南昌地铁4号线一期工程水土流失特征研究

姜云保　刘勇　许健　蔡文彬　黎燕武

［关键词］扰动土地面积；防治措施；水土流失；地铁工程；南昌

［摘 要］以南昌地铁4号线一期工程为例，根据项目区地形地貌、植被覆盖、土壤侵蚀类型及强度，以及地铁项目建设特点、主体工程和施工布局等，划分水土流失防治分区。采用无人机摄影测量结合遥感影像、人工实测，以及样点监测法对工程建设期间4个水土流失防治分区的扰动土地面积和水土流失量进行监测，结果表明：车站工程区和车辆段及停车场工程区扰动土地面积较大，是项目区防治水土流失的关键区域；除了车站工程区，其余防治分区新增扰动土地面积主要集中在2019年，即开工1 a后；受项目建设推进新增扰动土地面积变化和雨季降雨影响，项目区水土流失量呈现一定的变化规律，因此应根据不同防治分区、不同时段采取有针对性的水土流失防治措施。

［中图分类号］ S157.1［文献标识码］ A［文章編号］ 1000－0941（2023）09－0070－03

地铁是现代城市运载市内通勤乘客的公共轨道交通系统，具有快速、大运量、电力牵引等特点[1]。地铁系统作为城市交通的骨干，被大型和特大型城市普遍采用。根据国内轨道交通施工经验，地铁施工主要采用明挖法、盖挖法、矿山法和盾构法等[2-3]。由于施工中存在大量开挖扰动，加之地铁线路主要穿越市区，因此如果不采取有效的防治措施，则受扰动地表极易发生水土流失，导致泥沙碎石等进入城市排水系统，影响城市生态环境和居民生活。针对这些问题科研人员进行了大量研究，比如：崔万晶[4]总结了城市轨道交通项目水土流失特点和防治措施；朱小敏等[1]研究了西安地铁建设项目水土流失防治措施体系；储召蒙[5]以深圳地铁8号线为例，分析了地铁项目施工过程中的水土流失特点、危害及防治对策。考虑到现有文献中关于地铁项目水土流失动态特征的研究成果较少，本研究以南昌地铁4号线一期工程为例，对项目区进行水土流失防治分区划分，研究各防治分区水土流失动态变化，并提出水土流失防治措施体系，以期为同类型地区地铁项目水土保持措施设计、施工等提供参考。

1 概况和分区

1.1 项目区概况

南昌地铁4号线一期工程线路全长39.6 km，其中高架线长5.5 km、地下线长34.1 km，建有高架站4座、地下站25 座、主变电所2座，设有1处车辆段和1处停车场，自2017年12月开工建设，2021年12月完工，总工期49个月。项目区沿线地貌在赣江以西为岗埠地貌，在赣江以东为冲积平原区一、二级阶地，地面高程14～48 m，最大高差34 m；地带性植被为亚热带常绿阔叶林，项目沿线主要为绿化植被和少数农业植被；成土母质以第四纪红土、酸性结晶岩类、石英岩类和泥质岩类的风化物为主，并分布有大面积河湖冲积物，红壤和黄红壤为分布最广的土壤类型；属亚热带季风区，年均降水量1 645 mm，最大年降水量2 356 mm，最小年降水量1 046 mm，降水年内分布不均，雨季4—6月降水量占全年的48%；水土流失以水力侵蚀为主，整体侵蚀强度以微度为主，按各区块面积加权平均推求项目区背景土壤侵蚀模数为325 t/（km2·a）。

1.2 项目区水土流失防治分区

根据项目区地形地貌、植被覆盖、土壤侵蚀类型及强度，以及地铁项目建设特点、主体工程和施工布局等，将项目区划分为车站工程区（高架车站工程区）、行车区间工程区（高架线路区）、车辆段及停车场工程区、主变电所工程区4个水土流失防治分区。

2 研究方法

2.1 扰动面积量测

基于项目区1∶10 000地形图、水土保持方案报告书、水土保持专项施工图及水土保持监测总结报告等确定的扰动面积，采用无人机摄影测量结合遥感影像判别、人工实测的方法复核确定扰动面积。

2.2 水土流失监测

该项目水土流失主要发生在车站工程区、行车区间工程区、车辆段及停车场工程区和主变电所工程区的开挖或堆填坡面。按照《生产建设项目水土保持监测与评价标准》（GB/T 51240—2018）要求，布置观测样地，其中车站工程区1个、行车区间工程区1个、车辆段及停车场工程区4个、主变电所工程区2个。在样地内布设测钎进行水土流失监测。

3 结果与分析

3.1 扰动土地面积分析

表1为项目区各防治分区扰动土地面积及占比。由表1可知，项目区扰动土地面积占比最大的是车站工程区，为48.14%，其次是车辆段及停车场工程区，为40.61%，两者合计占到总扰动土地面积的88.75%。这说明该项目区车站工程区和车辆段及停车场工程区的设计及施工合理与否是控制和防治项目区水土流失的关键。

项目区新增扰动土地面积年度变化情况见表2。由表2知，项目区各防治分区新增扰动土地面积多集中在2019年（开工1 a后）（车站工程区主要集中在2018、2019年），之后除主变电所工程区外新增扰动土地面积均几乎为零，说明2019年是项目区土地扰动、开挖回填的主要时段，而车站工程区和车辆段及停车场工程区是新增扰动土地面积较大的区域。

3.2 水土流失动态变化

建设期间项目区水土流失变化情况见表3。随项目建设推进，项目区水土流失呈现一定的变化规律，表现为：2017—2018年随着项目开工建设，项目区新增扰动土地面积增加，水土流失也呈逐步增加趋势；2019—2020年工程建设全面推进，新增扰动土地面积较大，水土流失也较大，2019年水土流失整体高于2020年，且随着雨季的到来，2019年水土流失在2、3季度达到最大值；2021—2022年随着部分项目完工以及水土保持措施逐步实施和发挥作用，项目区水土流失呈现逐步减少和趋于稳定的趋势。因此，应根据不同防治分区、不同时段采取有针对性的水土保持措施。

3.3 水土保持措施体系

根据上述研究成果，基于项目区各防治分区地形、土壤、植被、水土流失特征等，在主体工程初步设计及水土保持方案的基础上，通过现场调查，布设相应的水土保持措施体系，见表4。

1）行车区间工程区。行车区间工程区水土流失主要发生在2019年，结合扰动面积和扰动时序，布设水土保持措施如下：在高架施工作业期间，两侧布设临时排水沟，排导场地汇水；将桥墩基础施工产生的钻渣泥浆通过泥浆沉淀池处置后外运，对裸露地面等采取临时遮盖措施；桥面施工结束后布设排水雨管，土地整治后在桥底绿化区实施景观绿化；对施工场地内的临时堆料采取临时遮盖措施；在施工场地出口设置洗车槽。

2）车站工程区。车站工程区是项目区控制和防治水土流失的關键区域之一，其水土流失主要发生在2018、2019年，结合扰动面积和扰动时序，布设水土保持措施如下：在车站及附属建筑物区围挡内四周布设临时排水沟，接入设置的沉沙池，在场地出口布设洗车槽；将盾构施工产生的泥浆经泥浆沉淀池处置后外运，对临时堆土和裸露面采取临时遮盖措施；施工结束后对绿化区域进行土地整治，恢复绿化和景观，在高架车站前布设排水管沟；在施工生产生活区内布设临时排水沟，出口接入沉沙池，对临时堆料和裸露地表采取临时遮盖措施；在项目部及生活区布置景观池等临时绿化措施。

3）车辆段及停车场工程区。车辆段及停车场工程区也是控制和防治水土流失的关键区域，其水土流失主要发生在2019年，结合扰动面积和扰动时序，布设水土保持措施如下：场地平整前，对占地范围内的耕地、荒地进行清表，收集表土，堆置在占地范围内的绿化空地处，并采取临时拦挡和遮盖等措施；在基坑及基坑上游周边布设临时排水沟，出口接入洗车槽配套的沉淀池；将桩基施工产生的钻渣泥浆经泥浆沉淀池处置后外运，对临时堆土和裸露面采取临时遮盖措施；土建施工末期及时回填表土、平整地面，并实施景观绿化；在机动车停车场采取透水砖等海绵措施，按设计在工程区布设永久排水管沟；在施工生产生活区布设临时排水沟，出口接入沉沙池；在项目部及生活区布置景观池等临时绿化措施。

4）主变电所工程区。主变电所工程区水土流失主要发生在2019年，结合扰动面积和扰动时序，布设水土保持措施如下：在基坑内和变电所工程区围挡内四周布设临时排水沟，接入施工场地区设置的沉沙池；对临时堆土和裸露面采取临时遮盖措施；施工结束后对绿化区域进行土地整治，恢复绿地和景观绿化，在建筑物周边及道路两侧布设永久雨水管沟；在施工场地四周布设排水沟，出口接入沉沙池；在场地出口处设置洗车槽；施工撤场后及时进行土地整治，采取种草措施恢复植被。

4 结束语

交通对一个城市至关重要。地铁在我国大中型城市被广泛应用，其在完善城市交通系统、拉动城市经济发展等方面的作用不言而喻，但是地铁项目建设过程中产生的水土流失危害也不容忽视。南昌地铁4号线一期工程包括高架段和地下段，建设期间项目区水土流失特征在我国东南部红壤区具有一定的典型性和代表性。南昌地铁4号线一期工程建设期间车站工程区、行车区间工程区、车辆段及停车场工程区、主变电所工程区4个水土流失防治分区的扰动土地面积和水土流失监测结果表明：车站工程区和车辆段及停车场工程区扰动土地面积较大，是项目区防治水土流失的关键区域；除了车站工程区，各防治分区新增扰动土地面积主要集中在2019年，即开工1 a后；受项目建设推进新增扰动土地面积变化和雨季降雨影响，项目区水土流失呈现一定的变化规律，因此应根据不同防治分区、不同时段采取有针对性的水土保持措施。

[参考文献]

[1] 朱小敏，赵跃中.西安地铁项目水土流失防治措施体系探析[J].陕西水利，2021（9）：133-134，137.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.地铁设计规范：GB 50157—2013[S].北京：中国建筑工业出版社，2013：3-5.

[3] 余姝萍，刘燕东，王泽林.地铁建设项目水土流失特点及水土流失防治初探[J].甘肃水利水电技术， 2011，47 （4）：22-24，56.

[4] 崔万晶.城市轨道交通项目水土流失特点及防治措施[J].中国水土保持，2015（12）：58-60.

[5] 储召蒙.深圳地铁8号线一期工程中水土流失危害及防治对策[J].水生态保护与管理，2018（1）：39-41.

收稿日期： 2023-04-27

第一作者： 姜云保（1989—），男，江西南昌人，工程师，硕士，主要从事水土保持和环保咨询工作。

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（责任编辑 李杨杨）