基于弃土精细化设计的水土保持措施

杜芳琴

(上海友为工程设计有限公司,上海 200093)

上海水土流失成因可以分为：降雨、风力、植被、地形地貌、土壤、人为因素[1- 3]。其中人为因素占比逐年增加，水利工程对弃土的处理比较粗放[4]，不利于水土保持。近年上海市渣土总出土量超过1.0×108t。在各区域新增流失量中，排泥场和弃土场新增流失量所占比例为78.42%，所占比重较大。因此，排泥场和弃土场是水土流失防治的重点区域[5- 8]。根据以往工程经验，上海市许多中小型河道对土方的施工及处理没有精细化设计[9]。本次以某市管河道工程为例，对土方处理进行精细化设计，以改善水土流失现状。

该工程属开发建设类项目，根据工程建设特点，工程水土流失预测时段分成施工期和自然恢复期。施工期(包括施工准备期)共13个月，自然恢复期为1年。在工程预测期2年中，经计算项目区范围内可能造成的水土流失量为9563t，新增的水土流失量为8880t，占总流失量的91.98%。其中：施工期可能造成水土流失量为9031t，新增的水土流失量为8599t，占新增总流失量的96.83%；自然恢复期内可能造成水土流失量为622t，新增水土流失量为281t。可见，该工程水土流失主要发生在施工期。

该工程分为5个标段，区域内土方呈现结构性稀缺：腐殖土大量稀缺，底层干土部分稀缺，未固结泥浆无利用价值。通过对土方开挖方式的分析，将弃土量定量化，土方状态明确化，对不同状态土方设计精细化。

1 土方开挖施工方式及相应弃土量

根据施工导流方案，该工程分为干地作业段(拦河围堰段)、带水作业段(顺河围堰段)。拦河围堰内干施工，以干挖为主，但东滩地区地下水埋深浅，水量充沛，且砂性土地基极易发生渗透破坏，地下水位以下不适合干挖，故该工程1.0m高程以上采用陆上机械开挖，1.0m高程以下采用4PL- 250水力冲挖机组冲挖河泥，冲挖后形成泥浆。在干挖部分，需对表层0.3～0.5m腐殖土进行单独收集堆放，待绿化种植时使用。

顺河围堰由预留土埂形成，施工完成后，地下水位以上的土埂剥离表层0.3～0.5m腐殖土，后以干挖为主，其余土方采用挖泥船挖除，并对河底底泥进行船挖疏浚，均形成泥浆。

根据施工方式的不同，各标段产生的弃土列于表1，弃土类型分别为：泥浆、干土、腐殖土。

表1 土方开挖不同施工方式及相应弃土量 单位：万m3

2 排泥场设计

该工程泥浆方量合计97万m3，受施工工艺限制，泥浆仅能泵吹至附近的排泥场内，根据现场条件，排泥场可利用面积2370亩，排泥高度不大于1m，本次将排泥场划分为长约500m，宽约200m，面积约10万m2的16个单元排泥场进行设计。

排泥场周围设置土围堰，排泥场及余水沉淀池围堰顶宽均为2m，两侧坡比为1∶2；余水沉淀池围堰顶高程低于排泥场围堰0.5m。

为减少泥浆沉降固结时间，本次布设泥水快速分离排水系统[10]，布设后，疏浚土(砂性土)的松散系数可以降低至1.06，并能够在24h内将含水率降低至液限附近，垂直盲沟对3m范围内的土体最能发挥排水效果，盲沟布设间距不大于6.0m[11- 13]。

对于单个排泥场，东西向无排水出口，南北两侧分布灌溉渠和支河，排水系统由南北干沟+东西支沟组成，东西支沟功能为：排地表0.6m深度内的地下水+地表水，南北干沟功能为：汇集支沟+地表1m深度内地下水(即排泥场深度)+地表水。东西支沟底宽0.8m，口宽1.2m，深0.6m，间距5m。南北干沟深1m，间距10m，并在干沟沟底铺设一根PVD排水带，排水带外侧为无纺土工布，内侧有排水通道，该排水通道在坍塌淤积情况下依然有效。PVD排水带上覆200mm土方即可。排水带规格参照JT/T 521—2004《公路工程土工合成材料塑料排水排》选用。该排水带可大大提高排水效率，具有自稳特性，待淤泥固结完毕，回收方便。每个地块在南北侧布置一条沉淀沟，水经沉淀后开缺排水入河，如图1所示。

图1 排泥场排水系统布置示意图

3 堆土场设计

堆土场选址于两侧周边农田，选取低洼闲置土地，面积共708.1亩。堆高控制在2m内，边坡坡比为1∶1～1∶1.5。场内排水沟横纵向间距30～40m，排水沟取土质0.5m×0.5m梯形排水沟，末端设沉沙池，沉沙池尺寸4m×2m×1.5m，沉沙池共10座。

为避免水土流失，堆土场四周布置填土草包，顶宽1m，底宽1.5m，高2m，填土草包6870m3。堆土量较大，施工期间对堆土边坡采用密目网苫盖，共7800m2。

堆土场利用结束后撒播草籽绿化[14- 15]，并回覆表土并绿化、平整，共计撒播混合灌草籽47.22hm2，场地平整47.22hm2。

4 腐殖土利用

表层土是微生物和各种生物经过长年累月相互影响而形成的，它是柔软且对植物富有营养的好土，腐殖土中包含了各种微生物，若表土一旦丧失，将难以简单地复原。根据建设安排，该工程腐殖土将用于东滩绿化工程，本次将腐殖土的开挖堆放与绿化种植用土结合，根据运距将绿化种植点(用土区)分布各个标段，腐殖土共11.26万m3，仅能满足部分种植点用土需求，将腐殖土运入不同用土区，优化运距，绿化种植工程也可完全利用腐殖土，有利于生态，节约投资，表2为土方平衡表。

表2 腐殖土土方运输平衡表

5 结语

本文以实际工程为例，通过分析不同土方施工方式，对产生的弃土进行精细化设计，使废土“变废为宝”。排泥场的泥浆快速固结系统大大节约了固结时间，提高了土方利用效率；干土堆土场的水土保持具体措施保证了设计的落地，避免模板化和套路化，有效防止水土流失；腐殖土的剥离、地点和土方量的明确，保证了腐殖土的有效利用，约束了施工期对腐殖土处理的随意性，同时，东滩绿化工程的部分土方需求得到了满足，从整体上减少了土方运距，节约了投资。