建筑工程土壤保护策略初探

高春泥　刘勇　张雪杨　尹元银　张雪

摘 要：建筑工程作业时，不可避免地对原生土壤造成损害，因此在建筑工程施工对土壤进行保护已刻不容缓。基于此，从表土资源调查、表土资源保护、表土资源改良等方面总结土壤保护措施，对建筑工程土壤保护策略进行探讨，以期为建筑工程施工中的土壤保护工作提供技术支撑。

关键词：建筑工程；土壤退化；土壤保护

中图分类号：S157                                  文献标识码：A                                 文章编号：2096-6903（2023）12-0095-03

0 引言

随着建筑工程规模不断扩大，建筑工程建设往往需要占用大面积土地，并开展规模庞大的拆迁、挖土、爆破等活动。这些活动会导致土壤的物理破坏，进而影响土壤质量，尤其是会破坏表土层原有的土层结构、土壤级配、土壤团聚体组成及土壤生物生存环境[1-2]。

在建筑工程后期进行植被恢复时，表土的保水性、保肥性、透气性及生产力通常较差，植被难以在遭受破坏的表土中生长。为此在绿化前通常需要对表土进行立地条件改良，即采取表土改良措施。在生态环境恶劣地区，还会存在表土缺口，通常需要外购表土或耕植土，或就地取材、开展土壤熟化作业。

自然条件下，1 cm厚腐殖质层土壤的形成通常需要200～400年。无论是从表土的形成时间，还是从经济、资源、生态等方面考虑，在建筑工程施工过程中实施土壤保护，都有利于保护地表熟土资源，提高土地生产力，保证耕地占补平衡，坚守耕地红线，对生态文明建设具有极其重要的作用。

1 建筑工程对土壤的影响

建筑工程施工中对土壤的破坏主要体现在两方面。一方面，建筑工程在土方开挖过程中将大面积扰动原生土壤及植被，且建筑工程占用的地块一般是城镇周围平坦的土地。这种土地有机质丰富、土壤肥力较高，扰动后土壤结构的改变可能影响土壤质量。虽然后期部分土地空间还能在一定程度或一定比例上复垦或恢复植被，但其通常在拆除废弃建筑物或在建筑物顶层进行，无法使土壤恢复至原有状态。

另一方面，建筑工程施工结束后，房屋、道路、广场、地下水电暖等设施下，用于覆盖土壤的材料都具有不透水甚至不透气的特性，如水泥、砖块儿、金属制品、玻璃制品、塑料制品等。土壤因长期被建筑物或建筑材料覆盖且缺乏水、阳光，致使无法生长植物，甚至无法生长微生物。因此在建筑工程施工前，对施工区土壤进行剥离及保护是非常必要的。

2 表土资源调查

在建筑工程开工前开展表土资源精确调查是保护、利用表土资源的前提，其中表土资源精确调查包括资料收集、表土分布调查和表土肥力调查。

建筑工程表土资源调查所需收集资料主要包括：项目区占地范围图、土壤图谱数据、土地利用现状数据、土地利用总体规划、基本农田数据、生态红线数据等相关基础数据成果。

表土分布调查首先应确定表土调查点位。在满足调查位点的普遍性、代表性和多样性的前提下，宜在工程建设区内随机选择代表性地段，进行表土调查点位选择。

确定调查点位后，可通过土壤剖面进行表土厚度调查，并于每一调查样点随机选择面积10 m×10 m的样方，每个样方采用对角线五点取样法。对表层0～20 cm的土壤混合采样，即可以测定表土的理化性质。

采集的样品分成两份，一份采集后立即放入冰箱冷藏用于测定土壤各种胞外酶的活性；另一份土壤样品用于测定各种理化指标以及阴干后，研磨测定各种土壤营养指标。土壤检测指标主要包括土壤质地、土壤有机质含量、pH值，以及土壤重金属污染元素镉、汞、砷、铅、铬、铜、镍和锌等。此外，在同一块样地中，清除表层凋落物后，常使用容积100 cm3的土壤环刀采集表層土壤，以测定容重。

通过对表土分布、厚度、质量等特性进行分析后，可对工程范围内表土资源量进行估算，为工程开工后的表土保护工作提供基础数据支撑。

3 表土剥离与堆存

在建筑工程施工过程中，应先进行表土剥离，并选取特定位置进行表土堆存，同时还要对堆存的表土进行临时防护。

3.1 表土剥离

表土可剥离量主要受工程区土地利用类型和表土厚度影响。根据前期现场调查的工程区表土分布、厚度情况，在全面保护表土资源的原则下，对土层深厚、肥沃的地方可适当深剥，对土层较薄、肥力不高的地方可适当浅剥。

表土剥离前，应建好施工平面控制网、高程系统，按设计要求精确地放出开挖高程及开挖边线。表土剥离可采用机械设备浅层集土，并根据地形条件辅以人工集土，剥离的表土集中后采用运输车运至堆存场集中堆置。

3.2 表土堆存

在表土堆存场选址时要综合考虑场地条件、周边设施影响情况等因素。应结合表土剥离量、场地地形地貌、地质条件、汇水面积、运距等初步确定场地，充分考虑堆存场周边公共设施、基础设施、工业企业、居民点等的安全影响，分析堆存场是否对周边防护对象产生重大影响。表土堆存量较大、堆高较高时，还应参照弃渣场进行稳定性分析。

3.3 表土临时防护

为保护剥离表土质量，需在表土堆存时采取措施进行覆盖和围挡。表土堆存场顶部及边坡可使用可降解塑料膜和密目网进行遮盖，以防止雨水淋溶。土堆四周可采用袋装土进行堆砌作为围挡，并在表土上播撒草籽进行临时绿化。

4表土资源改良

土壤退化通常包括土壤生产力下降、土壤质地粗骨化、土层结构难保水保肥、土壤生物生境恶化等问题，需要通过复杂的立地条件改良进行综合治理，包括对土壤生产力、土壤质地（级配或颗分）、土层结构、土壤生物生存环境等问题的改良[3]。

4.1 土壤质地改良

土壤质地对土壤保肥、保水、通气、排水等特性均有显著的影响。目前，通常使用美国制土壤质地三角图确定土壤级配类型（图1）。在该图中，土壤主要由砂粒（粒径0.05～2.0 mm）、粉粒（0.002～0.05 mm）、黏粒（＜0.002 mm）组成，其中壤土、黏壤土是适合绝大多数作物的土壤级配类型。

土壤质地改良主要是通过在待改良土壤中混入原土壤缺乏的颗粒（通常来源于筛分工程开挖所得的弃土），通过充分混合，使改良后土壤的级配尽可能地接近壤土或黏壤土。某些项目中可能存在特殊的土壤质地改良要求，例如水稻、莲藕适宜栽植于黏土内，需因地制宜，设计具体的土壤质地改良方案。

4.2 土壤结构改良

与土壤级配相似，土层结构对三维空间（立体）内的土壤保肥、保水、通气、排水等特性均有显著的影响。土壤层次通常包括有机质层、腐殖质层、淋溶层、淀积层、母质层和母岩层。其中，与植被恢复产密切相关、需要进行土层改良的，通常只有表土层，即有机质层至淋溶层的区域。

表土层可划分为耕作层和犁底层，其最优状态是上砂（砂壤土、壤砂土）下黏（黏土、粉黏土、粉黏壤土），十分有利于将养分和水分长期固定于耕作层和犁底层上部，被称为“蒙金土”。最不利状态是上黏下砂，极不利于保水保肥，被称为“砂漏土”。

犁底层因耕作过程形成，硬度较大，不利于水分和养分的交换，通常需对该层进行深耕深松。耕作层因长期的水土流失和农业生产过程，粉粒和黏粒容易流失，留下粗颗粒组分（砂粒的质量百分比很高，甚至出现大量粒径＞2.0 mm砂砾石和石块，保水保肥能力差，土壤生物生存环境迅速恶化，作物根系难以展开），通常采取翻耕下层心土、客土法等措施，使其达到改良效果。

4.3 土壤肥力改良

化肥施用后，10年内自然降解≤30%，植物吸收≤40%，进入水中≤30%，约10%会稳定地残留于土壤内[4]。因此对土壤肥力改良前应对土壤肥力值进行测量，基于土壤测定结果，拟定土壤肥力改良方案。一般以施用不同配比有机物料、生物质炭、保水剂、复合肥等土壤改良剂的方式进行土壤肥力改良。

5 工程实践的探讨

5.1 表土资源精确调查及设计调配规划

表土分布零散、涉及范围广泛，无法做到随时挖土、随时取样，剥离的表土通常成块存在。若按常规方式，在表土堆内取样，样品只能反映取样土块的养分情况，不能反映整个表土堆的养分水平。即便完成了调查，如何根据调查数据，对表土进行朔源式管理，仍然是十分困难的[5]。解决方法有以下两种。

一是严格执行条带表土外移剥离法等经典的表土剥离方式。这样可对表土进行溯源式管理，在表土剥离前取样即可准确掌握表土养分水平。缺点是对施工单位的技术水平要求较高，且所需的施工作业场地较大[6]。

二是充分混合剥离后的表土，然后再按常规方式取样。这样可以显著提高土壤样品的代表性。缺点是会显著增加工作量，且会破坏土壤原有的大团聚体结构，使水分和部分养分更容易流失，不利于有机质的储存，对表土造成二次伤害。

5.2 需要整体思考表土资源的保护及综合利用

在现行的建设作业流程中，表土剥离及回覆、表土资源调配、表土改良、表土临时堆存及防护、植被恢复等问题，通常被分块交付于地勘、施工、水保及风景园林等不同专业进行勘察设计工作。

实际上，现行规范体系中涉及表土的内容仍十分有限，例如如何界定表土的可剥离性、如何分析表土的供求关系，如何确定实际的表土剥离量，如何判断是否需要改良土壤，如何确定表土改良的强度、工作量及具体措施，植被恢复时植物的土壤适应性问题等实际工作中，必须攻克的重难点均未得到解决，无法为表土资源保护及综合利用问题形成有效支撑[7]。只有打破专业边界，整体思考表土资源保护及综合利用的方案，才能真正做好工程建设中的生态恢复工作。

6 结束语

为完善建筑工程中的土壤保护工作，本文从表土資源调查、表土资源保护、表土资源改良等方面总结土壤保护措施，对建筑工程土壤保护策略进行探讨，以期为建筑工程施工中的土壤保护工作提供技术支撑。

参考文献

[1] 张雪杨，马力，郭镒维，等.基于工程设计经验的表土保护与利用设计流程优化及思考[J].中国水土保持，2021（5）：21-26.

[2] 张振超，张琳琳，王冬梅，等.生产建设项目表土保护与利用[J].中国水土保持科学，2015，13（1）：127-132.

[3] 徐建明.土壤学（第四版）[M].北京：中国农业出版社，2019：37-277.

[4] 张福锁.应对化肥价格暴涨需从四方面入手[N].中国科学报，2022-04-06（7992）：1.

[5] 刘会平，严家平，樊雯.不同覆土厚度的煤矸石充填复垦区土壤生产力评价[J]. 能源环境保护，2010，24（1）：52-56.

[6] 付梅臣，陈秋计.矿区生态复垦中表土剥离及其工艺[J].金属矿山，2004（8）：63-65.

[7] 卞凤鸣，胡海峰.浅议表土剥离实践中的问题与对策：以吉林省为例[J].中国土地，2015（12）：41-42.

收稿日期：2023-10-10

作者简介：高春泥（1993—），女，重庆人，博士，工程师，研究方向：土壤学、水土保持。