公路建設項目可能產(chǎn)生的水土流失及防治技術(shù)探討——以綏北公路北安段為例

荊 銳,王旭丹

(1.黑龍江省水土保持科學研究所;2.黑龍江省哈同高等級公路管理處)

1 項目及自然環(huán)境概況

綏北公路北安段為二級公路標準,水泥混凝土路面,路長 67.82km,路寬12m。地理位置在東經(jīng)126°26′～126°58′,北緯 47°25′～48°21′,是由小興安嶺山地向松嫩平原的過渡地帶,屬松嫩平原的一部分。路線走向由南向北,起點為北安市通肯河大橋,終點為北安市出口(鶴嫩公路北五段K1+ 000)處。

線路經(jīng)過地區(qū)屬于中溫帶大陸性季風氣候,四季分明,氣溫變化大,年平均氣溫 -2℃。年均降水量在 460～610mm,降水多集中在 7～9月份,約占全年降水量的 70%左右。年平均徑流深約 97mm。主要土壤有黑土、暗棕壤和草甸沼澤土。植被主要以農(nóng)作物為主,有少部分次生林,樹種有山楊、白樺、椴樹、水曲柳、黃菠蘿、胡枝子、平榛、忍冬、旱柳、刺五加等;草本植物有小葉樟、野豌豆、野玫瑰等。

2 公路建設水土流失預測

公路建設在改善當?shù)亟煌l件,促進經(jīng)濟發(fā)展的同時,也帶來水土流失等環(huán)境問題。水土流失主要發(fā)生在基本建設期,工程施工的線路長,擾動面積大,開挖路基工程、取土、棄土等,破壞了原地貌和地表植被,使土壤的結(jié)構(gòu)遭到破壞,抗侵蝕能力降低。裸露面在水力、風力的作用下,極易產(chǎn)生水土流失。水土流失的來源主要有主體工程區(qū)、取土場、棄土場、臨時施工區(qū)和臨時道路。生產(chǎn)運行期由于各項水土保持措施逐步發(fā)揮作用,控制了新增的水土流失,故對基本建設期的各治理區(qū)的水土流失作為重點分析預測。

綏北公路北安段工程在施工過程中,擾動原地貌、破壞地表植被面積很大,經(jīng)實地勘測及有關(guān)資料統(tǒng)計,工程總占地為331.40hm2。其中:旱田263.12hm2,水田17.08hm2,林地5.91hm2,荒草地45.29hm2。

2.1 主體工程

主體工程施工過程中清基、削坡等破壞了原地貌和地表植被,土層擾動后,土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞,土壤粘結(jié)力降低,土層出現(xiàn)松動,易產(chǎn)生坍塌和滑坡等重力侵蝕。該區(qū)擾動地表面積295.74hm2,水土流失量17903.60t。

2.2 取土場

公路建設需要大量的填方,路基填土除少部分挖方可縱向調(diào)運外,其他均為大型取土場集中取土,取土時擾動和破壞地表 24.01hm2。料場在開采過程中,由于表土層結(jié)構(gòu)的變化和沒有植物根系的固土作用,裸露的地表在降雨時,產(chǎn)生的水土流失量為 5282.20t。表土的存放以及開挖中形成的高陡邊坡,也均存在著面蝕和重力侵蝕的可能。

2.3 棄土場

工程施工中產(chǎn)生的棄土、棄渣主要來源是公路清基、取料場的清覆蓋和附屬建筑的開挖等。經(jīng)實地勘察,棄土場擾動地表面積 2.85hm2,土料場清覆蓋時剝離的無用層為7.20萬m3,屬臨時棄土;主體工程施工產(chǎn)生的永久棄土23.66萬m3。這些棄土在風力、水力的作用下,將產(chǎn)生水土流失。

2.4 臨時施工區(qū)

臨時施工區(qū)包括臨時生產(chǎn)區(qū)和臨時生活區(qū),占地面積5.30hm2。施工期間臨時設施占用的地表將被清理、整平,植被覆蓋度降低,抗蝕能力下降。施工結(jié)束,建筑物拆除后形成的裸露地表,易產(chǎn)生水土流失,預測流失量 993.75t。

2.5 臨時道路

臨時道路長5.80km,占地面積3.50hm2。在施工過程中臨時道路路面因機械碾壓表層疏松,在侵蝕外應力的作用下可產(chǎn)生的水土流失量 577.50t。

3 防治技術(shù)的規(guī)劃設計原則

(1)規(guī)劃設計的水土保持措施應與主體工程的防護工程設計緊密結(jié)合,形成完整的水土流失防治體系,因地制宜合理布設水土保持防治措施,避免重復設計。

(2)水土保持措施應緊密結(jié)合公路建設的施工特點,根據(jù)項目區(qū)產(chǎn)生水土流失的輕重程度,提出切實可行的設計方案,作到“因地制宜,因害設防”,重點治理和一般防護相結(jié)合,工程措施與植物措施相互配置的原則。

4 分區(qū)防治技術(shù)措施布局

公路建設工程水土流失防治責任范圍劃為項目建設區(qū)和直接影響區(qū),根據(jù)工程建設對項目區(qū)的破壞情況和水土流失防治的重點,將劃分為主體工程防治區(qū)、取土場防治區(qū)、棄土場防治區(qū)、臨時施工區(qū)防治區(qū)、臨時道路防治區(qū)。

4.1 主體工程區(qū)防治措施

在主體工程設計中,考慮到水力、風力、重力對路基影響而產(chǎn)生的水土流失,所以在易產(chǎn)生水土流失的邊坡采取了減緩邊坡坡度、開挖漿砌石護坡和漿砌石擋土墻等防護措施,有效地控制路基施工區(qū)水土流失。

4.2 取土場防治措施

(1)攔渣工程

取土場在取土時首先剝離腐殖層,集中堆放在料場一側(cè),為防止棄土在臨時堆放中產(chǎn)生的水土流失,堆放時應采取自下而上、從里向外的堆放方式,堆成邊坡為 1∶3,高為2m的土體,且對棄土坡面進行壓實。另在棄土的坡腳處用編織袋充裝廢棄土進行臨時攔擋,待施工結(jié)束經(jīng)土地整治后,將棄土作為覆蓋進行利用。

(2)開挖坡面的防治措施

施工結(jié)束后料場的開采面將形成裸露的開挖面,采取的治理措施是對其進行直線削坡,坡比為 1∶3,削坡后進行穴狀整地,營造護坡林,護坡林采用深根性與淺根性相結(jié)合,且護坡效果最佳的喬灌混交方式,根據(jù)當?shù)氐牧⒌貤l件,喬木選用落葉松,株行距 2m×2m,灌木選用胡枝子 46.2萬株,株行距為0.5m×0.5m。

(3)開挖后裸露地的防治措施

料場為崗地取土,根據(jù)料場有用層厚度及取土深度,取土后開挖底面將形成基本與周邊地持平的裸露面。根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況以及立地條件,選擇栽植落葉松總計 6萬株,將原保存的腐殖土平鋪到裸露地上,造林采用純林方式,株行距2m×2m。

(4)坡腳防治措施

為防止降雨沖刷而使坡腳產(chǎn)生水土流失,需在削坡后的坡腳處開挖排水溝。排水溝長 1.47km,斷面設計為梯形,通過計算確定排水溝的底寬0.5m,頂寬1.7m,深0.6m,內(nèi)邊坡坡比為 1∶1。

4.3 棄土場防治措施

公路施工中布設永久棄土場 7處,棄土場均設置在公路附近的緩坡上,排放時采用分層排放層層壓實的方式。因工期較長,為防止水土流失,在棄土的坡腳采用棄土充裝的編制袋作臨時攔擋,待工程結(jié)束后拆除。棄土堆的頂部栽植喬灌混交林。栽植楊樹5125株,株行距2m×2m;胡枝子8.2萬株,株行距0.5m×0.5m。對棄土的側(cè)面進行修坡,坡比1∶3,坡面種植草種為早熟禾。距坡腳 1m處修排水溝3.5km,斷面為梯形,底寬0.5m,上口寬1.7m,深0.6m,內(nèi)坡比 1∶1。

4.4 臨時施工區(qū)防治措施

臨時施工區(qū)包括臨時生產(chǎn)區(qū)和臨時生活區(qū)。該區(qū)水土流失防治的重點是施工結(jié)束后臨時建筑物拆除后形成的裸露地表,對施工期間破壞的區(qū)域進行整地后恢復原地類。該區(qū)占地5.30hm2,其中,對施工占壓區(qū)域經(jīng)全面表土復原,增施有機肥和翻耙整地后,恢復耕地4.55hm2,種草0.75hm2,草種選擇適合當?shù)厣L的早熟禾。

4.5 臨時道路區(qū)防治措施

臨時道路共5.8km,施工期的治理措施為,路外側(cè)進行削坡壓實,為防止坡面徑流沖刷路面,路兩側(cè)挖排水溝,排水溝長11.60km,斷面為梯形,內(nèi)邊坡比為1∶0.75、寬0.3m、深為 0.4m。施工結(jié)束后,路面經(jīng)整地后,恢復原地類耕地3.5km2。

4.6 直接影響區(qū)

該區(qū)雖在施工建設中受到影響,但產(chǎn)生的水土流失輕微,采取的措施是在施工結(jié)束后,迅速恢復原地類,恢復耕地33.91hm2。

5 結(jié) 語

該項目 2002年開始施工,2005年 10月進行水土保持工程驗收,通過采用上述設計施工,減少了施工破壞地貌植被與水土流失產(chǎn)生,實現(xiàn)了設計上最大限度地保護,施工中最低程度地破壞和最大程度地恢復,使工程建設產(chǎn)生的水土流失得到了有效控制,擾動土地治理率達到 95%,水土流失治理程度達到 77.43%,攔渣率達到了 92.8%,保土量達24765t,控制率達 97.27%?；謴透?1.96km2,恢復植被69.57km2,植被覆蓋率達到 7.56%,形成工程措施與植物措施相結(jié)合的綜合防護體系,達到了預期的工程設計控制水土流失的目標。