城市管网工程水土流失特点及防治重点

周梦玲

(上海市水利工程设计研究院有限公司，上海 200063)

城市管网工程主要包括城市管网地下综合供水、排水(雨水和污水)、燃气、电力、通信等各类基础设施工程，城市管网工程范围往往是任何一个时期城市基础设施规划建设中的重要部分，与广大居民日常生活密切相关。近年来，我国基础管线类建设项目的投资建设金额与在建项目建设资金数量相比持续增加。管网工程在施工过程中压占地表、绿化搬迁、表土剥离、基坑施工、土地整治、种植绿化等环节均会破坏土壤结构、毁坏植被，引起水土流失[1]。城市管网工程属于线型工程，但局部兼具点型特点，水土流失在不同时段亦呈面状、线状和点状结合分布，增加了水土保持工作难度。本文着重探讨了该类项目的水土流失特点、防治重点及防治建议。

1 工程概况

南干线改造工程位于上海市浦东新区，穿越上钢新村街道、周家渡街道、花木街道、张江镇、唐镇、合庆镇等地区，范围为1—6号泵站，项目组成包括：

(1)泵站工程：保留原现状泵站并升级及改造1、3、6号泵站，改建4号泵站，迁建5号泵站，泵站工程包括建(构)筑物(泵房、闸门井、变配电间，开关站等)、道路及附属设施、绿化工程等。

(2)管线工程：对1—3号泵站间箱涵实施非开挖修复，长度2.25km。3—6号泵站之间新建南干线约19.69km，管径为DN2700～DN3500。新建沿线45座顶管井、13座透气井、4座闸门井、阀门井等及改接沿线部分支线等。

(3)河道工程：对顶管穿越的王家浜、顾家浜、吕家浜、中心河、随塘河5条河道实施改造，共计实施结构总长度为484.6m。

本工程总占地14.45hm2，其中，永久占地1.06hm2，临时占地12.30hm2；土石方挖填44.89万m3，其中，挖方34.75万m3，填方10.14万m3，外购土方5.2万m3，弃方29.81万m3，包括一般土方、钻渣泥浆(干化)、建筑垃圾，弃方弃至浦东新区绿容局指定地点。

2 主要施工工艺

2.1 顶管施工

顶管施工是一种非开挖敷设地下管道的施工方法，本工程采用泥水平衡法，用泥水压力平衡土压力和地下水压力[2]。施工过程中，首先从顶管井出发，将管道运至顶管井中，利用液压千斤顶将压力管道直接压入土层中，以泥浆形式输出管道前方的泥土。泥浆采用泥浆干化设备进行干化处理[2- 4]。顶管施工工作井地面上方设置施工场地、材料堆场等，工作井施工区域因压占、平整地表，绿化搬迁，表土剥离，扰动原地表，导致地表大面积裸露；顶管工程实施的基坑主要包括顶管井、骑马井等井工程基坑，桩基施工、基坑开挖、土方回填改变原地表地形，形成开挖边坡；顶管施工结束后开展路基路面恢复、土地整治、种植绿化导致土质松散，增加土壤可蚀性，导致水土流失加剧。

2.2 开槽埋管施工

开槽埋管是一种明挖沟槽敷设管道的施工方法，本工程采用钢板桩支护、垂直开挖方式，沟底宽度根据管径确定。

施工管道建设过程在设计施工图中需依次在开挖管道沟槽沿线和管道两侧分别布设施工作业带，以挖沟槽管道轴线内两端中心线设置工作带中心，掘沟轴线方向外两侧的管道一侧用于临时堆放施工管道设备构件及各类辅助和施工作业机具器械材料构件等施工材料，另一侧可作为临时堆放沟槽开挖的土方，土方堆放于距沟槽边缘0.5m以外，堆置高度不超过2.5m，施工结束后用于回填，管线管顶覆土平均为1.50m[3]。开槽埋管施工区域压占、平整地表，绿化搬迁、表土剥离、基槽开挖、临时堆土、基槽回填、土地整治、种植绿化过程加剧水土流失。

2.3 箱涵修复施工

箱涵修复施工采用原有井位进行非开挖修复，井口周边设置施工场地、材料堆场等扰动原地表，形成大面积裸露面。

2.4 泵站施工

泵站工程一般包括建(构)筑物、道路、绿化工程，主体设计往往涉及海绵城市，加剧水土流失的施工过程主要包括压占地表、桩基施工、基坑开挖、基槽开挖、临时堆土、土方回填、路基路面、土地整治、景观绿化等。

2.5 河道施工

河道工程一般选择在非汛期施工，施工内容主要包括构筑围堰、基础处理、土方挖填工程、防汛墙改造工程、防汛通道及绿化、围堰拆除工程等，施工过程中桩基施工、护岸施工、河道挖填、临时堆土过程均会造成水土流失。

3 水土流失特点及危害

3.1 建设区域广，扰动区域分散

管网工程穿越区域广，不同区域工程地质、土壤、地形、气象、植被情况略有差异，表土的抗蚀、抗冲能力有些许差异；扰动区域包括各井工程、开槽埋管工程、箱涵修复工程、泵站工程、河道工程、临时堆土区、施工生产生活区，水土流失源头多，各扰动地块分散、不连续，导致水土流失影响范围广。

3.2 表土资源丰富，开挖土方量大

城市管网工程会以定向钻、顶管及大开挖的方式大量穿越公路、铁路、河道等[5]，工程占地类型复杂，交通运输用地、水域及水利设施用地及其他用地存在大量的绿化区域和表土资源，绿化搬迁委托给专业的绿化养护单位，部分表土以土球形式，随着绿化搬迁至养护区域；经绿化搬迁后，地表还留存部分表土，需进一步对其进行保护，以免造成表土资源的流失与浪费。

城市管网工程基坑数量多、开挖土方量大，将产生大量的临时堆土及弃土(渣)，土方沿着市政道路运输，运输土方影响范围广，同时项目施工期较长，堆置土方很容易流失。

3.3 水土流失影响因素多

各工程因施工工艺不同，施工期、自然恢复期分别受到不同程度的人为扰动和破坏，水土流失的影响因素有明显不同，原地表形态、土壤结地表植被受到不同程度破坏，降低了地表土的抗蚀、抗冲能力，裸露面在降雨、地面径流冲刷作用下发生溅蚀、面蚀或沟蚀，加大防治区域。

3.4 项目跨度大，涉及河道多，水土流失易汇入水体

根据《上海市跨、穿、沿河构筑物河道管理技术规定(试行)》(沪水务[2007]365号)文件规定与要求，燃气、油料、原水引水等管道穿越河道的，河道上下游两岸堤防(防汛墙)必须按规划要求同步实施。

项目跨度大，通常穿越众多河道，“南干线改造工程”穿越16条河道，对南干线管道穿越的王家浜、顾家浜、吕家浜、中心河、随塘河5条河道按规划蓝线进行护岸改造。城市管网工程兼具线型、点型特征，水土流失在不同时段呈面状、线状和点状结合分布，水土流失易汇入附近水域，增大河流水域含沙量，造成下游河道淤积，影响防洪安全，加剧中小流域面源污染，对中下游河道水质造成一系列负面影响，严重影响人们的生产生活、生态环境。

4 水土流失防治重点

4.1 严格控制工程占地

管网工程的扰动区域比较分散，工程设计的选址点需要更为精细严谨，应充分满足相关规范中的相关限制性规定，对管线工程水土保持相关制约性因素进行全面逐条的分析、评价且应尽量避让，无法避让时应采取优化措施。

管网工程的临时占地面积大[6]，工程占地面积应符合节约用地和减少扰动的要求同时应满足施工要求。水土保持方案阶段，主体工程红线内工程内容须严格在红线范围进行设计布置，临时占地中需分析、评价泵站工程临时设施区、管线施工作业带、河道工程的施工区域、施工生活区、临时堆土区、施工便道、施工用水用电、取土(石、料)场、弃土(石、料)场的占地是否存在漏项、是否满足施工要求、是否符合有关行业用地指标规范，以减少项目的临时占地同时保证临时占地足够施工使用为依据，合理布设施工临时占地区域，保证占地面积实际施工中具有可操作性，实现对管网工程水土流失的源头控制[6]。施工过程中按照水土保持方案要求及时办理临时借地手续、布设临时设施，不得随意增加临时占地。

4.2 保护表土资源，实施土方合理调配

基于现场详细踏勘、地形资料、历史卫星影像、低空无人机遥感、GPS定位系统[7]，对各工程区的现状表土资源、现状用地类型、植被覆盖情况、周边水保设施进行高效逐段排摸，快速获得项目建设区工程占地、表土资源分布等信息。施工进场前，对施工区域进行绿化搬迁及表土剥离，设置表土临时堆土场，对表土资源进行单独存放、保护[8- 9]。主体结构施工结束后，各工程区的临时占地区域拆除硬化场地后尽快恢复原状，原状为绿化搬迁区域的根据主体设计要求进行场地平整、种植土回覆，实施原绿化移栽或绿化种植；原状为裸露地面需撒播草籽使裸露地面复绿得到保护，合理保护、在利用表土资源的同时，利用植物措施减少水土流失。

项目基坑多，挖填土方量大，土石方调配不合理，将增大取(弃)土量，从而导致临时占地面积增加，不符合水土保持要求。管网工程挖方多、填方少，填方宜优先考虑利用本工程的挖方。根据不同施工标段的施工时序、土方运距，进行不同标段间土方调配。挖填时序衔接不上时，可采用临时堆土场进行土方周转，以减少土壤资源浪费。

4.3 落实水土保持措施

城市管网工程的施工工艺繁琐，水土流失因素复杂。在实际施工过程中，需根据现行各类工程施工工艺，有针对性的采取科学合理的管控措施，对持续减少我国城市水土流失，促进未来城市生态环境改善建设进程具有特别重要意义。

(1)顶管施工

顶管工程施工过程中，施工场地周边设置围挡、80%的临时场布范围被混凝土路面覆盖，满足运输和安全要求的同时可避免地表径流对地面的冲刷和侵蚀；在施工场地进出口分别设置洗车平台、三级沉淀池，以冲洗进出场地车辆携带的泥土；在施工场地周边布置临时泥浆池或泥浆箱，用于临时沉淀及储存桩基及顶管产生的钻渣泥浆，经泥浆池或泥浆箱初期沉淀后尽快采用泥浆干化设备进行干化处理；基坑开挖时基坑四周设置布设截水沟，减少地面径流对基坑的冲刷；工程位于城市区域，用地面积有限，紧临公路，在基坑旁不宜设置临时堆土，利用集土坑临时堆放基坑开挖土方，方便土方尽快外运；施工过程中长期裸露区域需给予密目网临时苫盖进行保护。

(2)开槽埋管施工

开槽埋管施工过程中，沟槽开挖后土方均暂存堆放在沟槽边缘以外，临时堆土区域布设密目网苫盖措施，为防止降雨冲刷造成严重的水土流失，开槽埋管工程应选择非雨季施工，实施分段施工，开槽后应尽快进行下一道工序的施工，尽量缩短沟槽开挖回填周期及临时堆土时长。

(3)泵站施工

泵站施工过程中，施工场地四周分别设置安全隔离围挡，施工区域地面实施硬化或防水渗漏处理，施工便道一侧设置一条施工排水明沟，在施工场地进出口分别设置洗车平台、三级沉淀池，基坑布设截水沟，基坑边坡还应布设相应防渗措施，基坑附近设置集土坑，施工场地内长期裸露或临时堆土区域需给予密目网临时苫盖进行保护，可充分保护水土资源，减弱市政排水系统的负担。

泵站内布设透水铺装、植草沟、雨水花园等多种海绵措施[10]，完善雨水排水管网，可增加雨水入渗、加强雨水有效的排导、减少水土流失。

(4)河道工程

在河道施工过程中修筑拦河围堰，根据施工时现场河道周边区域的现有排水情况，沿施工作业带布设临时排水沟和沉沙池，施工区与河道分隔，可减少土方开挖对河道造成的影响。

(5)临时堆土工程

工程位于城市区域，用地面积有限，紧临公路，在部分基坑旁不具备设置大型堆土场条件，这些区域基坑开挖产生的一般土方临时堆置在空闲地上的临时堆土区用于后期施工回覆或委托具有相应专业资质的第三方单位运往浦东新区绿容局指定的填埋场处置。

一般土方和表土需分开设置临时堆土区，沿着临时堆土场四周分别采取填土编织袋，并结合实施密目网等临时措施苫盖，编织袋外围再布置一圈土质的临时排水沟，利用这些临时排水沟开挖出来的土方设置临时挡土坎，堆放在排水沟线外侧，有明显的临时拦挡作用。

5 结语

城市管网施工过程中，主要水土流失特点为扰动范围广，表土资源丰富，水土流失影响因素多，涉及河道多，水土流失易汇入水体，影响人们的生产生活、生态环境。为防治城市管网工程水土流失，要求在严格控制工程占地、保护表土资源、实施土方合理调配等源头上控制水土流失。其次，在实际施工过程中，明确各工程的流失特征，有针对性的采取科学合理的管控措施，提升施工人员的水土保持意识及专业技能，积极发挥临时排水、洗车平台、三级沉淀池、泥浆池、拦挡、苫盖等水土保持临时措施的作用，有明显的水土保持效益。此外，应不断强化工程水土保持管理，加强水土保持监测、监理，切实有效地遏制此类建设项目造成的水土流失[11]。