公路工程主體工程設(shè)計與水土保持方案相結(jié)合初探

曾冬梅，張 蕾，江曉銳

(1.新疆水利廳農(nóng)牧區(qū)水利規(guī)劃總站，新疆烏魯木齊830000;2.新疆水利水電勘測設(shè)計研究院，新疆烏魯木齊830000)

公路建設(shè)大大促進了國民經(jīng)濟發(fā)展，但在公路建設(shè)過程中，大面積、高強度的開挖嚴(yán)重擾動、破壞了原生的自然地表植被，損壞了地表原有的水土保持功能。公路工程一般里程較長，其施工機械化程度高、機械作業(yè)范圍廣、對工程區(qū)影響較大，并且施工生產(chǎn)生活區(qū)、料場、棄渣場主要沿公路兩邊布置，若不加以防護，就會造成嚴(yán)重的水土流失。隨著水土保持法的頒布實施，基本上所有的項目在主體工程設(shè)計中均設(shè)計了一些具有水土保持功能的措施，這些措施的實施在很大程度上能有效控制項目建設(shè)水土流失現(xiàn)象的發(fā)生，滿足水保要求，但在編制水土保持方案時，編制人員還是很有必要重視與主體工程設(shè)計人員的技術(shù)交流，力爭使水土保持方案中新增水土保持措施與主體工程設(shè)計的水土保持措施不重不漏、經(jīng)濟合理且可操作性強，從而更好地防止項目建設(shè)引起的人為水土流失。

1 S215線三岔口—莎車段高速公路工程簡介

S215線三岔口—莎車段高速公路工程是《新疆維吾爾自治區(qū)公路網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃(2003—2020年)》中公路第二環(huán)“喀什—莎車—巴楚—圖木舒克—阿拉爾—阿克蘇—阿圖什—喀什”的重要組成部分，也是通道七“阿克蘇—阿拉爾—圖木舒克—巴楚—莎車”的重要組成部分。

擬建的S215線三岔口—莎車段高速公路工程位于新疆維吾爾自治區(qū)喀什境內(nèi)，推薦線路全長228.816 km，為新建的整幅高速公路，路基寬28 m，設(shè)計行車速度120 km/h。路線穿越荒漠區(qū)、綠洲區(qū)及風(fēng)積沙區(qū)3個大的地形地貌區(qū)。

項目由主線路基、連接線路基、立交工程、橋涵工程附屬設(shè)施、取料場(兼棄渣場)、施工生產(chǎn)生活區(qū)、施工便道等組成。工程總占地 2103.44 hm2，其中永久占地 1478.15 hm2，臨時占地625.29 hm2。全線挖方總量 262.10 萬 m3，填方總量1984.17萬m3，借方總量1942.72萬m3(設(shè)取料場14處，其中砂礫料場2處、風(fēng)積沙料場12處)，棄方總量220.65萬m3(其中耕殖土169.58萬m3全部用于立交區(qū)、附屬設(shè)施綠化覆土和綠洲區(qū)主線路基兩側(cè)護坡，路基清表含鹽土和橋梁鉆渣共計51.07萬m3用于回填本工程2處砂礫料場料坑)。

2 項目區(qū)自然環(huán)境概況

項目區(qū)位于歐亞大陸腹地，屬典型大陸性干旱氣候區(qū)，夏季短而炎熱，冬季長而嚴(yán)寒，氣溫變化劇烈，降水稀少，蒸發(fā)強烈，氣候極為干燥。工程經(jīng)過區(qū)域氣象要素見表1。

工程穿越的3個大的地形地貌區(qū)，土壤及地表物質(zhì)組成、地表植被有所不同?；哪畢^(qū)土壤主要為棕漠土及鹽土，植被覆蓋率在5%左右;綠洲區(qū)土壤主要為草甸鹽土及灌淤土，植被覆蓋率約40%;風(fēng)積沙區(qū)土壤主要為風(fēng)沙土，地表基本無植被，局部地下水位較高的區(qū)域生長有蘆葦，植被覆蓋率在5%以下。

3 防治措施

3.1 主體工程區(qū)

主體設(shè)計中針對主體工程區(qū)采取的具有水土保持功能的措施有:①在沿線大部分區(qū)域設(shè)置邊溝、排水溝、截水溝，使路面匯水通過邊溝或排水溝引入灌區(qū)或天然溝渠，路基邊溝、排水溝、截水溝的匯水最終通過橋梁、涵洞排入天然河道或人工渠道。②對立交區(qū)路堤邊坡采用混凝土網(wǎng)格防護，網(wǎng)格內(nèi)植草綠化，可有效防止坡面匯流對路基邊坡的沖刷。③經(jīng)過風(fēng)積沙區(qū)的線路兩側(cè)多為半固定和流動沙丘，針對此，主體工程設(shè)計在風(fēng)沙活動對公路影響較大的路段兩側(cè)各100 m范圍(包含路基邊坡)設(shè)置草方格和防沙障。④沿線區(qū)域多風(fēng)沙天氣，對工程的影響主要表現(xiàn)為風(fēng)沙上路掩埋路基，或?qū)蔑L(fēng)積沙填筑的路基造成風(fēng)蝕出現(xiàn)路基削底、掏空和坍塌等現(xiàn)象，主體工程設(shè)計中針對此在路基兩側(cè)邊坡鋪設(shè)礫石土包邊。⑤在綠洲區(qū)段互通式立交橋環(huán)內(nèi)將清表含腐殖質(zhì)土回覆。

表1 工程經(jīng)過區(qū)域氣象要素

從主體工程安全考慮，主體工程設(shè)計中設(shè)置了上述水土保持措施，這些措施的實施在很大程度上控制了公路沿線水土流失現(xiàn)象的發(fā)生，滿足了水保要求。但在編制水土保持方案時，從水土保持角度分析，主體工程區(qū)還須補充和完善一些水土保持措施，爭取把水土流失降到最小。需補充的措施主要有:①荒漠區(qū)段由于降水量稀少、地下水埋深較深、無河流等地表水源分布、土壤貧瘠，不適宜采取植物措施，所以針對荒漠區(qū)段路基工程的水保防護措施應(yīng)以工程措施和臨時措施為主，主要有礫石壓蓋、土地平整、灑水等。綠洲區(qū)段植被覆蓋率達(dá)40%左右，周圍有較發(fā)達(dá)的灌溉渠系，土壤主要為草甸鹽土及灌淤土，腐殖質(zhì)含量高，路基工程的水保防護措施要以工程措施和植物措施為主;另外，路基施工清除的含腐殖質(zhì)表土須集中單獨堆放，為防止棄渣在臨時堆放期間發(fā)生風(fēng)蝕，棄渣堆置完畢后，需對渣堆表面進行機械壓實，施工結(jié)束后對路基兩側(cè)護坡道進行土地平整，并在護坡道采取撒播草籽措施。②為給工作人員提供良好的工作、生活條件，施工結(jié)束后對附屬設(shè)施區(qū)進行綠化美化。③在綠洲區(qū)段互通式立交橋環(huán)內(nèi)覆土區(qū)域細(xì)化綠化措施。

3.2 料場區(qū)

3.2.1 砂礫石料場

該工程共有2處砂礫石料場，主體工程設(shè)計中對砂礫石料場采取的具有水保功能的措施主要有:分區(qū)分段開挖，開采深度不超過3.5 m;將砂礫石料場清表土和開挖棄料單獨堆放，施工完畢將臨時堆放的棄料回填料坑。在編制水土保持方案時補充和完善的措施有:①在寬淺型沖溝料場的上游側(cè)布設(shè)排水溝;②開采初期，料場的部分棄料由于施工時序的要求，需臨時堆放在料場未開采的區(qū)域，對這部分棄料需補充采取灑水防護措施，根據(jù)料場開采情況，后期棄料應(yīng)直接回填到已開采完畢的料坑內(nèi);③在料場開挖過程中，要求施工單位按1∶2的穩(wěn)定邊坡開挖;④運輸砂礫石料的車輛，裝載砂礫石料不得高出車頂，并用防塵網(wǎng)進行苫蓋;⑤施工結(jié)束對料場擾動范圍要因地制宜地采取工程措施進行防護。

3.2.2 風(fēng)積沙料場

該工程共選擇12處風(fēng)積沙料場，其中5處位于半固定沙丘區(qū)，7處位于流動沙丘區(qū)，地表剖面主要成分均為沙子，有機質(zhì)及黏粒膠體極少。主體工程設(shè)計中考慮到半固定沙丘區(qū)域植被覆蓋率小于5%，流動沙丘區(qū)域地表基本無植被，無水源條件，因此針對風(fēng)積沙料場不考慮植物措施。在編制水保方案時，考慮到風(fēng)積沙顆粒細(xì)，流動性很大，建議在距離公路較近的風(fēng)積沙料場擾動區(qū)域使用草方格措施進行防護，以便將施工擾動造成的危害降到最小。

3.3 棄渣場區(qū)

主體工程設(shè)計中將料場開挖后形成的料坑作為渣場，既減少了工程占地，又減少了擾動地表的面積，對減少水土流失量也具有一定的作用。

從水土保持角度分析，棄渣場區(qū)還需補充和完善的水土保持措施主要有:①由于施工工序的要求，部分棄渣需在料場未開采區(qū)域臨時堆置，所以要對臨時棄渣進行臨時防護;②主體設(shè)計中只要求料場棄料堆放于料場跡地，未對棄渣堆置方式提出要求，故而在編制方案時需明確棄渣堆置應(yīng)采取平鋪于料場跡地，再進行土地平整的施工方法，然后采取機械壓實的措施。

3.4 施工生產(chǎn)生活區(qū)

主體工程設(shè)計中明確施工結(jié)束后施工單位要拆除臨時建筑物等臨建設(shè)施，清運垃圾。從水土保持角度分析，施工期間還需對位于荒漠區(qū)施工生產(chǎn)生活區(qū)臨時堆放的細(xì)顆粒砂料進行臨時防護;施工結(jié)束后的施工跡地應(yīng)根據(jù)水保要求進行土地平整，恢復(fù)原地貌，并對擾動地表采取壓實后灑水等措施，防止水土流失發(fā)生。

3.5 施工道路區(qū)

主體工程設(shè)計中對施工道路采取的措施主要是在臨時道路表面鋪設(shè)砂礫石，可促使路面硬化。

水土保持方案增加了以下措施:①在高溫燥熱時段對新建施工便道進行灑水，一日2～4次;氣候溫和時段一日1～2次，促使路面硬化，減少水土流失。②施工期間為嚴(yán)格限定運輸車輛行駛范圍，減少對地表不必要的擾動，在施工便道兩側(cè)設(shè)置彩旗，施工結(jié)束后移除。

針對該項目，主體工程設(shè)計與水土保持方案相結(jié)合后，3區(qū)所形成的防治措施體系如圖1—3。

圖1 風(fēng)積沙區(qū)水土流失防治措施體系

4 結(jié)語

為達(dá)到最大限度地防治水土流失的目的，公路建設(shè)中水土流失防治措施的布設(shè)除應(yīng)注重與主體工程設(shè)計結(jié)合，做到不重不漏外，還應(yīng)根據(jù)工程沿線地貌類型、氣候條件、土壤、植被等情況，充分聽取和吸收施工單位和業(yè)主的意見，以確定合理的防護措施，切忌生搬硬套。

圖2 荒漠區(qū)水土流失防治措施體系

圖3 綠洲區(qū)水土流失防治措施體系