公路建设表土资源保护利用成本及效益研究——以广东省清云高速为例

文 /王剑 王倜 陈学平 程睿 吴昊柱

1.引言

表土指表层部位的土壤，表土包括自然土壤中的腐殖质层、含枯枝落叶层以及耕作土壤中的耕作层[1]，其厚薄因土壤类型而异，是泥土中含有最多有机质、植物种子和微生物的地方，为一种稀缺的、不可再生的、具有重要生态价值的自然资源。对于维护生态平衡，加速植被恢复有重要价值[2][3]。公路的建设不可避免地变更原有土地的功能，尤其是路基清表施工往往将清除的表土作为废弃物堆放堆弃于渣场，占用土地，影响景观，并容易形成水土流失，造成了对天然肥力较高的土壤资源的巨大浪费，对区域生态系统与安全也不利[4]。

国外发达国家对表土资源保护非常重视，已形成了较为成熟的方法手段和体制制度[5]。随着国内资源保护意识的增强，公路环保等相关领域的学者也逐渐意识到表土资源对于生态恢复的重要性，在相关标准规范的制定[6][7]、保护对策措施[8-10]、表土剥离技术[11-14]、表土资源利用[15][16]等方面都进行了较为深入地研究，取得了可贵的经验和成果。

综上所述，公路建设表土资源保护利用的相关研究集中在对策和保护利用，但是对于保护利用的综合成本和效益方面的研究却未见报道。由于上述研究的缺失，造成现阶段公路建设中表土资源保护和利用的工程定额预算无法制定，相关施工始终无法纳入工程预算执行范围；同时表土资源保护产生的效益也没有定量数据可参考衡量。因此，目前对表土资源的保护利用重视程度还不够高，公路建设单位和施工单位对开展表土保护利用也缺乏积极性。本文研究计算和分析了广东省在建的清云高速公路开展表土资源保护与利用全过程的成本和效益，研究成果能够为工程实践中表土资源保护的管理、标准及定额制订等提供理论与实践支撑。

2.依托工程及研究方法

2.1 依托工程概况

清云高速公路位于珠三角西部地区外围，是广东省高速公路网规划的“第二横”——汕头至湛江高速公路的重要组成部分。项目起点为清远市清新县，终点在云浮新兴县接规划的汕湛高速公路云浮至湛江段，路线全长约157 km。清云高速公路跨越北部山区，自然生态环境良好，部分路段途经广东省划定的生态功能严控区，生态环境保护要求很高。

2.2 研究方法

研究采取了施工现场实时记录、施工台班统计和测算的方法，力求相关计算结果能够与工程实践相吻合。

3.研究结果

3.1 表土剥离成本

表土剥离深度约为20～30 cm，单独进行表土挖掘会造成挖掘效率降低、增加工程油耗及台班费用。为明确具体增加的费用，研究统计了清云高速公路1天的表土剥离台班费用。统计信息见下表。

表1 表土剥离施工台班成本统计分析表

通过观测记录表可知，小松PC200-6与SY235c-9挖掘机，施工油耗17～18 L/h，全天工作6 h（不含路上与午休时间），一日油耗分别为170 L与70 L。直接成本构成：油耗1363元、人工500元、机械660元，总计约2500元（1363+200+660）。施工效率：清表面积5000 m2，剥离土方量1000 m3，平均成本约 2.5 元 /m3。

根据公路工程施工定额，挖装土、石方成本为2.023元/m3（2.0 m3的挖掘机斗容量）～2.234元/m3（1.0 m3的挖掘机斗容量）～2.273元/m3（0.6 m3的挖掘机斗容量）[17]。本项目中按原2.234元/m3（1.0 m3的挖掘机斗容量）计算，增加成本0.266元/m3（2.5元/m3－2.234元/m3），即增加幅度11.9%，折合到每1000 m3增加成本119元，施工地形为山前洼地。冲积成土，该表土剥离成本适用于农地及园地类型。

考虑到山坡地带表土层较薄，需要采用人工方式开展表土剥离，按照公路工程预算定额中机械费用的1.15倍计算，则平均成本为2.875元/m3，折合到每1000 m3为2875元，较不保护表土情形增加幅度28.7%，增加成本641元，该成本基本适用于林地类型。总体上在该区域，表土剥离成本在2.5元/m3～2.875元/m3（1.0 m3的挖掘机斗容量）。

表2 表土（20 mm）筛分处理成本构成分析

3.2 表土运输成本

表土可以运输到专门的弃土场，但是会产生运输费用；考虑后期利用时，还可以就近堆放于路基临近区域，从而节省运输成本。按照8T自卸式载货汽车计算，平均运输到堆土场5 km运距计算，根据公路工程概算定额，其成本为基价4.952元/m3+ 增运价0.686元/m3×（4 km/0.5 km）= 10.44元/ m3，总成本为10440元/1000 m3。这种情形需要通过科学布置表土堆放场位置，实现永临结合，从而获得效益。

3.3 表土处理成本

3.3.1 不同孔径的机械筛分率

根据现场调查分析，表土中多含有植物根茎残体，甚至较大的碎石块等杂质，用作喷播基材时需要20 mm孔径的机械筛分处理，筛分率一般在70%～90%，质量不高的表土筛分率尚不及70%。若用于面层喷薄则需要5 mm孔径的机械筛分处理，筛分率仅40%左右。

3.3.2 表土筛分成本分析

根据实际应用情况，按照边坡客土喷播要求，对表土进行20 mm孔径筛分增加的成本进行了简单分析，结果显示表土综合成本为33.35元/m3。根据现场对绿化施工单位调查可知，外运土方成本多为25元/m3。因外运土方多为不含杂质的心土或母质土，一般无需筛分处理直接用于喷播基材配置。因此，20 mm表土相对外购土成本增加约33.4%。如果需要筛分5 mm 表土用于客土喷播面层，成本会增加更多，经计算约78.13元/m3，但面层客土喷播的表土用量不大，因此整体增加成本仍以20 mm表土筛分为主。

3.4 表土利用成本

主要分析了利用表土替代常规种植土进行绿化施工所产生的主要成本变动。本次成本变动计算从简，仅考虑岩质上边坡客土喷播、劣质下边坡回填绿化、取弃土场回填绿化三种恢复形式中材料种类和用量变动的个别关键子项，其他成本构成按未有变动计，也未考虑因施工工序增加造成的施工效率降低所增加的其他成本。

3.4.1 岩质上边坡客土喷播成本分析

上边坡表土喷播主要是将原客土喷播基材配置中的外购种植土替换为表土，同时适当减少有机肥、复合肥、种子等用量，配置表土喷播基材。根据现场实际应用情况，对用于上边坡的表土与外购土客土喷播工艺成本进行了简单地分析对比，结果显示表土喷播6 cm相对外购土客土喷播6 cm，节约成本3.38元/m2，即节约6.38%的成本（原客土单价计53元/m2）。

尽管表土喷播能够节约一定的成本，但表土喷播会增加施工工序，造成施工效率降低，可能增加额外成本，研究并未考虑此因素。因此，利用表土进行客土喷播和外购土客土喷播工艺成本相差不大。

3.4.2 劣质下边坡回填绿化成本分析

针对部分区段的炭质板岩、粉砂岩等劣质填方边坡，将原回填普通土方喷播植草工艺改为回填3cm表土，再结合喷播植草作业进行植被防护。根据实际应用情况，进行了简单地成本分析对比，结果显示回填表土3 cm+喷播植草相对回填土方喷播植草工艺，增加成本1.04元/m2，即增加11.4%的成本。同样，分析过程并未考虑施工工序增加造成施工效率降低，成本进一步增加的因素。

表4 上边坡表土喷播成本分析

3.4.3 取弃土场恢复表土利用

高速公路沿线的弃（取）土场一般距离剥离区较近，因此表土资源剥离后，临时堆放地可直接选在场地边上，后期利用表土就地进行恢复作业基本无需转运，其成本主要是机械台班费用。结合当地实际应用情况，复垦一亩取弃土场约1000元/亩。若采用购土方式，其成本按照25元/m3计算，按照回填30 cm厚度，200 m3，恢复成本为5000元/亩。可见采用表土进行恢复，其成本节约为80%。

3.5 表土保护利用效益分析

表土的保护利用产生的效益主要包括经济效益和生态效益。其中经济效益主要包括利用表土能够节省的外购土、肥料等费用，以及减少的占地费用，是最直观的经济效益，能够定量估算。生态效益主要为表土保护及利用减少的水土流失、生态退化等现象产生的长期环境效益，短期内暂不能定量估算。

3.5.1 外购土替代效益分析

表土利用减少了外购土从而节约了绿化成本，按照25元/m3的当地外购土成本、平均运距5 km计算，可节省费用25000元/1000 m3。此部分效益已在表土利用成本里进行了计算。

3.5.2 养分性能替代效益分析

根据现场调研，外购土方一般为挖掘当地的赤红壤，由于挖掘深度较深，通常不会选择表层土壤，以避免筛分，主要为矿物质土壤，其粒径结构良好，便于施工操作，但没有或较少有土壤种子库，由于外购土方与保护表土在养分上有较大差异，研究以土壤中有机质碳的施用成本进行同等分析。按照改良肥力需要的有机碳价格计算，相关表土的碳密度12 kg/m3，12 t/1000 m3，换算成有机质20.6 t/1000 m3，若通过施用有机肥进行土壤改良，按有机肥有机质含量35%，600元/t，则为12000元/1000 m3。考虑到表土中N、P元素是植被恢复的限制因子，由于其来源相对较易，其成本按照有机碳的1/4估算，而生土有机质养分一般仅为表土1/10 左右，参照表土肥力水平用生土进行同等改良养分成本为15000元/1000 m3。在施用有机肥进行土壤改良时，还会有人工拌和，根据工程实践经验，其搅拌机台班费、人工费等大致按照5元/ m3的拌和成本估算，相关成本为5000元/1000 m3。

综合表土养分与拌种成本，相较采用外购方式并通过施用有机肥进行改良，表土养分利用的收益为20000元/1000 m3。

3.5.3 节约占地效益分析

当表土利用取弃土场地进行堆贮时，会增加少量征地、场地处理、临时拦挡与覆盖防护等费用。如果将表土尽快就近利用，或者利用公路征地范围内土地采用永临结合方式进行堆贮时，无需额外征地，可节约成本费用产生经济效益。主要效益分析如下。

（1）场地租金

项目区主要采用洼地型堆放方式，征地费用按照2000元/亩计，平均堆放深度达到4 m计算，每亩表土堆放场堆放方量为2664 m3，平均堆放与周转期限2年，场地租金为4000元/1000 m3。

表5 下边坡表土回覆3 cm+喷播植草成本分析

表6 取弃土场恢复成本构成分析

（2）场地临时拦挡与覆盖

拦挡与覆盖是水土保持法律要求执行内容，故表土保护并不会额外增加费用。由于表土中富含种子库，合理拦挡与利用可直接由种子库萌发进行覆盖，从而减少覆盖材料费用（三维网或无纺布）0.5元/ m2，材料费与人工费总计1元/m2，节省成本增加的效益500元/1000 m3（堆土场边坡与覆盖交叠增加100%计）。

由以上可知，采取表土利用等措施，可产生的减少占地经济效益为4500元/1000 m3。

3.6 综合效益分析

将表土保护利用的成本及产生的效益进行了综合计算，并针对边坡、取弃土场两个公路主要绿化位置进行了综合成本效益分析。由于绿化工程通常是按照面积进行计量的，将土方量按照覆盖面积进行估算，边坡客土喷播按照平均8 cm的厚度计量，每1000 m3喷播面积12500 m2；取弃土场复垦回填深度按照30 cm填土计量，每1000 m3复垦面积1650 m2。可计算出表土保护利用的综合效益。

可以看出，取弃土场等临时用地的表土利用恢复产生的综合效益最高，能达到5790元/亩的成本节约，而进行表土客土喷播利用会增加成本支出，约9000元/亩。表土保护与利用仍然有相当大的经济效益，尤其是在取弃土场等临时用地恢复方面。表土客土喷播利用主要成本集中在处理和运输方面，如果通过合理规划堆放场地，也能够实现正向经济效益。

4.结论

4.1 表土保护利用全过程不同程度地增加成本

表土的剥离、运输、堆放、处理、利用全过程均会增加额外成本。其中表土的剥离施工由于增加了工序、施工精细化程度提高导致成本增加；表土的运输和堆放相应增加成本；表土利用前会根据绿化需要进行过筛处理，不同孔径的过筛处理会增加人力和机械成本；表土利用主要是取代常规种植土进行客土喷播、回填等绿化利用，增加的成本为肥料、添加剂等。

表8 表土保护与利用综合效益分析（按1000 m3表土计算）

通过在清云高速现场实际测算得出，表土运输和处理为成本主要增加项。20 mm孔径筛分处理表土的成本为33.35元/m3，增加成本8元/m3处理成本；表土运输总成本约10000元/1000 m3。可见表土的筛分和土方运输成本很高，尤其是细颗粒表土，这也是部分施工单位不愿采用表土的重要原因。表土剥离增加成本约641元/1000 m3，增加幅度不大，主要是增加精细化施工成本，尤其对挖土深度有具体要求。公路施工的工程定额[17]中也有关于清除表土的定额，但是主要将表土作为一种工程土壤进行处理，施工方式相对比较粗糙，剥离定额预算偏低。

4.2 表土利用施工总成本与外购土持平

通过在清云高速现场实际测算得出，表土经过筛分、添加肥料和添加剂等一系列处理后，用于客土喷播、喷播植草的施工成本与外购种植土进行绿化施工的成本基本持平，基本不会导致施工预算的增加。如果用于取弃土场等临时用地恢复成本可节约80%左右，这是由于表土处理、运输成本较低，成本主要为机械台班。因此表土利用是否造成经济效益大幅度降低要通过综合成本计算得出并进行参考。表土保护利用的成本应重点考虑降低运输和处理成本。

4.3 表土保护利用总成本可降低空间大

表土运输成本能够通过合理规划堆放场地布局、永临结合等方法，实现最大程度降低运距和运输量，10000元/1000 m3的运输成本还可以大幅度降低；加快表土的利用能够实现占地成本减少，其中的场地租赁和管理费4500元/1000 m3可直接转变为经济效益。

4.4 表土保护利用效益显著

表土保护利用效益主要体现在近期经济效益和长期的生态效益。其中的经济效益主要包括替代种植土外购、养分替代效益、减少占地效益等方面，通过计算均能产生显著的经济效益。在成本和效益综合分析后可以看出，目前表土用于客土喷播绿化等，可能会增加9000 /亩的成本投入，但是用于取弃土场等临时用地复绿则可以减少5790 /亩的成本，主要是用于临时用地的表土不需经过转运和复杂的处理。目前表土保护利用增加的成本可采取相应的对策进行最大程度降低。

研究的计算结果基于广东地区林地表土保护和利用实践，可为其他类型、其他地区的表土保护施工成本、相关标准和对策的制定提供基础参考。研究还将进一步对如何降低表土的运输及处理成本进行深入探索。