貴州喀斯特地區(qū)高速公路建設(shè)項目水土流失防治探討

張 宇，魏 浪，孫 榮，易仲強，趙 俊，張習傳，唐 達

(中國電建集團 貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081)

貴州省處于世界喀斯特集中分布的亞洲片區(qū)中心，是中國喀斯特分布面積最大、發(fā)育最復(fù)雜的一個省區(qū)，喀斯特分布面積占全省面積的85%，出露的碳酸鹽巖面積達15萬km2，占全省土地總面積的73.6%[1]。特殊的地質(zhì)、地貌、氣候與降水條件，使貴州喀斯特區(qū)域成為土壤侵蝕嚴重、生態(tài)環(huán)境惡化的地區(qū)[2]。

近年來，貴州交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)大踏步前進，西南交通樞紐地位得到全面鞏固提升，被視為“小省辦大交通”的典型，截至2015年，貴州省成為全國第九個實現(xiàn)“縣縣通高速”省份。2018年6月底，貴州省人民政府印發(fā)了《貴州省新時代高速公路建設(shè)五年決戰(zhàn)實施方案》，明確提出到2022年全省高速公路通車里程突破1萬km。

受喀斯特地形地貌的限制，貴州山區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，自身修復(fù)能力差，特有的水土流失特點和高速公路密集化、迅猛化建設(shè)造成的水土流失問題引起了相關(guān)部門的高度重視。為貫徹習近平生態(tài)文明思想，推進貴州高速公路事業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，形成人與自然和諧發(fā)展格局，對貴州喀斯特地區(qū)高速公路建設(shè)項目的水土流失特點及防治措施進行分析研究意義重大。

1 貴州喀斯特地貌對高速公路建設(shè)的影響

1.1 地質(zhì)地貌的影響

地質(zhì)地貌條件是影響水土流失程度大小的基礎(chǔ)因素。貴州地處喀斯特山區(qū)，晚古生界泥盆系、石炭系、二疊系及中生界中、下三疊系碳酸鹽的廣泛分布，是發(fā)生水土流失和形成石漠化的內(nèi)在基礎(chǔ)[3]。同時，貴州喀斯特地區(qū)山高坡陡、土壤貧瘠、生態(tài)脆弱，地形因素也是造成水土流失的主要原因。貴州獨特的地形地貌使得高速公路建設(shè)項目挖填方量多、橋隧比大、工期長，大量的土石方開挖回填為水土流失提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，沿線覆蓋多種地質(zhì)地貌，形成的水土流失類型相對復(fù)雜。

貴州地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖層種類繁多，石灰?guī)r、砂頁巖、玄武巖區(qū)層的接合部極容易發(fā)生泥石流、崩塌及滑坡[2]，這對于高速公路選線，特別是棄渣場選址有較多的限制性因素；同時貴州喀斯特地區(qū)山地丘陵地下暗河、落水洞繁多，巖溶裂隙發(fā)育，對于公路永久工程及棄渣場安全穩(wěn)定存在較大隱患，如果排水及排洪措施不完善，則極容易對渣場穩(wěn)定造成影響，引起更嚴重的水土流失。

1.2 石漠化的影響

在喀斯特脆弱生態(tài)環(huán)境下，貴州省是西南喀斯特片區(qū)中石漠化最集中、面積最大、程度最嚴重的省份[4-5]。石漠化區(qū)域土壤貧瘠，土壤肥力、質(zhì)量及承載能力低，水源涵養(yǎng)、截蓄雨水及調(diào)節(jié)徑流功能弱，植被稀少。

石漠化區(qū)域水土流失嚴重、自然災(zāi)害頻繁，高速公路建設(shè)過程中的大量開挖，會加劇水土流失及自然災(zāi)害的發(fā)生；其稀少的表土資源對于后期植被恢復(fù)影響嚴重，加之石漠化區(qū)域雨水涵養(yǎng)功能弱，人工植樹造林困難，后期植被恢復(fù)難度大。

2 貴州高速公路建設(shè)項目特點

2.1 擾動范圍大、建設(shè)周期長

高速公路建設(shè)里程往往都在100 km以上，并時常涉及多個市、縣，施工范圍廣，另由于貴州地處山丘區(qū)，相對于平原，貴州高速公路建設(shè)開挖及回填量巨大，需設(shè)置的施工生產(chǎn)生活設(shè)施、料場及棄渣場較多，擾動面積大，會對周邊生態(tài)環(huán)境造成嚴重的破壞，同時建設(shè)周期較長，長期裸露的開挖、回填邊坡極易造成水土流失，在復(fù)雜的喀斯特地貌背景下，后期植被恢復(fù)相對困難。

2.2 棄渣量大、棄渣場選擇困難

貴州高速公路建設(shè)挖填量大、隧道多，部分區(qū)域巖層往往達不到回填質(zhì)量標準，導(dǎo)致棄渣量較大，百公里建設(shè)里程往往需要設(shè)置40～60個棄渣場，地形地貌復(fù)雜區(qū)域甚至更多。棄渣場選址時，會面臨諸多制約性因素，如泥石流易發(fā)區(qū)、滑坡崩塌區(qū)域、落水洞及地下暗河發(fā)育區(qū)。為了保證重要基礎(chǔ)設(shè)施、人民群眾生命財產(chǎn)安全，棄渣場往往設(shè)置得較遠，不利于后期棄渣落實到位。

2.3 跨越地貌單元多、水土流失沿線分布且流失量大

貴州高速公路建設(shè)里程較長，跨越地貌單元較多，路基工程開挖、回填及半挖半填邊坡均會涉及，由于各段道路開挖及回填土石方量大，往往需在不同路段進行土石方調(diào)配，隧道開挖的土石方有時也需運至路基進行回填，土石方運輸為水土流失提供了物質(zhì)來源，在運輸過程中及回填后若不及時進行防護，遇大雨、大風天氣，會造成更嚴重的水土流失。

高速公路作為典型的線型項目，水土流失與其他的線型項目又有所不同，如輸變電項目水土流失主要發(fā)生在塔基及變電站區(qū)域，較為集中，且流失量小，而高速公路水土流失沿線均有分布，且流失量大；又如管道類項目，雖然沿線水土流失分布均勻，但水土流失量及擾動范圍遠小于高速公路。

2.4 設(shè)計及施工等存在部分問題

目前，高速公路設(shè)計單位對于主體工程方面設(shè)計較全面，各項防護措施完善，但對于臨時措施比如棄土場未進行具體設(shè)計[6]，特別是水土保持方案批復(fù)的棄渣場，主體設(shè)計未納入主體工程設(shè)計內(nèi)容中，導(dǎo)致施工時未按照水土保持方案批復(fù)的棄渣場進行堆渣及設(shè)計，以致后期驗收涉及變更等諸多問題。

根據(jù)筆者對于部分高速公路的現(xiàn)場調(diào)查，許多項目施工時，往往就近棄渣至道路下邊坡，未遵循“先攔后棄、先截后排”的原則，導(dǎo)致水土流失嚴重，后期治理困難。

2.5 公路建設(shè)及恢復(fù)治理標準要求高

貴州省政府在2018年7月下發(fā)《貴州省創(chuàng)建新時代“多彩貴州·最美高速”行動實施方案(2018—2020年)》，要求打造最美高速公路品牌[7]，展示貴州對外開放新形象。這就對貴州高速公路建設(shè)項目水土流失治理及后期植被恢復(fù)提出了更高的要求。

3 水土流失防治探討

3.1 優(yōu)化專項措施設(shè)計

近年來，隨著主管部門及社會公眾對生態(tài)環(huán)境的日益重視，在累積了大量高速公路設(shè)計經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，主體設(shè)計單位對道路永久工程設(shè)計的水土保持措施已比較完善，主要包括道路邊坡護坡、截排水、攔擋及綠化美化工程等。但對于臨時工程的選址、占地及水土保持措施等均未涉及，在設(shè)計時應(yīng)進一步細化。

貴州喀斯特地區(qū)地形坡度大、土壤貧瘠、生態(tài)脆弱，設(shè)計應(yīng)注意對表土資源的防護，施工階段大面積開挖應(yīng)加強臨時防護措施。應(yīng)盡量優(yōu)化施工占地、土石方調(diào)配等，水土保持措施應(yīng)盡量與主體設(shè)計的措施、環(huán)保措施等相協(xié)調(diào)，以便更好地發(fā)揮水土保持及生態(tài)效益。水土保持方案報告書批復(fù)后，主體設(shè)計應(yīng)將批復(fù)的水土保持措施納入到主體設(shè)計的措施體系中，便于后期施工時按水土保持方案設(shè)計的要求將措施落實到位，避免造成水土流失，危害周邊生態(tài)環(huán)境。

3.2 強化重點區(qū)域水土流失防治

對于高速公路水土流失較嚴重且敏感性強的區(qū)域應(yīng)重點進行防治，應(yīng)從選址設(shè)計著手，從源頭避開敏感區(qū)域，然后加以適宜的工程措施、植物措施及臨時措施進行防護。同時對于主體設(shè)計較為薄弱的臨時工程也應(yīng)避開生態(tài)敏感區(qū)，加強施工過程中重點區(qū)域的臨時防護和施工結(jié)束后的植被恢復(fù)，做到設(shè)計指導(dǎo)施工、設(shè)計適合施工、施工按圖及設(shè)計實施，避免隨意變更，擾動占地范圍外的區(qū)域。

通過對目前已建、在建高速公路的調(diào)查，水土流失影響較大的區(qū)域主要為料場和棄渣場，對料場及棄渣場進行重點防治，可從根本上減少高速公路的水土流失。

對于料場的防護與治理，特別是石料場，開采前應(yīng)先行修建截排水工程，減少后期雨水沖刷帶來的水土流失，同時需加強表土資源的保護，為后期植被恢復(fù)創(chuàng)造條件；其次應(yīng)重點關(guān)注開采工藝，宜采取自上而下，分臺降坡開采，開采的規(guī)則邊坡為后期植被恢復(fù)提供了良好的基礎(chǔ)，便于邊坡平臺設(shè)置種植槽種植攀緣植物、灌木等樹草種進行植被恢復(fù)，也可嘗試采用掛三維網(wǎng)噴播植草護坡進行防護，覆蓋率較高，植被恢復(fù)效果好；最后，還需加強施工過程中的臨時防護。

棄渣場的防治應(yīng)重點關(guān)注前期的設(shè)計選址規(guī)劃，目前，棄渣場前期設(shè)計存在許多問題，例如：渣場選址設(shè)計深度不夠，導(dǎo)致后期因敏感因素、容量及運距大不經(jīng)濟等諸多因素造成的選址變更；渣場設(shè)計深度不夠，僅在圖紙上框選范圍；截排水、攔擋措施設(shè)計不到位或缺失等。針對上述問題，首先應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的法律法規(guī)、標準規(guī)范及主體設(shè)計切實深入落實渣場規(guī)劃選址，逐一對各場址進行復(fù)核；其次優(yōu)化渣場防治措施體系，系統(tǒng)考慮渣場防護措施，做好施工前的表土資源保護、截排水、攔擋、邊坡防護措施，加強施工中的臨時攔擋、排水防護措施，落實后期植被恢復(fù)措施，真正做到施工前、施工中及施工后的全過程防護；再次，深化渣場措施設(shè)計，盡量對各渣場逐一開展設(shè)計，并對各棄渣場截排水溝防洪及過流能力、擋渣墻及渣體穩(wěn)定性進行深入分析及計算，從堆渣容量、堆渣安全等方面避免渣場造成水土流失。

3.3 加強施工全過程管理

目前，施工期的水土保持問題主要是管理缺失造成的。首先是施工過程涉及的各單位水土保持意識不強，應(yīng)加強對建設(shè)單位、施工單位等人員的宣教，讓水土保持及生態(tài)保護理念深入人心。其次，監(jiān)測、監(jiān)理單位責任意識不強，對于施工過程中的水土保持違法行為沒有及時進行管控。再次，施工單位為了節(jié)約成本、施工方便，隨意棄土棄渣、任意變更設(shè)計、臨時防護措施及“三同時”制度落實不到位，導(dǎo)致施工過程中場地及周邊滿目瘡痍，水土流失嚴重。建設(shè)單位及監(jiān)測監(jiān)理單位應(yīng)加強管控，特別是建設(shè)單位應(yīng)在合同中明確各單位的水土流失防護職責。

4 結(jié) 語

目前正是貴州高速公路發(fā)展的鼎盛時期，也是政府打造最美高速公路品牌，展示貴州對外開放新形象的關(guān)鍵時期，針對貴州復(fù)雜的喀斯特地貌及高速公路水土流失特點，水土流失防治應(yīng)堅持預(yù)防為主、保護優(yōu)先方針，從設(shè)計、咨詢及施工全過程加強管控，根據(jù)不同區(qū)域的地質(zhì)地貌特點，采取有針對性的措施，以減少貴州高速公路建設(shè)對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的破壞。