基于水土保持的施工組織優(yōu)化設(shè)計(jì)

龔 晶，陳夢(mèng)華，張 超

（山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250013）

1 水利工程水土保持現(xiàn)狀

水利是指人類社會(huì)為了生存和發(fā)展需要，采取各種措施，對(duì)自然界的水和水域進(jìn)行控制和調(diào)配，以防治水旱災(zāi)害，開發(fā)、利用和保護(hù)水資源。用于控制和調(diào)配自然界的地表水和地下水，以達(dá)到興利除害目的而修建的工程，稱為水利工程。

興建水利工程，綜合開發(fā)利用水資源，旨在興利除害，改造自然，造福人類。然而由于人們環(huán)境意識(shí)和生態(tài)意識(shí)不強(qiáng)，對(duì)水利工程引起的生態(tài)和環(huán)境問(wèn)題認(rèn)識(shí)不足，在施工過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)不夠重視，從而使水利工程在帶來(lái)利益的同時(shí)，破壞了原有的生態(tài)環(huán)境，造成了不可估量的損失。

2 水利工程水土保持與施工組織設(shè)計(jì)的關(guān)系

水利工程水土流失產(chǎn)生的主要部位是取料場(chǎng)、棄渣場(chǎng)和主體工程區(qū)，水土流失發(fā)生的主要時(shí)段為施工準(zhǔn)備期、施工期和試運(yùn)行期。其中施工準(zhǔn)備期的“三通一平”階段，由于施工難度較大、防治措施不到位，是產(chǎn)生水土流失的首要環(huán)節(jié)。其次是施工期大面積的施工開挖、填筑、臨時(shí)堆存、棄置等活動(dòng)，是產(chǎn)生水土流失的主要環(huán)節(jié)。

建設(shè)項(xiàng)目在施工過(guò)程中若隨意棄土棄渣，或者亂采濫挖，將不可避免地造成大量水土流失，進(jìn)而使可利用土地資源不斷減少。同時(shí)，大量棄土棄渣進(jìn)入河流，會(huì)造成河道淤積，毀壞水利設(shè)施，影響正常行洪和水利工程效益的發(fā)揮。

因此，在施工組織體系中，如果能融入水土保持理念，優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)，就可最大限度地減少水土流失。主體工程在進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)的同時(shí)，必須符合以下水土保持限制性規(guī)定：1）控制施工場(chǎng)地、避開植被良好區(qū)；2）應(yīng)合理安排施工，減少開挖量和廢棄量，防止重復(fù)開挖和土（石、渣）多次倒運(yùn)；3）應(yīng)合理安排施工進(jìn)度與時(shí)序，縮小裸露面積和減少裸露時(shí)間，減少施工過(guò)程中因降水和風(fēng)等水土流失影響因素可能產(chǎn)生的水土流失；4）在河岸陡坡開挖土石方，以及開挖邊坡下方有河渠、公路、鐵路和居民點(diǎn)時(shí)，開挖土方必須設(shè)計(jì)渣石渡槽、溜渣洞等專門設(shè)施，將開挖的土石渣導(dǎo)出后及時(shí)運(yùn)至棄土（石渣）場(chǎng)或?qū)ｉT場(chǎng)地，防止棄渣造成危害；5）施工開挖、填筑、堆置等裸露面，應(yīng)采取臨時(shí)攔擋、排水、沉沙、覆蓋等措施；6）料場(chǎng)宜分臺(tái)階開采，控制開挖深度，爆破開挖時(shí)應(yīng)控制裝藥量和爆破范圍，有效控制可能造成的水土流失；7）棄土（石渣）應(yīng)分類堆放，布設(shè)專門的臨時(shí)倒運(yùn)或回填料的場(chǎng)地。

3 小運(yùn)河工程施工組織設(shè)計(jì)優(yōu)化

魯北輸水工程是南水北調(diào)東線工程的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)向山東魯北地區(qū)送水的重要保證，也是實(shí)現(xiàn)向河北、天津應(yīng)急調(diào)水的連接紐帶。工程地處魯西北黃泛平原風(fēng)沙區(qū)，屬山東省水土流失重點(diǎn)治理區(qū)。該工程施工線路長(zhǎng)、影響范圍廣，在工程施工過(guò)程中，除占用土地、擾動(dòng)地表、損壞植物外，還將產(chǎn)生大量的棄土。因此從水土保持角度優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)，對(duì)減少施工干擾區(qū)的水土流失具有重要意義。

3.1 優(yōu)化土石方平衡和棄土區(qū)布置

土石方平衡的首要原則是開挖的土石方，除了因其質(zhì)量不符合填筑的要求、或是工期安排上的原因等，應(yīng)盡量考慮土石方的重復(fù)利用。小運(yùn)河工程雖然總挖方量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于總填方量，但是部分施工段筑堤土料缺乏，特別是樁號(hào)42+321～53+360 段。若從其他施工段調(diào)土，缺土量較大的施工段調(diào)土運(yùn)距較大；若就近借土，將增加借土料場(chǎng)和其他施工段棄土場(chǎng)，占地投資大，同時(shí)增加新的施工干擾區(qū)，并且土料場(chǎng)和棄土場(chǎng)中的松散土體最容易產(chǎn)生水土流失。從施工技術(shù)、施工難易程度等方面來(lái)考慮，兩個(gè)方案均可行。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)比較，當(dāng)運(yùn)距為18 km 左右時(shí)，兩個(gè)方案所需費(fèi)用相當(dāng)，超過(guò)18 km 時(shí)，就近借土方案比較經(jīng)濟(jì)?？紤]到運(yùn)距20 km 時(shí)，遠(yuǎn)距離調(diào)土方案比就近借土方案投資增加較少，但不會(huì)新增施工干擾區(qū)，因此當(dāng)運(yùn)輸距離小于20 km 時(shí)，均可選用遠(yuǎn)距離調(diào)土方案。根據(jù)以上原則，綜合考慮工程設(shè)計(jì)、施工分段、施工進(jìn)度以及地形地貌等各方面的因素，小運(yùn)河堤防填筑土方均利用河道開挖土方，不再新增借土料場(chǎng)。

經(jīng)過(guò)土石方平衡之后，小運(yùn)河工程剩余大量土方，若不妥善處置，勢(shì)必將造成新的水土流失，因此棄土的合理?xiàng)壷迷O(shè)計(jì)是減少水土流失的重要手段之一。根據(jù)小運(yùn)河工程所在區(qū)域地形條件、棄土容量、施工條件及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等因素綜合分析考慮，該工程棄土區(qū)主要采用沿線就近棄置的方案，棄土堆高一般2 m 左右。通過(guò)實(shí)地查勘，樁號(hào)41+202～41+503處右岸有一面積約2.33 hm2的取土坑，可容納棄土4.6萬(wàn)m3左右。根據(jù)土方平衡結(jié)果，樁號(hào)40+302～42+321段的棄土約4.51萬(wàn)m3，若將棄土棄置于該取土坑，土方運(yùn)距增加1 km 左右，但減少占地約0.67 hm2，并且棄土區(qū)由平地堆土方式改為洼地填平方式，既減少了堆土邊坡，同時(shí)也利用棄土填坑造田，有利于減少水土流失。因此樁號(hào)40+302～42+321 段棄土區(qū)由沿線就近棄置方案調(diào)整為集中棄置方案。小運(yùn)河工程沿線有很多取土坑，參考樁號(hào)40+302～42+321 段的方案比較，考慮棄土量、運(yùn)距等各方面的因素，取土坑附近施工段的棄土均可采用集中棄置方案。

樁號(hào)50+509～53+438 段利用周公河輸水，右岸為老運(yùn)河，兩條河之間相距20～120 m 不等，地勢(shì)大致為東高西低，即靠近老運(yùn)河處地勢(shì)較高。若按2 m高度棄土，棄土寬度不足15 m，將在兩條河流之間形成一條水溝，最容易發(fā)生水土流失現(xiàn)象。因此考慮將棄土棄置于兩條河流之間所有洼地，并將棄土區(qū)表面平整、綠化或復(fù)墾。不但引起的水土流失最小化，同時(shí)也增加了該區(qū)域的綠化或耕地面積。

綜上所述，在水利工程土石方平衡和棄土區(qū)布置設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)詳細(xì)查勘工程周邊地形地貌，充分了解當(dāng)?shù)厮帘３脂F(xiàn)狀，在考慮施工條件、施工難度及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等因素情況下，從水土保持的角度出發(fā)，盡量選擇引起水土流失最小的方案。

3.2 優(yōu)化施工臨時(shí)設(shè)施布置

為了水利工程施工的順利進(jìn)行，施工臨時(shí)道路、施工倉(cāng)庫(kù)、施工工廠以及生活福利區(qū)等臨時(shí)設(shè)施的修建是非常必要的。臨時(shí)設(shè)施的修建破壞了植被，并形成了地表裸露，造成了水土大量流失，因此做好臨時(shí)設(shè)施的布置設(shè)計(jì)對(duì)減少整個(gè)工程的水土流失具有重要意義。

在充分調(diào)查小運(yùn)河工程附近交通情況后，考慮到本工程對(duì)外交通比較發(fā)達(dá)，因此利用現(xiàn)有道路作為對(duì)外交通道路。場(chǎng)內(nèi)交通主要在渠道一側(cè)修建一條道路，并在棄土區(qū)內(nèi)修建，減少增加新的地表裸露，同時(shí)當(dāng)渠道兩側(cè)堤防填筑達(dá)到要求后，利用堤頂作為交通道路，減少施工道路地表裸露的時(shí)間。

施工倉(cāng)庫(kù)、施工工廠及生活區(qū)等布置應(yīng)緊湊，根據(jù)小運(yùn)河工程施工戰(zhàn)線長(zhǎng)的特點(diǎn)，可考慮分段集中設(shè)置。充分調(diào)查工程附近地形地貌、村莊農(nóng)田分布情況，在考慮水電供應(yīng)方便的情況下，盡量將以上施工臨時(shí)設(shè)施布置在已有征地范圍內(nèi)，或布置在荒地、灘地或坡地上。在條件允許的條件下，生活區(qū)可考慮租用當(dāng)?shù)卮迕窨臻e的房屋，減少臨時(shí)設(shè)施用地，即減少破壞原地表、減少破壞當(dāng)?shù)刂脖弧?/p>

4 結(jié) 語(yǔ)

水利工程水土流失一般發(fā)生在施工期間，施工期各個(gè)階段的水土保持措施落實(shí)了、標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了，水土流失就會(huì)得到有效控制和減少，反之，工程完成后水土保持工作做得再好也是亡羊補(bǔ)牢，造成的水土流失無(wú)法挽回。在進(jìn)行水利工程施工組織設(shè)計(jì)時(shí)，吸收水土保持的理念來(lái)優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)，既要保證水利工程施工的正常、安全進(jìn)行，也要滿足減少對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞的要求，實(shí)現(xiàn)雙贏的目標(biāo)。

[1]關(guān)君蔚.水土保持原理[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社,1996.

[2]唐克麗,等.中國(guó)水土保持[M].北京：科學(xué)出版社,2004.