高速公路水土保持方案编制技术探讨——以太原二环高速公路东环段为例

张 凯

（山西省交通科学研究院，山西 太原 030006）

高速公路是国家重要的基础设施之一，它的建设对于缓解客货运矛盾、加强区域间沟通、促进社会经济发展具有十分重要的作用。但是，高速公路属于线性工程，具有路线长、地表扰动面积大、土石方挖填量大等特点，在施工过程中，改变地表形态，破坏地表植被和土壤结构，遇降雨易形成水土流失[1-3]。为保护和合理利用水土资源，改善生态环境，防治工程建设引起的新增水土流失，根据《中华人民共和国水土保持法》、《开发建设项目水土保持方案管理办法》等有关法律法规的要求，需编制高速公路项目水土保持方案。

1 项目概况及项目区概况

1.1 项目概况

太原二环高速公路东环段位于太原市阳曲县、晋中市寿阳县和晋中市榆次区境内，设计技术标准为双向六车道，路面宽33.5 m，设计时速为100 km/h，路线全长32.32 km，设特大桥1座，大桥15座，中桥5座，小桥2座，涵洞77道和其他附属设施。全线路基工程土石方总量 1 859.81万 m3，需借方19.28万m3，弃方307.67万m3，设置取土场1处，弃渣场15处。全线高速公路占用土地380.76 hm2，其中永久用地271.42 hm2，临时占地109.34 hm2。

1.2 项目区概况

项目区属于暖温带大陆性季风气候，年平均降水量445 mm，主要集中在7—9月；沿线地形起伏较大，南北向冲沟发育，地貌类型属于土石山区和黄土丘陵阶地区；路线范围内主要河流为涧河；土壤类型以褐土和草甸土为主，其中褐土主要为淡褐土性土和淡褐土，草甸土主要为浅色草甸土和盐化浅色草甸土；沿线植被以灌草丛和人工植被为主，主要树种有松树、杨树、柳树及果树，林草覆盖率为25%；高速公路沿线土地利用类型以林地、耕地和草地为主。

2 高速公路项目水土流失影响因素

要想使水保方案突出重点，有针对性，就必须了解工程的组成和对水土流失的影响因素。太原二环高速公路东环段由路基工程、桥梁工程、交叉工程、取土场、弃渣场、施工便道等组成，容易诱发水土流失的环节主要有路基填筑、开挖，桥梁基础施工、取土场开挖、弃渣场堆弃废渣、施工便道修建等。

2.1 路基工程

高速公路路基工程土方挖填量大，引起水土流失也较为严重。尤其在填方路段，路基填料未经压实，遇降水易形成雨滴击溅侵蚀，进而在地表径流的作用下形成细沟侵蚀或面蚀；在挖方路段，由于路基上边坡的开挖而形成大量裸露的土质坡面，在降雨的作用下形成的地表径流对路基坡面造成冲刷，产生细沟侵蚀或面积，严重时会造成坍塌或滑坡等地质灾害。

2.2 桥梁工程

桥梁工程水土流失主要发生在桥台及桩基础施工过程中，由于地表植被和土壤结构遭到破坏，土壤抗蚀力下降，遇降水易形成水土流失，同时基础施工会产生泥浆和钻渣，若临时堆弃不进行防护，也会产生新的水土流失。

2.3 取土

在取土过程中，不可避免地改变原局部地形，破坏原地表植被，造成底层土壤裸露，土壤抗蚀力下降，若无植被恢复和排水措施，在降雨侵蚀力的作用下，将会产生大量的水土流失。

2.4 弃渣

高速公路弃渣以土石混合体为主，一般堆弃于附近沟道内，渣体堆置松散，结构性差，孔隙率大，且堆放沟道上游汇水面积较大，若无合理的拦挡、排水等工程措施和坡面植被防护措施，遇强降雨产生地表径流，易形成水土流失，甚至产生护坡、泥石流等地质灾害。

2.5 施工便道

施工便道施工工艺与路基工程类似，主要影响因素是路基填筑和开挖，但施工便道往往数量大，且在施工中容易被忽视，缺少防护措施，容易产生较大的水土流失。

3 水土流失防治责任范围及防治分区

3.1 防治责任范围

防治责任范围是指工程建设行为可能造成水土流失的区域，也是必须采取有效措施进行方案会的区域，根据《开发建设项目水土保持技术规范》（GB 50433—2008）的规定，水土流失防治责任包括项目建设区和直接影响区。项目建设区按工程永久占地计，直接影响区可按《开发建设项目水土保持技术规范》中确定，也可参考《水利水电水土保持技术规范》中附录E来确定。

太原二环高速公路东环段建设区占地380.76 hm2，其中永久用地271.42 hm2，临时占地109.34 hm2。经计算，高速公路水土流失防治责任范围面积为486.42 hm2，其中项目建设区380.76 hm2，直接影响区105.66 hm2。

3.2 防治分区

防治分区一般按地形地貌、土壤侵蚀分区划分一级分区，同时根据工程组成划分二级分区，直接影响区不单独划分防治分区。

太原二环高速公路东环段全线属于黄土丘陵沟壑区，根据高速公路工程布局与施工特点，可划分为Ⅰ区（路基工程防治区）、Ⅱ区（桥梁工程防治区）、Ⅲ区（交叉工程防治区）、Ⅳ区（沿线设施防治区）、Ⅴ区（施工生产生活防治区）、Ⅵ区（施工便道防治区）、Ⅶ区（取土场防治区）、Ⅷ区（弃渣场防治区）等8个主要分区。

4 水土流失防治目标及防治措施

4.1 防治目标

防治目标应根据项目所在区域的水土流失防治分区及沿线生态情况确定。

根据《开发建设项目水土流失防治标准》（GB50434—2008），太原二环高速公路东环段水土流失防治标准执行建设类三级标准（表1）。

表1 水土流失防治目标

4.2 防治措施

根据高速公路分区和施工特点，按照水土保持分区分别进行水土保持措施布设，因地制宜、因害设防、防治结合、全面布局、科学配置，减少原地貌和植被的破坏面积，设置临时性防护措施，减少施工过程中造成的人为扰动，注重与周边景观相协调。

4.2.1 路基工程防治区

路基工程主体设计中已有护坡、排水、植被恢复等水土保持措施，通过分析评价，可界定为水土保持措施的，直接纳入水土保持方案中的措施体系，主体设计中缺少的，水土保持方案将补充临时防护措施，主要包括路基裸露边坡的临时苫盖措施和高填深挖路段边坡的临时拦挡措施。

4.2.2 桥梁工程防治区

桥梁工程施工结束后，应及时清运建筑垃圾，对场地进行平整，水土保持方案将补充施工结束后的土地整治措施和扰动施工区域的植被恢复措施。

4.2.3 交叉工程防治区

交叉工程主体设计中已有护坡、排水和绿化等水土保持措施，水土保持方案将补充临时防护措施，主要包括裸露边坡的临时苫盖措施和剥离表土临时堆置时的临时拦挡和苫盖措施。

4.2.4 沿线设施防治区

沿线设施主要是指高速公路服务区、收费站等设施，主体设计中已有排水、护坡和绿化等水土保持措施，水土保持方案将补充剥离表土的临时防护措施，主要为装土编织袋的临时拦挡措施和彩条布的临时苫盖措施。

4.2.5 施工生产生活防治区

高速公路施工生产生活区主要包括施工营地、施工用地、拌合站和桥梁预制场等场地，这些场地均为临时占地，在施工结束后应恢复为原土地利用类型。水土保持方案设计了工程措施、植被措施和临时措施3项措施。工程措施中包括表土剥离措施，即对临时占地原始表土层进行剥离，并临时堆放，作为后期绿化覆土和复耕覆土；土地整治措施，即在施工结束后将扰动地表进行平整、覆土。植被措施是在施工结束后，对原地貌为草地的临时占地进行灌草结合的方式绿化。临时措施主要包括表土剥离临时堆放的临时拦挡和苫盖措施，施工场地周边的临时土质排水沟。

4.2.6 施工便道防治区

水土保持方案在施工便道防治区设计了工程措施、植被措施和临时措施3项措施。其中工程措施主要为占用耕地和林地的表土剥离和施工结束后的土地整治措施；植被措施为原土地利用类型为林地的临时占地在施工结束后，采用乔灌草相结合的方式进行植被恢复；临时措施包括施工便道两侧的临时土质排水沟和施工便道边坡的临时防护措施。

4.2.7 取土场防治区

水土保持方案在取土场防治区设计了工程措施和植被措施两项措施。其中工程措施为取土场周边及平台的截排水沟，截水沟水流进入沟道时的消能护坦，以及施工结束后的土地整治措施；植物措施主要是在取土场底部采用乔灌草相结合的方式进行植被恢复，在取土场边坡采用灌草相结合的方式进行绿化。

4.2.8 弃渣场防治区

水土保持方案对于弃渣场的一般设计主要为工程措施和植物措施两项措施。工程措施中设计了周边截水沟和平台排水沟，主要计算参数包括洪峰流量、径流系数、1小时暴雨量、汇水面积等；设计了挡渣墙尺寸，并进行了挡渣墙抗滑稳定安全系数、抗倾覆稳定安全系数和地基承载力3项指标的验算，同时设计了表土剥离措施和施工结束后的土地整治措施。植物措施主要包括弃渣场顶面的乔灌草绿化和弃渣场平台与边坡的灌草绿化。

5 结语

高速公路快速发展的同时也带来了一系列生态环境问题，其中水土流失问题已引起了社会各界的广泛关注。编制科学、合理、可行的水土保持方案是高速公路水土保持工作的重要前提，也是落实我国水土保持法的重要举措[4]。通过水土保持方案的实施，可以减少或避免因人为因素造成的水土流失，改善周边区域的生态环境，防止新的生态破坏，对于实现高速公路建设与自然和谐发展具有十分重要的意义[5]。