公路线性工程水土保持分析与评价

黄碧柔

（广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司,广东 广州 510000）

0 引言

公路建设项目主体工程水土保持分析与评价,是水土保持方案的核心内容之一[1],项目建设必然引起水土流失,但产生的根本影响程度取决于项目的实施方案。为使公路建设对水土流失的影响降到最低,应从公路建设总体布局和方案评价方面入手,消除水土流失隐患,即通过主体设计、选线、取土、弃渣场、工程占地、施工组织设计等方面总体把关。

1 工程概况

河池（宜州）西过境线公路起于河池市宜州区德胜镇全村附近,设置全村枢纽互通式立交与G78 汕头至昆明高速公路及融水至河池高速公路相接,高速公路全长约45.672 km,设桥梁6660.90 m/24 座（含全村互通主线桥）,其中大桥5983.8 m/12 座,中、小桥677.1 m/12座；设涵洞82道；设隧道5081.5 m/4座,其中长隧道4791.5 m/3座,中隧道290.0 m/1 座；工程桥隧比为25.71%；设互通式立交3 处（其中枢纽互通1 处）；设服务区1处,管理中心1处,收费站2处、养护工区1处[2]。

2 水土保持措施分析与评价

2.1 主体工程选址（线）评价

项目位于河池市宜州区,不属于国家级和省级水土流失重点预防区和重点治理区,不在县级及以上城市区域,项目避开了水土流失严重、生态脆弱地区,区域地质稳定；避开了泥石流易发区、崩塌滑坡危险区以及易引起严重水土流失和生态恶化的地区；避开了全国水土保持监测网络中的水土保持监测站点、重点试验区,没有占用国家确定的水土保持长期定位观测站,但项目周边500 m范围内有居民点、河道3 km汇流范围,本工程水土流失防治标准等级已执行建设类项目西南岩溶区二级标准。从水土保持角度认为,主体工程设计选址基本满足相关规定,无绝对或严格限制性因素。

2.2 建设方案评价

本项目所在区域地貌以低山和丘陵为主,地形起伏相对较大,工程建设活动极易引发水土流失。主体设计方案在工程总体布局上采取“以桥代路、以隧代挖、移挖作填”等,在跨越河流及旱沟时优先考虑桥梁,穿越山体时优先考虑隧道,极大减少公路填挖土石方数量。本项目采用的公路纵断面设计,满足纵坡和竖曲线的各项规定,最大程度遵从了自然地形地势起伏,减少了高填深挖路段。

2.2.1 高填深挖路段桥隧比选的分析

受工程条件限制,初步设计阶段全线仍有12 处深挖路段、12 处高填路段,深挖路段主要在地势较高的山坡和坡脚、高填路段主要是隧道口之间、桥梁两端及部分低洼谷地。根据地形地质条件、路堑长度和挖深高度等因素分析,工程设置的12 处深挖路段由于工程布设局限、安全隐患、顶部覆盖层厚度不足,防护难度大,造价较高等情况,不具备采用隧道的工程条件。12 处高填路段位于狭窄沟谷腹地,采取高填路基能够消化局部开挖路段的工程弃渣,减少区域弃渣场、表土堆放场等临时工程的布设,从而减少临时工程占地,减少对环境的影响；若采取架桥的形式,桥梁施工难度大,工程造价高。因此,从水土保持、安全、经济等角度综合来看,本项目设置高填路段和部分深挖路段基本是可行的。

2.2.2 工程占地评价

本工程初步设计阶段占地面积共计492.09 hm2,其中永久占地为332.41 hm2、临时占地为159.68 hm2。各占地面积见表1。

表1 工程占地面积 单位：hm2

（1）永久占地评价

主体在设计过程中严格遵循“节约用地、持续发展”的总体思路,在满足工程技术要求的前提下,以少占用水田、耕地为首要原则。

项目属于III类地形区域,初步设计阶段采用高速公路标准的双向四车道,宽度26.0 m、26.5 m,根据《公路工程项目建设用地指标》[3],用地指标为：（7.8227+0.5×0.166）=7.9057 hm2/km；同时按照内插法计算互通立体交叉间距调整系数为0.988。

根据用地指标及其立交间距调整系数可得出本项目控制征用土地面积,单位用地指标：7.9057×0.988=7.811（hm2/km）；总用地控制值：7.9057×50.98×0.988=398.196 hm2。项目长45.672 km,主体工程用地332.41 hm2,单位用地面积7.2782 hm2/km,不超过Ⅲ类区高速公路四车道的调整后指标7.811 hm2/km。项目主体工程用地符合建设用地总体指标规定,占地类型见图1。

图1 永久占地的占地类型

（2）临时占地评价

施工便道结合主体工程线位依地势布线,但因沿线耕地广布,也不可避免地占用部分耕地,待施工结束后占用耕地进行复耕利用；部分主体工程和弃渣场沿山体布置,这部分便道不可避免占用林地、草地和园地,选线时尽量避让植被较好区域,施工结束后建议按原土地类型恢复；因此,临时占地恢复后对原占地类型影响不大。施工生产生活区大多布设在靠山坡的较平缓地区,虽避让了基本农田,但还是会占用耕地,待施工结束后占用耕地的部分复耕利用；施工生产生活区占用了一部分林地、草地和园地,但也避让了植被较好的区域,这部分占地施工结束后建议按原土地类型恢复。临时占地的占地类型情况见图2。

图2 临时占地的占地类型情况

2.3 土石方平衡评价

主体设计初步设计阶段在进行土石方平衡分析时仅计列路基工程、互通工程、隧道工程的土石方数量,未考虑沿线拆迁、不良地质路段处理、桥梁工程桩基础、施工生产生活区和施工便道土石方量,也未考虑各分区间的土石方调运平衡。于施工便道、施工生产生活区经计列长度或面积等特性,未考虑其场地平整的土石方数量。水保方案在主体设计土石方基础上补充完善,经调配平衡后,工程的挖方总量1179.86万m3（含表土剥离67.48万m3）；填方总量951.52万m3（含表土回覆67.48万m3）；无借方；综合利用石方133.66万m3；弃方94.68万m3。总体来说对土石方平衡进行了合理优化。

2.4 取土场设置评价

本项目属于低山和丘陵地形,项目设计挖方大于填方,根据土石方平衡数量及分析评价,通过项目自身挖方调运利用,可满足各路段之间的填方需求,同时施工便道、施工生产生活区也可利用主线自身挖方,无需另外设置取土场。

2.5 弃渣场设置评价

根据土石方平衡后弃渣量及主要弃渣位置,避开潜在危害大的泥石流、滑坡等不良地质段以及基本农田、生态严控区、水源保护区和自然保护区等区域后,当前设计阶段水保方案暂设5处弃渣场,主要位于路线两侧沟谷和缓坡地内。由于沿线土地利用率高,山区的沟谷、低洼区域均已被开发为林地和果园,为弃渣场的选择带来不便,因此,弃渣场不可避免地占用少量林地和果园,但不占用水田,只要完工后及时恢复,可以恢复场地的水土保持功能。弃渣场周边均无敏感点,渣场下游均无公共设施和居民点；下游安全距离内均无村庄、居民点,总体来看,弃渣场选址合理,不会对周边造成影响。

依据《水土保持工程设计规范》（GB 51018-2014）[4],本项目堆渣量以自然方为基础,按弃渣组成取1.15的松散系数折算为松方,并根据堆渣工艺、沉降因素取1.16的压实、沉降系数进行修正,得到93.88 万m3（实方）,弃渣场能够满足堆放需求,各渣场堆放方式均采用自下而上方式施工,根据渣场所处地貌及地质情况,堆渣边坡坡率不陡于 1∶2.0。本项目K25+000～K35+000 段沿线基本农田密布,从避让基本农田的角度出发,现阶段考虑采用集中堆放,克服运距问题,同时减少征占地面积,运距基本合理,符合实际情况。

2.6 施工方法与工艺评价

2.6.1 路基工程、互通工程及附属工程

填方路基采取逐层填筑、分层压实的方法进行机械化施工作业,既有利于保持路基稳定性,又减少了土方松散堆置形成的水土流失。路基工程、互通工程及附属工程施工产生的水土流失主要环节在路基清表和填筑、开挖,路基施工时要注意对不良地质地段的防护。路基施工工艺中应先拦挡再施工、边施工边防护,有利于水土保持。

2.6.2 桥梁工程

桥梁上部结构设计以标准跨径的预应力混凝土T梁为主,避免了施工点分散而导致的地表扰动范围广、无法集中有效地实施水土保持措施等缺点。桥墩以柱式墩为主,有效地减少桥墩基础施工的土方开挖量。桥梁基础施工对水土流失的影响主要在于钻渣泥浆,施工期间布置泥浆池进行泥浆循环避免其随意乱流,能有效减少桥梁基础施工期间产生的水土流失。

2.6.3 隧道工程

根据隧道施工工艺,隧道在进洞前先清除洞口上方有可能坍塌的表土、灌木及危岩,完成洞口排水系统,边沟采用隐蔽的暗沟,洞口开挖自上而下逐段进行,开挖后及时夯实并整平边坡,洞口支挡工程、隧道洞口边坡的开挖面以生态植被防护为主。采用新奥法修建隧道时,对地面干扰小,避免了地面塌方的形成,降低了崩塌、滑坡等严重地质灾害的发生几率。隧道施工造成水土流失的主要环节是洞口开挖和隧道弃渣,清表,采用合理的洞口排水系统、洞口开挖方式及支挡防护形式等有利于减小洞口扰动范围和水土流失。

2.7 施工组织评价

沿线设施施工时,建议首先考虑挡墙和截排水沟施工,无挡墙处应考虑临时拦挡,排水沟出口应增加沉沙措施。施工做好施工前准备工作,从工程管理、技术人员、施工便道及施工场地布置、工程用水、电力和材料供应、施工机械设备、施工测量方面提出要求,科学地进行了人员、施工仪器和机械设备、材料等方面的组织,以保证项目高质量按期实施完成。施工组织的完善可有效减少项目的施工周期,一定程度上减少水土流失危害；购买工程砂石料时,遵守水土保持法律法规,选择有当地水行政部门批准核发、具有砂石料开采资证的料场；并且在设计和施工各环节中,强调环保意识,注意水土流失防治,符合水土保持要求。按照以上施工组织、施工方法与工艺,在确保主体工程质量的同时,符合水土保持要求,在一定程度上避免了水土流失产生的危害。

3 结论

项目属于公路线性工程,在施工过程中会造成沿线地表扰动,引起一定程度的水土流失。主体工程设计中对路基、桥梁、隧道、互通、沿线设施等工程内容均进行了较为详细的设计,公路选线、构筑物布局及防护工程的设置等基本合理,施工时序、防护原则和节约用地措施正确,符合水保要求,可以起到保障路基安全、防治水土流失的目的,使水土流失从源头上得到了一定的控制。经过对主体工程进行水土保持分析与评价,主体工程的建设基本符合水土保持要求,施工过程中要加强水土保持防护措施,进一步减少施工过程中的水土流失。因此,从水土保持角度评价本工程建设是可行的。