排水出口處設(shè)臨時磚砌沉沙池。2）橋梁工程區(qū)在橋頭錐坡坡腳設(shè)臨時袋裝土攔擋，在陸域橋梁下部施工擾動裸露挖填土邊坡設(shè)置彩條布苫蓋。3）隧道工程區(qū)在隧道基坑開挖前，在冠梁外兩邊0.5m外沿基坑頂兩側(cè)設(shè)置臨時排水溝，沿臨時排水溝設(shè)置集水井。在臨時排水溝排水出口處設(shè)臨時臨時沉沙池；在隧道開挖邊坡設(shè)彩條布苫蓋。4）綜合管廊工程區(qū)沿基坑頂邊線設(shè)臨時截排水溝，沿臨時排水溝設(shè)置集水井。在綜合管廊施工結(jié)束后，對該段臨時占地區(qū)域進(jìn)行全面整地并撒播草籽綠化。5）綜合管廊控制中心在臨時排水溝排水出口處設(shè)臨時臨時磚砌沉沙池，施工結(jié)束后在本區(qū)周邊裸露地面布設(shè)景觀綠化。6）施工營區(qū)的臨時排水溝排水出口處設(shè)臨時磚砌沉砂池。施工營區(qū)拆除后，對施工營區(qū)擾動地表進(jìn)行全面整地并撒播草籽（馬尼拉草籽）綠化。7）棄渣場區(qū)棄渣期間，在棄渣場東側(cè)邊界的臨時排水溝排水出口處設(shè)臨時沉砂池；在棄渣場西側(cè)邊界未設(shè)臨時排水溝的一側(cè)設(shè)磚砌攔擋。棄渣場棄土完畢后，對棄渣場地塊進(jìn)行全面整地和撒播草籽（馬尼拉草籽）綠化。

5 結(jié)語

在社會不斷發(fā)展過程中，生產(chǎn)建設(shè)項目生態(tài)保護(hù)工作面臨機遇和挑戰(zhàn)。綜合管廊建設(shè)可滿足城市快速發(fā)展對各種市政管線集約化建設(shè)要求，提升地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)代化水平，實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。從環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā)，生態(tài)保護(hù)工作需要以先進(jìn)技術(shù)和嚴(yán)格的監(jiān)督管理工作為基礎(chǔ)，不斷優(yōu)化水土保持措施，解決我國水土流失生態(tài)問題。