汉宁高速公路建设中的水土保持与边坡防护技术

郑志峰

（甘肃森华水保设计咨询有限责任公司，730030，兰州）

汉宁高速公路建设中的水土保持与边坡防护技术

郑志峰

（甘肃森华水保设计咨询有限责任公司，730030，兰州）

水土流失；影响因素；生态边坡防护技术；汉宁高速公路

自1988年我国高速公路实现零的突破后，一条条以高速公路为轴线的各具特色的产业带迅速出现在各地，便捷通达的高速公路给人们的生活和工作带来了快节奏和高效率，加快了我国向现代文明社会发展的步伐。但开发建设过程中，道路与环境问题的提出由来已久，水土流失是其中最严重的一个方面。公路建设造成的水土流失范围呈线状，有时甚至跨越多种流域和地貌类型，影响范围广。特别是山区地貌特殊，在施工过程中，对于各种挖填方和弃渣若不采取有效的防治措施，可能造成严重水土流失，对周边或区域生态环境造成较大影响，所以，如何处理好公路边坡综合防护问题，使公路边坡与生态环境能够协调发展，是今后公路建设工程面临的一个重大课题。

一、汉宁高速公路概况

汉宁高速公路起自陕西省洋县金水河畔，途经洋县、城固、汉台、南郑、勉县、宁强五县一区，止于陕川交界的宁强县棋盘关，连接在建的十天、宝汉两条高速公路，全长 199.23 km。根据不同的地形条件，汉宁高速公路金水至龙亭、勉县至棋盘关段为山岭重丘区高速公路，龙亭至勉县段为平原微丘区高速公路，路基宽度从24m至26.5m不等，双向四车道。全线共设桥梁251座、隧道44座 (单洞)，共26 555.5m；设置互通式立交10处、收费站11个、服务区 4处、养护工区1处，同时配有完善的交通、通信及收费系统等设施。汉宁高速公路堪称“入川第一路”，望东北连接古都西安，眺西南直抵天府成都，是连接秦蜀的捷径，更是沟通中原、西北与西南实施西北大开发的黄金通道。

二、汉宁高速公路水土流失的特点

陕南长江流域地处秦巴山地，群山起伏，沟壑纵横，有大小流域8554条，其中小于10km2的有6803条。沟谷十分发育，沟壑密度达到2.18 km/km2。同时，山高坡陡，岩性复杂，既有坚硬的石英岩、沙岩等，也有易风化抗蚀力弱的泥质页岩、云母片岩、千枚岩等，土壤抗蚀性差。覆盖在缓坡、低地的风化碎屑层、土层，一般颗粒较粗，粉沙及黏粒较少。由于区域暴雨频繁，强度较大，极易产生水土流失。工程建设过程中，由于扰动和破坏了原地貌，加剧了水土流失，如不采取有效的水土保持措施，将对工程和当地的水土资源带来不利影响。汉宁高速公路工程建设水土流失具有以下特点：

1.线路长，涉及地貌类型多，施工条件复杂

陕南地势由南、北向汉江谷地倾斜，由西向东倾斜。西部汉中地区南北两侧低山顶面海拔1 200～1 000m，至盆地海拔降至600～500m；东部安康、旬阳一带，低山顶面海拔1 000～800m，至盆地海拔降至400～300m。山顶面由西部的1 200m到东部降至1 000m左右，盆地海拔由汉中附近的500m，到安康降至300m左右。汉江河床高程由汉中的400m至旬阳降为200m。低山丘陵山势和缓，顶部浑圆，山坡坡度多在25°以下。在秦岭中低山丘陵路段，山高坡陡，沟壑纵横，土地瘠薄，地质结构和施工条件复杂。

2.水土流失呈线状分布，影响大

侵蚀剥蚀的低山、丘陵、宽谷盆地中，宽谷盆地占有较大比重。除汉中、安康盆地外，在低山丘陵区，许多河流形成开阔的谷地和小坝子，本项目为线性工程，施工所造成的水土流失量因路线所经过的类型区的变化而变化。由于公路建设大量采用机械施工，路堑开挖、路堤填筑、爆破、取土采石、架桥砌涵等，破坏了公路沿线原地貌及植被，扰动了表土结构，致使土体抗蚀能力降低。

3.植被破坏呈带状，增加了重建植被施工难度

项目建设不可避免地导致了山体原生态植被损坏、动物栖息地破坏及水土流失，出现了大量边坡和裸露山体等一系列生态环境问题，使瘠薄立地条件下本来就十分脆弱的生态变得更加恶化，从而严重地影响了经济社会的可持续发展。但因植被破坏呈带状分布，增加了重建的施工难度。

4.弃渣弃土分散，极易造成流失

弃土弃渣是指以矿山为主包含重大水利水电道路等重要工程施工产生的弃土弃渣。这些弃土弃渣数量巨大,时有启动产生泥石流灾害的事件发生,造成人员、财物巨大损失。中低山丘陵路段路基开挖的弃土弃渣若分散堆置在坡面、河岸、河滩上，极易被水流冲刷，造成新的水土流失。

5.开挖造成坡体失稳，易引起崩塌、滑坡等重力侵蚀

公路经过山坡、沟谷或穿越河道时，由于路基施工开挖破坏了坡体支撑和上部岩体（上体）的稳定性，易引起崩塌、滑坡等重力侵蚀。小型崩塌多发生在施工中，较多的崩塌发生在施工之后一段时间。

三、汉宁高速公路生态防护技术

1.填方路段的生态防护

（1）土质填方路段

主体工程区包括主线路基占地及立交、服务区、管理设施等工程占地，直接影响区面积711.65 hm2。生态防护成本低，景观效果好，生态功能强，但有时易造成土壤侵蚀。选择高速公路边坡形式，一个非常重要的指标是生态防护的临界高度。不同立地条件的边坡，生态防护的临界高度均不相同。通过对不同地区的强暴雨量、不同路面宽度的汇水量、排水方式以及各种植物的防护能力等进行大量试验研究分析，确定了高速公路边坡各种生态防护的临界高度。

在汉宁高速公路中，根据边坡的不同情况，采用了多种生态防护形式：①填土高度小于3.5m的边坡，路面水漫流至坡面，直接在坡面撒播草种并适当夹植灌木进行边坡防护。②填土高度为3.5～5m的边坡，在土路肩处设置截水沟，坡面设置急流槽集中排水，减少路面水对边坡的冲刷。在坡面急流槽间撒播草种并适当夹植灌木进行边坡防护。③填土高度大于5m的边坡，根据不同情况在坡面上设置单层或双层的水泥混凝土预制块衬砌拱，在拱圈内撒播草种并适当夹植灌木进行边坡防护。④部分填土高度大于7m的路段，采用分台阶的形式进行坡面处理，并在台阶上设置排水沟。将整个坡面划分为2～3个高度小于3.5m的坡面后，直接在坡面撒播草种并适当夹植灌木进行边坡防护。⑤在周围条件允许的路段，将原设计坡比放缓至1∶2，以提高生态防护的临界高度，减少工程防护比例。

（2）石质填方路段

汉宁高速公路由于地处陕南丘陵地带，沿线多小山丘。为减少弃石对环境生态的破坏，减少取土数量，降低工程造价，尽可能地将开挖的石方用于路基填筑，并对石质填方的边坡做以下处理：①黏土包边植草。在石方路基两侧填筑1m左右的黏土包边，与相应石方层次同步填筑、压实，为以后的绿化种植创造一定的条件。路基填筑完成后，按与土方边坡同样的方法进行处理。②干码块石植草。将粒径较大的石块，分台阶干码在石方路基两侧，并在石块空隙中充填耕植土，作为植物生长的基础。③对于利用碎石土填筑的路基，利用专业的喷播设备，将植物种子加矮灌木种喷入坡面中，经过一定的生长周期即可覆盖整个坡面，起到护坡固坡的作用。

2.挖方路段的生态防护

取土将对地表植被造成严重破坏，底层土壤裸露，结构破坏，抗侵蚀能力降低，遇暴雨将会发生水土流失。对于沿线各个挖方段上边坡，结合不同的坡面性质、土质情况，分别采取不同的生态防护技术进行处理，宜喷则喷、宜栽则栽，保证生态防护的效果。

3.互通式立交、服务区的生态防护

高速公路沿线的大型工点（如互通式立交、服务区）作为高速公路这一景观链上的璀璨明珠，应根据其所处区域的人文特点、地域特色营造具有一定主题思想的景观氛围，其内部路基由于不受用地约束，可采用适当放缓路基边坡、直接在坡面上撒播草种并适当夹植灌木的方法进行边坡防护。对所包范围内的地形进行整治，使丛林—密植树木(山区)、田园—小桥流水（平原区）、水景—通过水生植物营造水乡特色（水网区）等与周围地形交相辉映。

4.生态防护植物品种的选择

在对当地植被进行充分调查的基础上，植物选择贯彻“适地适种”的原则，大量应用当地野生的、生长健壮、适应性强、观赏性好的品种，如狗牙根、黑麦草、二月兰、野菊花、云南黄罄、迎春、扶芳藤、长春藤、胡枝子、双夹槐、火棘、石楠、淡杂竹、宜兴苦竹等，既有利于植物生长，保证防护效果，也避免了外来植物对原有生态的破坏。在植物配置上，根据各个坡面的不同情况分别选择相应的植物种类，草、草花、竹子、灌木、藤本互相配合，既充分考虑生态防护短、中、长期的防护效果，又兼顾环境景观，做到简洁而不单调、变化而不凌乱，三季有花、四季有景，使高速公路形成车移景异的生态走廊。

四、结 语

本区是陕南水土流失较严重的地区，侵蚀物质中多为较粗的碎屑，被搬运至河谷，形成堆积，淤积河床、水库，形成灾害。公路边坡是公路建设中破坏最为严重的区域之一，对其进行有效防护是公路生态恢复的重要内容。由于公路边坡暴露于自然环境之中,易受自然环境的影响，表面上处于静止状态的边坡,实际上始终处于运动变化之中，这种运动变化的结果,会不同程度地损坏边坡的完整与稳定,严重时将发生安全事故，而产生安全事故的点位和时间节点均具有不确定性,因此必须以预防为主,搞好坡面保护,全面落实好边坡防护措施。

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责任编辑 田灵燕

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1000-1123（2016）22-0017-02

2016-08-31

郑志峰，执行董事兼总经理，高级工程师。