北京市山區(qū)高速公路棄渣場水土保持設(shè)計(jì)

靳新紅

(北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，100048，北京)

北京市山區(qū)高速公路棄渣場水土保持設(shè)計(jì)

靳新紅

(北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，100048，北京)

山區(qū)公路；棄渣場；治理措施；國道110北京段

一、研究背景

北京市山區(qū)面積10 072 km2，占全市總面積的61.2%，是首都主要的水源涵養(yǎng)及供給源地，同時(shí)也是水土流失的主要發(fā)生地。山區(qū)高速公路沿線風(fēng)光優(yōu)美，但山區(qū)公路所處區(qū)域地形地貌特殊，新建和改建公路過程中要進(jìn)行大量的挖填方與隧道工程施工，建設(shè)中的土石方工程量較大，產(chǎn)生的棄渣如不處理將會(huì)產(chǎn)生大量的水土流失，并嚴(yán)重影響到公路沿線生態(tài)環(huán)境及山區(qū)溝道行洪。公路建設(shè)棄土棄渣是山區(qū)新增水土流失的主要來源，大約占到水土流失總量的80%，所以山區(qū)高速公路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量加強(qiáng)項(xiàng)目土石方的綜合利用，減少因棄渣對項(xiàng)目區(qū)外部環(huán)境的影響。然而，由于周邊同步建設(shè)項(xiàng)目少，項(xiàng)目多余土石方難以全部利用，因此需要設(shè)置棄渣場并采取相應(yīng)水土保持措施。就開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目而言，取土場、棄土堆不僅是一個(gè)工程單元，更是自然環(huán)境的組成部分，為了降低山區(qū)高速公路建成后對生態(tài)系統(tǒng)的影響，工程完工后需進(jìn)行恢復(fù)?！吨腥A人民共和國水土保持法》對修建公路引起的植被破壞與開挖堆砌松散堆積物等相關(guān)問題做出了明確要求：“棄渣應(yīng)綜合利用，確需廢棄的，應(yīng)當(dāng)堆放在水土保持方案確定的專門存放地”。因此，在新建和改建高速公路時(shí)，要做好棄渣場的設(shè)計(jì)。

二、案例情況介紹

本文以國道110北京段昌平德勝口—延慶下營段改建工程棄渣場水土保持設(shè)計(jì)為例。國道110線又名京銀公路，起點(diǎn)為北京，終點(diǎn)為銀川，是北京市西北部的主要交通走廊。國道110北京段昌平德勝口—延慶下營段改建工程，道路全長45.52 km。在改建過程中，由于橋梁隧道比較多，削坡工程、隧道工程量大，因此工程造成的棄渣量較多。棄渣堆放不合理會(huì)淤塞河道，對河道行洪產(chǎn)生不利影響；棄渣場若無植被覆蓋，流失的水土將影響德勝口水庫水質(zhì)；同時(shí)，該高速公路建成后是外地車輛進(jìn)入北京市的主要通道之一，道路沿線棄渣的存在嚴(yán)重影響北京市的城市形象。該改建工程設(shè)置了4個(gè)棄渣場，現(xiàn)以典型的椿樹桉棄渣場為例，介紹棄渣場水土保持設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容為溝道防洪、棄渣平臺(tái)、植物措施設(shè)計(jì)。

1.項(xiàng)目區(qū)概況

椿樹桉棄渣場位于延慶縣井莊鎮(zhèn)，國道110新線椿樹桉隧道北側(cè)入口附近。延慶縣地處燕山沉降帶西端、延懷盆地東部，南、北、東三面環(huán)山，西臨官廳水庫，形成向西南開放的半環(huán)抱地勢。境內(nèi)地形地貌多樣，包括中低山、丘陵、平原、河谷等。屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年均降水量504 mm，20年一遇最大24小時(shí)降雨量為148 mm，最大6小時(shí)降雨量為112.8 mm，最大 12小時(shí)降雨量為137.3 mm；年平均氣溫為8.4℃，極端最高氣溫為39℃，極端最低氣溫為-27.3℃；平均風(fēng)速為2.6 m/s；最大凍土深0.8 m。山區(qū)土地以褐土為主，山地與平原交接地帶多為過渡性潮褐土，公路沿線植被多為灌草類以及少量的次生林和人工綠化帶。草類組成簡單，基本以白羊草為主，覆蓋度約為45%。

2.棄渣場設(shè)計(jì)方案

（1）設(shè)計(jì)思路

棄渣場的選址原則：一是盡量減少水土流失，二是對周邊環(huán)境影響小，三是投資節(jié)省。按照這個(gè)原則，棄渣場選址位于椿樹桉隧道的北側(cè)出口靠近東側(cè)山體的坡腳處，屬溝道型棄渣場，棄渣場占地面積1.39 hm2，棄渣量約為7.50萬m3，棄渣主要來源為隧道施工以及附近削坡所產(chǎn)生的多余土石方，棄渣以砂土、砂石和塊石為主。

為了減少棄渣堆放過程中產(chǎn)生的水土流失，保護(hù)項(xiàng)目區(qū)周邊環(huán)境，根據(jù)棄渣堆放情況，采取工程措施與植物措施相結(jié)合的方式進(jìn)行防護(hù)。棄渣場工程措施：對棄渣場整形，根據(jù)水力計(jì)算結(jié)果，留出行洪通道，棄渣場坡腳處設(shè)置漿砌石擋墻，防止水流沖刷棄渣產(chǎn)生水土流失。棄渣場植物措施：選用鄉(xiāng)土植物物種對棄渣場綠化，增加植被覆蓋度，同時(shí)增加部分花灌木配置，改善棄渣場景觀環(huán)境。棄渣場對面為長坡道，為保障行車安全，與主體工程相結(jié)合，設(shè)計(jì)通過植物花期形成醒目的色彩帶，提醒車輛駕駛?cè)藛T減速慢行。

（2）水土保持設(shè)計(jì)

①溝道防洪設(shè)計(jì)

首先對棄渣場進(jìn)行整形，清理出行洪通道。整形后，棄渣平臺(tái)面積為0.95 hm2，邊坡面積0.44 hm2，坡度1∶2.5，溝底寬6~20 m，滿足溝道行洪要求，為防止上游來水沖刷棄渣邊坡，工程設(shè)計(jì)采用漿砌石擋墻對棄渣進(jìn)行擋護(hù)，防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，漿砌石擋墻采用重力式擋墻。

②棄渣平臺(tái)設(shè)計(jì)

植物措施：棄渣平臺(tái)綠化植物選擇以鄉(xiāng)土物種為主，點(diǎn)綴種植部分花灌木，喬木樹種選擇側(cè)柏和國槐，側(cè)柏和國槐能很好地適應(yīng)北京地區(qū)的氣候環(huán)境，灌木樹種選擇山桃、黃刺梅、榆葉梅、沙地柏等觀花觀葉植物，在增加植被覆蓋的同時(shí)，提升棄渣場景觀，美化道路沿線自然環(huán)境。平面布置方式為：用養(yǎng)護(hù)道路將棄渣平臺(tái)分為不同的功能區(qū)，棄渣場東北側(cè)山體植被以側(cè)柏為主，因此，在道路與山體之間設(shè)置過渡區(qū)，以2 m×2 m密度種植側(cè)柏，使棄渣平臺(tái)綠化與周邊山體植被自然銜接，棄渣平臺(tái)中心區(qū)域以園林花灌木為主，點(diǎn)綴種植國槐，棄渣平臺(tái)邊緣單行種植側(cè)柏進(jìn)行固土護(hù)坡。椿樹桉棄渣場植物措施平面示意圖見圖1。

圖1 椿樹桉棄渣場植物措施平面示意圖

工程措施：棄渣平臺(tái)設(shè)置硬化道路，方便工程后期植物措施養(yǎng)護(hù)，道路硬化后也可以進(jìn)一步減少棄渣平臺(tái)的水土流失。本著經(jīng)濟(jì)節(jié)約、就地取材的原則，道路設(shè)計(jì)為塊石道路，路寬3 m。

棄渣平臺(tái)邊緣設(shè)置漿砌石排水溝，防止山坡坡面匯流沖刷棄渣邊坡，排水溝采用梯形斷面，底寬50 cm，深50 m，邊坡比1∶1。

③棄渣邊坡設(shè)計(jì)

邊坡綠化：棄渣場邊坡綠化充分考慮與主體工程相結(jié)合，通過工程平面圖分析結(jié)合現(xiàn)場踏勘，棄渣場對面新建道路為一長坡道，該段道路需控制車速，防止事故發(fā)生，因此，棄渣場邊坡綠化植物種選擇紅花胡枝子與連翹，混交方式為帶狀混交，帶寬30 m，通過大面積顏色變化，消除車輛駕駛?cè)藛T視覺疲勞，同時(shí)紅色與黃色均為交通警示色，提示道路行車人員減速慢行，保障行車安全。

排水溝：棄渣場邊坡設(shè)置縱向排水溝，將上游山坡及平臺(tái)匯流引入下游溝道，排水溝采用矩形斷面，斷面規(guī)格為0.4 m×0.4 m，溝底比降與棄渣邊坡一致，排水溝底設(shè)置臺(tái)階，不僅可以降低流速，減少對下游溝道的沖刷，還可以滿足后期植被養(yǎng)護(hù)人員交通需要。

3.效益分析

山區(qū)公路建設(shè)過程中，棄渣場的施工質(zhì)量和恢復(fù)效果直接影響到公路本身和環(huán)境安全。項(xiàng)目實(shí)施以后，滿足溝道行洪，增加植被覆蓋，減少了水土流失，改善了道路沿線自然景觀，滿足建設(shè)項(xiàng)目水土保持6項(xiàng)指標(biāo)要求。

項(xiàng)目實(shí)施兩年后，棄渣場植被恢復(fù)效果良好，逐漸實(shí)現(xiàn)了動(dòng)植物的多樣性，形成了穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。2012年6月項(xiàng)目順利通過水利部組織的水土保持驗(yàn)收。

三、結(jié)論

棄渣場采取水土保持措施以后，不僅有效減輕了水土流失，而且有利于棄渣場邊坡的穩(wěn)定。同時(shí)，該改建工程的棄渣場均在臨近項(xiàng)目區(qū)的溝道一側(cè)布置，部分棄渣場占用溝道較為嚴(yán)重，通過工程治理，疏通水路，保證了溝道正常的排洪功能。

[1]童云深.山區(qū)高速公路工程棄渣與生態(tài)保護(hù)[J].公路，2013（12）.

[2]于杰，馬良軍，劉尋續(xù).丹拉國道西寧過境高速公路工程水土流失及其防治[J].中國水利，2009（4）.

責(zé)任編輯 韋鳳年

U419.3+S157

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1000-1123（2016）12-0037-02

2016-04-14

靳新紅，高級工程師，主要從事水土保持方案編制工作。