高速公路水土保持设计探讨

程建国

摘要：我国公路水土保持源于公路边坡防护。新中国建立后，公路交通管理部门建立健全了养路机构，各地对所辖路段的路基、路面采取了一系列防护措施，如边坡防护林、护路林、排水渠、护坡工程、过水涵洞等，在滑坡、坍塌防治方面取得了一些成功的经验。本文结合具体的工程介绍了公路建设项目水土流失与水土保持、高速公路水土流失防治措施、植被保持水土的有效性研究。

关键词：高速公路;水土保持;水土流失;路基

前 言

由于公路建设过程中水土流失问题的突现，使公路建设项目中水土保持方案的编制日益迫切。但随着改革开放，国家大型公路建设项目纷纷上马，新的水土流失愈演愈烈。严重的水土流失、土地沙漠化等一系列环境问题，引起了有关部门的高度重视。

一、公路建设项目水土流失与水土保持

公路建设项目水土流失是在区域自然地理因素即水土流失类型区的支配和制约下，由于各种自然因素包括气候、地质、地形地貌、土壤植被等的潜在影响，通过人为生产建设活动的诱发、引发、触发作用而产生的一种特殊的水土流失类型，它既具有水土流失的共性，也具有自身的特性。因为公路建设是线性项目，对地面的扰动特点表现为多种多样，因此施工过程中对水资源和土地资源的破坏是多方面的，公路施工过程中要开挖山体、削坡、修隧道、架桥，高处要削低、低地要填高，因此其对土地资源的破坏不仅仅是表层土壤，往往破坏至深层土壤，深者可达几十米，水土流失形式表现为岩石、土壤、固体废弃物的混合搬运。从这一点看，公路建设水土保持和其他一般性的人为水土流失是有区别的。公路建设水土流失应根据其自身的特点确定水土流失防治范围。

水土保持是防治水土流失，保持、改良与合理利用山区、丘陵区和风沙区水土资源，维护和提高土地生产力，以利于充分发挥水土资源的经济效益和社会效益，建立良好生态环境的綜合性科学技术。而公路建设项目水土保持则是在公路施工过程中公路主体工程、取弃土场、临时工程等范围内预防和治理水土流失的综合性技术。公路建设工程量大，引起的水土流失也较为严重，这不仅影响公路自身的安全运行和周边环境、沿线城镇、村庄、农田及公共设施，而且会影响水土资源和生态环境。公路建设水土保持主要是在工程措施和生物措施等方面把水土保持和公路建设充分考虑进来，处理好局部治理和全线治理、单向治理措施和综合治理措施的关系。

二、高速公路水土流失防治措施

1.水土流失防治分区

公路建设水土保持根据其工程特点采取分区分期防治，工程建设前期水土保持以工程措施为主，因地制宜，辅以生物措施相结合，快速有效地遏制水土流失，后期主要以植物措施为主，防止水土流失，改善生态环境。公路建设水土流失可分为三个区域，分别为：主体工程防治区、取土场防治区、弃土场防治区。

1.1 主体工程防治区。公路沿线征地范围划为主体工程防治区，该区域主要根据挖方、填方情况采取护坡工程、排水工程和植物绿化美化工程，保护路基路面稳定，排除路面水，保证路面行车安全，美化公路运行环境。

1.2 取土场防治区。根据取土场所处的地理位置及地形条件，采取植物防护与工程防护，防治水土流失。

1.3 弃土场防治区。该区采取工程防护及植物防护等水土保持措施，防止弃渣下泄，稳定堆砌弃渣形成的边坡，防止水土流失对河道及农田的影响。

2.水土流失防治措施

水土流失防治措施包括公路主体工程、取土场、弃土场以及临时工程等项目，主要是通过植物措施和工程措施，使公路建设引起的水土流失减小到最低限度，使经济效益、社会效益和环境效益相统一。

高速公路主体工程水土保持措施主要包括路基排水、路基防护、公路绿化美化工程以及软基处理等。

3.路基路面排水

路基设置完善的排水设施，以排除路基、路面范围内的地表水和地下水，保证路基和路面的稳定，防止路面积水影响行车安全。同时达到排水通畅，既避免冲刷，又不致造成淤积，减少新的水土流失。本方案设计中采用边沟、截水沟、排水沟、泄水槽、急流槽等设施。挖方路段及高度小于边沟深度的填方路段均设置边沟。

4.路基防护

路堑边坡应是本项目水土保持方案的重点治理对象。考虑到水土保持及工程稳定性的要求，丹庄高速公路采用的挖方边坡坡率相对较缓，对土质挖方边坡采用1：1.75。全线路堑边坡均采用了相应的防护措施，对土质边坡主要采用边坡植草的植物防护措施，对石质边坡采用在其坡脚处设置2m高的浆砌片石挡土墙的工程防护措施，并用混凝土预制块镶面。

路堤边坡防护：考虑到水土保持及工程稳定性的要求，边坡坡面采取浆砌片石护坡、衬砌拱形骨架护坡等工程措施，同时配合植草和种植小灌木等植物措施进行坡面综合治理。拱形骨架植草防护适用于路线跨越铁路、国省干线公路、互通立交匝道的主线桥梁两端。因地形限制或与其它建筑物相干扰，必须收缩坡脚时设置浆砌片石挡土墙。

三、植被保持水土的有效性研究

植被是防止水土流失的积极因素，破坏地表植被，必将导致水土流失的进一步加强。植被覆盖层减小了雨滴对地面的打击，并由于增加地面糙率而减小了流速，气流或者水流的作用力被分散在覆盖物之间，地表的覆盖因素完全承受了原来作用于地表土粒上的力，并且植被覆盖物腐烂后可以增加土壤中有机质的含量，进一步改善了土壤的理化性质。

植被控制水土流失的效益是明显的，但是由于植被生长发育等状况的不同以及人为等因素的不同影响，不同植被的冠层、地表层以及地下根系分布层等都出现较大差异，因此其水土保持效益也就有所不同。经过长期的研究，研究人员对于植被保持水土的作用有了比较系统的认识。随着研究逐步深入，特别是土壤侵蚀预报研究的发展，研究人员将逐步倾向于对植被保持水土有效性的机理研究，用定量的语言描述植被保持水土的有效性。随着植被在生态环境恢复与建设中的地位和作用日益突出，进一步加强植被生态功能，特别是水土保持功能的定量化研究，对于水土保持措施的有效实施具有重要意义。

四、结束语

公路建设中的水土保持方案设计是我国可持续发展目标实施的一个重要组成部分，但这项工作在我国开展较晚，水土保持对于公路设计者来说还是比较陌生的概念。本论文的研究只是抛砖引玉，随着公路建设中水土保持工作的深入开展，对于公路建设中的水土流失预测将更为细化、量化，对方案的设计将更具指导意义。在土壤侵蚀量影响因子量化研究不断发展的基础上，公路设计者将对水土保持措施进行量化比较，提出更为有效的、便于操作的、经济合理的水土保持措施。

参考文献：

[1]王汉存.水土保持原理[M].北京：水利电力出版社，1991.

[2]刘震.开发建设项目水土流失防治技术研究[M].北京：中国标准出版社，1999.

[3]方左英.路基工程[M].北京：人民交通出版社，1995.

[4]刘松林.水土保持工程[M].北京：水利电力出版社，1990.