南昌地鐵4號線一期工程水土流失特征研究

姜云保　劉勇　許健　蔡文彬　黎燕武

［關鍵詞］擾動土地面積；防治措施；水土流失；地鐵工程；南昌

［摘 要］以南昌地鐵4號線一期工程為例，根據項目區地形地貌、植被覆蓋、土壤侵蝕類型及強度，以及地鐵項目建設特點、主體工程和施工布局等，劃分水土流失防治分區。采用無人機攝影測量結合遙感影像、人工實測，以及樣點監測法對工程建設期間4個水土流失防治分區的擾動土地面積和水土流失量進行監測，結果表明：車站工程區和車輛段及停車場工程區擾動土地面積較大，是項目區防治水土流失的關鍵區域；除了車站工程區，其余防治分區新增擾動土地面積主要集中在2019年，即開工1 a后；受項目建設推進新增擾動土地面積變化和雨季降雨影響，項目區水土流失量呈現一定的變化規律，因此應根據不同防治分區、不同時段采取有針對性的水土流失防治措施。

［中圖分類號］ S157.1［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1000－0941（2023）09－0070－03

地鐵是現代城市運載市內通勤乘客的公共軌道交通系統，具有快速、大運量、電力牽引等特點[1]。地鐵系統作為城市交通的骨干，被大型和特大型城市普遍采用。根據國內軌道交通施工經驗，地鐵施工主要采用明挖法、蓋挖法、礦山法和盾構法等[2-3]。由于施工中存在大量開挖擾動，加之地鐵線路主要穿越市區，因此如果不采取有效的防治措施，則受擾動地表極易發生水土流失，導致泥沙碎石等進入城市排水系統，影響城市生態環境和居民生活。針對這些問題科研人員進行了大量研究，比如：崔萬晶[4]總結了城市軌道交通項目水土流失特點和防治措施；朱小敏等[1]研究了西安地鐵建設項目水土流失防治措施體系；儲召蒙[5]以深圳地鐵8號線為例，分析了地鐵項目施工過程中的水土流失特點、危害及防治對策。考慮到現有文獻中關于地鐵項目水土流失動態特征的研究成果較少，本研究以南昌地鐵4號線一期工程為例，對項目區進行水土流失防治分區劃分，研究各防治分區水土流失動態變化，并提出水土流失防治措施體系，以期為同類型地區地鐵項目水土保持措施設計、施工等提供參考。

1 概況和分區

1.1 項目區概況

南昌地鐵4號線一期工程線路全長39.6 km，其中高架線長5.5 km、地下線長34.1 km，建有高架站4座、地下站25 座、主變電所2座，設有1處車輛段和1處停車場，自2017年12月開工建設，2021年12月完工，總工期49個月。項目區沿線地貌在贛江以西為崗埠地貌，在贛江以東為沖積平原區一、二級階地，地面高程14～48 m，最大高差34 m；地帶性植被為亞熱帶常綠闊葉林，項目沿線主要為綠化植被和少數農業植被；成土母質以第四紀紅土、酸性結晶巖類、石英巖類和泥質巖類的風化物為主，并分布有大面積河湖沖積物，紅壤和黃紅壤為分布最廣的土壤類型；屬亞熱帶季風區，年均降水量1 645 mm，最大年降水量2 356 mm，最小年降水量1 046 mm，降水年內分布不均，雨季4—6月降水量占全年的48%；水土流失以水力侵蝕為主，整體侵蝕強度以微度為主，按各區塊面積加權平均推求項目區背景土壤侵蝕模數為325 t/（km2·a）。

1.2 項目區水土流失防治分區

根據項目區地形地貌、植被覆蓋、土壤侵蝕類型及強度，以及地鐵項目建設特點、主體工程和施工布局等，將項目區劃分為車站工程區（高架車站工程區）、行車區間工程區（高架線路區）、車輛段及停車場工程區、主變電所工程區4個水土流失防治分區。

2 研究方法

2.1 擾動面積量測

基于項目區1∶10 000地形圖、水土保持方案報告書、水土保持專項施工圖及水土保持監測總結報告等確定的擾動面積，采用無人機攝影測量結合遙感影像判別、人工實測的方法復核確定擾動面積。

2.2 水土流失監測

該項目水土流失主要發生在車站工程區、行車區間工程區、車輛段及停車場工程區和主變電所工程區的開挖或堆填坡面。按照《生產建設項目水土保持監測與評價標準》（GB/T 51240—2018）要求，布置觀測樣地，其中車站工程區1個、行車區間工程區1個、車輛段及停車場工程區4個、主變電所工程區2個。在樣地內布設測釬進行水土流失監測。

3 結果與分析

3.1 擾動土地面積分析

表1為項目區各防治分區擾動土地面積及占比。由表1可知，項目區擾動土地面積占比最大的是車站工程區，為48.14%，其次是車輛段及停車場工程區，為40.61%，兩者合計占到總擾動土地面積的88.75%。這說明該項目區車站工程區和車輛段及停車場工程區的設計及施工合理與否是控制和防治項目區水土流失的關鍵。

項目區新增擾動土地面積年度變化情況見表2。由表2知，項目區各防治分區新增擾動土地面積多集中在2019年（開工1 a后）（車站工程區主要集中在2018、2019年），之后除主變電所工程區外新增擾動土地面積均幾乎為零，說明2019年是項目區土地擾動、開挖回填的主要時段，而車站工程區和車輛段及停車場工程區是新增擾動土地面積較大的區域。

3.2 水土流失動態變化

建設期間項目區水土流失變化情況見表3。隨項目建設推進，項目區水土流失呈現一定的變化規律，表現為：2017—2018年隨著項目開工建設，項目區新增擾動土地面積增加，水土流失也呈逐步增加趨勢；2019—2020年工程建設全面推進，新增擾動土地面積較大，水土流失也較大，2019年水土流失整體高于2020年，且隨著雨季的到來，2019年水土流失在2、3季度達到最大值；2021—2022年隨著部分項目完工以及水土保持措施逐步實施和發揮作用，項目區水土流失呈現逐步減少和趨于穩定的趨勢。因此，應根據不同防治分區、不同時段采取有針對性的水土保持措施。

3.3 水土保持措施體系

根據上述研究成果，基于項目區各防治分區地形、土壤、植被、水土流失特征等，在主體工程初步設計及水土保持方案的基礎上，通過現場調查，布設相應的水土保持措施體系，見表4。

1）行車區間工程區。行車區間工程區水土流失主要發生在2019年，結合擾動面積和擾動時序，布設水土保持措施如下：在高架施工作業期間，兩側布設臨時排水溝，排導場地匯水；將橋墩基礎施工產生的鉆渣泥漿通過泥漿沉淀池處置后外運，對裸露地面等采取臨時遮蓋措施；橋面施工結束后布設排水雨管，土地整治后在橋底綠化區實施景觀綠化；對施工場地內的臨時堆料采取臨時遮蓋措施；在施工場地出口設置洗車槽。

2）車站工程區。車站工程區是項目區控制和防治水土流失的關鍵區域之一，其水土流失主要發生在2018、2019年，結合擾動面積和擾動時序，布設水土保持措施如下：在車站及附屬建筑物區圍擋內四周布設臨時排水溝，接入設置的沉沙池，在場地出口布設洗車槽；將盾構施工產生的泥漿經泥漿沉淀池處置后外運，對臨時堆土和裸露面采取臨時遮蓋措施；施工結束后對綠化區域進行土地整治，恢復綠化和景觀，在高架車站前布設排水管溝；在施工生產生活區內布設臨時排水溝，出口接入沉沙池，對臨時堆料和裸露地表采取臨時遮蓋措施；在項目部及生活區布置景觀池等臨時綠化措施。

3）車輛段及停車場工程區。車輛段及停車場工程區也是控制和防治水土流失的關鍵區域，其水土流失主要發生在2019年，結合擾動面積和擾動時序，布設水土保持措施如下：場地平整前，對占地范圍內的耕地、荒地進行清表，收集表土，堆置在占地范圍內的綠化空地處，并采取臨時攔擋和遮蓋等措施；在基坑及基坑上游周邊布設臨時排水溝，出口接入洗車槽配套的沉淀池；將樁基施工產生的鉆渣泥漿經泥漿沉淀池處置后外運，對臨時堆土和裸露面采取臨時遮蓋措施；土建施工末期及時回填表土、平整地面，并實施景觀綠化；在機動車停車場采取透水磚等海綿措施，按設計在工程區布設永久排水管溝；在施工生產生活區布設臨時排水溝，出口接入沉沙池；在項目部及生活區布置景觀池等臨時綠化措施。

4）主變電所工程區。主變電所工程區水土流失主要發生在2019年，結合擾動面積和擾動時序，布設水土保持措施如下：在基坑內和變電所工程區圍擋內四周布設臨時排水溝，接入施工場地區設置的沉沙池；對臨時堆土和裸露面采取臨時遮蓋措施；施工結束后對綠化區域進行土地整治，恢復綠地和景觀綠化，在建筑物周邊及道路兩側布設永久雨水管溝；在施工場地四周布設排水溝，出口接入沉沙池；在場地出口處設置洗車槽；施工撤場后及時進行土地整治，采取種草措施恢復植被。

4 結束語

交通對一個城市至關重要。地鐵在我國大中型城市被廣泛應用，其在完善城市交通系統、拉動城市經濟發展等方面的作用不言而喻，但是地鐵項目建設過程中產生的水土流失危害也不容忽視。南昌地鐵4號線一期工程包括高架段和地下段，建設期間項目區水土流失特征在我國東南部紅壤區具有一定的典型性和代表性。南昌地鐵4號線一期工程建設期間車站工程區、行車區間工程區、車輛段及停車場工程區、主變電所工程區4個水土流失防治分區的擾動土地面積和水土流失監測結果表明：車站工程區和車輛段及停車場工程區擾動土地面積較大，是項目區防治水土流失的關鍵區域；除了車站工程區，各防治分區新增擾動土地面積主要集中在2019年，即開工1 a后；受項目建設推進新增擾動土地面積變化和雨季降雨影響，項目區水土流失呈現一定的變化規律，因此應根據不同防治分區、不同時段采取有針對性的水土保持措施。

[參考文獻]

[1] 朱小敏，趙躍中.西安地鐵項目水土流失防治措施體系探析[J].陜西水利，2021（9）：133-134，137.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.地鐵設計規范：GB 50157—2013[S].北京：中國建筑工業出版社，2013：3-5.

[3] 余姝萍，劉燕東，王澤林.地鐵建設項目水土流失特點及水土流失防治初探[J].甘肅水利水電技術， 2011，47 （4）：22-24，56.

[4] 崔萬晶.城市軌道交通項目水土流失特點及防治措施[J].中國水土保持，2015（12）：58-60.

[5] 儲召蒙.深圳地鐵8號線一期工程中水土流失危害及防治對策[J].水生態保護與管理，2018（1）：39-41.

收稿日期： 2023-04-27

第一作者： 姜云保（1989—），男，江西南昌人，工程師，碩士，主要從事水土保持和環保咨詢工作。

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（責任編輯 李楊楊）