城市管網(wǎng)工程水土流失特點(diǎn)及防治重點(diǎn)

周夢玲

(上海市水利工程設(shè)計研究院有限公司，上海 200063)

城市管網(wǎng)工程主要包括城市管網(wǎng)地下綜合供水、排水(雨水和污水)、燃?xì)?、電力、通信等各類基礎(chǔ)設(shè)施工程，城市管網(wǎng)工程范圍往往是任何一個時期城市基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)中的重要部分，與廣大居民日常生活密切相關(guān)。近年來，我國基礎(chǔ)管線類建設(shè)項(xiàng)目的投資建設(shè)金額與在建項(xiàng)目建設(shè)資金數(shù)量相比持續(xù)增加。管網(wǎng)工程在施工過程中壓占地表、綠化搬遷、表土剝離、基坑施工、土地整治、種植綠化等環(huán)節(jié)均會破壞土壤結(jié)構(gòu)、毀壞植被，引起水土流失[1]。城市管網(wǎng)工程屬于線型工程，但局部兼具點(diǎn)型特點(diǎn)，水土流失在不同時段亦呈面狀、線狀和點(diǎn)狀結(jié)合分布，增加了水土保持工作難度。本文著重探討了該類項(xiàng)目的水土流失特點(diǎn)、防治重點(diǎn)及防治建議。

1 工程概況

南干線改造工程位于上海市浦東新區(qū)，穿越上鋼新村街道、周家渡街道、花木街道、張江鎮(zhèn)、唐鎮(zhèn)、合慶鎮(zhèn)等地區(qū)，范圍為1—6號泵站，項(xiàng)目組成包括：

(1)泵站工程：保留原現(xiàn)狀泵站并升級及改造1、3、6號泵站，改建4號泵站，遷建5號泵站，泵站工程包括建(構(gòu))筑物(泵房、閘門井、變配電間，開關(guān)站等)、道路及附屬設(shè)施、綠化工程等。

(2)管線工程：對1—3號泵站間箱涵實(shí)施非開挖修復(fù)，長度2.25km。3—6號泵站之間新建南干線約19.69km，管徑為DN2700～DN3500。新建沿線45座頂管井、13座透氣井、4座閘門井、閥門井等及改接沿線部分支線等。

(3)河道工程：對頂管穿越的王家浜、顧家浜、呂家浜、中心河、隨塘河5條河道實(shí)施改造，共計實(shí)施結(jié)構(gòu)總長度為484.6m。

本工程總占地14.45hm2，其中，永久占地1.06hm2，臨時占地12.30hm2；土石方挖填44.89萬m3，其中，挖方34.75萬m3，填方10.14萬m3，外購?fù)练?.2萬m3，棄方29.81萬m3，包括一般土方、鉆渣泥漿(干化)、建筑垃圾，棄方棄至浦東新區(qū)綠容局指定地點(diǎn)。

2 主要施工工藝

2.1 頂管施工

頂管施工是一種非開挖敷設(shè)地下管道的施工方法，本工程采用泥水平衡法，用泥水壓力平衡土壓力和地下水壓力[2]。施工過程中，首先從頂管井出發(fā)，將管道運(yùn)至頂管井中，利用液壓千斤頂將壓力管道直接壓入土層中，以泥漿形式輸出管道前方的泥土。泥漿采用泥漿干化設(shè)備進(jìn)行干化處理[2- 4]。頂管施工工作井地面上方設(shè)置施工場地、材料堆場等，工作井施工區(qū)域因壓占、平整地表，綠化搬遷，表土剝離，擾動原地表，導(dǎo)致地表大面積裸露；頂管工程實(shí)施的基坑主要包括頂管井、騎馬井等井工程基坑，樁基施工、基坑開挖、土方回填改變原地表地形，形成開挖邊坡；頂管施工結(jié)束后開展路基路面恢復(fù)、土地整治、種植綠化導(dǎo)致土質(zhì)松散，增加土壤可蝕性，導(dǎo)致水土流失加劇。

2.2 開槽埋管施工

開槽埋管是一種明挖溝槽敷設(shè)管道的施工方法，本工程采用鋼板樁支護(hù)、垂直開挖方式，溝底寬度根據(jù)管徑確定。

施工管道建設(shè)過程在設(shè)計施工圖中需依次在開挖管道溝槽沿線和管道兩側(cè)分別布設(shè)施工作業(yè)帶，以挖溝槽管道軸線內(nèi)兩端中心線設(shè)置工作帶中心，掘溝軸線方向外兩側(cè)的管道一側(cè)用于臨時堆放施工管道設(shè)備構(gòu)件及各類輔助和施工作業(yè)機(jī)具器械材料構(gòu)件等施工材料，另一側(cè)可作為臨時堆放溝槽開挖的土方，土方堆放于距溝槽邊緣0.5m以外，堆置高度不超過2.5m，施工結(jié)束后用于回填，管線管頂覆土平均為1.50m[3]。開槽埋管施工區(qū)域壓占、平整地表，綠化搬遷、表土剝離、基槽開挖、臨時堆土、基槽回填、土地整治、種植綠化過程加劇水土流失。

2.3 箱涵修復(fù)施工

箱涵修復(fù)施工采用原有井位進(jìn)行非開挖修復(fù)，井口周邊設(shè)置施工場地、材料堆場等擾動原地表，形成大面積裸露面。

2.4 泵站施工

泵站工程一般包括建(構(gòu))筑物、道路、綠化工程，主體設(shè)計往往涉及海綿城市，加劇水土流失的施工過程主要包括壓占地表、樁基施工、基坑開挖、基槽開挖、臨時堆土、土方回填、路基路面、土地整治、景觀綠化等。

2.5 河道施工

河道工程一般選擇在非汛期施工，施工內(nèi)容主要包括構(gòu)筑圍堰、基礎(chǔ)處理、土方挖填工程、防汛墻改造工程、防汛通道及綠化、圍堰拆除工程等，施工過程中樁基施工、護(hù)岸施工、河道挖填、臨時堆土過程均會造成水土流失。

3 水土流失特點(diǎn)及危害

3.1 建設(shè)區(qū)域廣，擾動區(qū)域分散

管網(wǎng)工程穿越區(qū)域廣，不同區(qū)域工程地質(zhì)、土壤、地形、氣象、植被情況略有差異，表土的抗蝕、抗沖能力有些許差異；擾動區(qū)域包括各井工程、開槽埋管工程、箱涵修復(fù)工程、泵站工程、河道工程、臨時堆土區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)，水土流失源頭多，各擾動地塊分散、不連續(xù)，導(dǎo)致水土流失影響范圍廣。

3.2 表土資源豐富，開挖土方量大

城市管網(wǎng)工程會以定向鉆、頂管及大開挖的方式大量穿越公路、鐵路、河道等[5]，工程占地類型復(fù)雜，交通運(yùn)輸用地、水域及水利設(shè)施用地及其他用地存在大量的綠化區(qū)域和表土資源，綠化搬遷委托給專業(yè)的綠化養(yǎng)護(hù)單位，部分表土以土球形式，隨著綠化搬遷至養(yǎng)護(hù)區(qū)域；經(jīng)綠化搬遷后，地表還留存部分表土，需進(jìn)一步對其進(jìn)行保護(hù)，以免造成表土資源的流失與浪費(fèi)。

城市管網(wǎng)工程基坑數(shù)量多、開挖土方量大，將產(chǎn)生大量的臨時堆土及棄土(渣)，土方沿著市政道路運(yùn)輸，運(yùn)輸土方影響范圍廣，同時項(xiàng)目施工期較長，堆置土方很容易流失。

3.3 水土流失影響因素多

各工程因施工工藝不同，施工期、自然恢復(fù)期分別受到不同程度的人為擾動和破壞，水土流失的影響因素有明顯不同，原地表形態(tài)、土壤結(jié)地表植被受到不同程度破壞，降低了地表土的抗蝕、抗沖能力，裸露面在降雨、地面徑流沖刷作用下發(fā)生濺蝕、面蝕或溝蝕，加大防治區(qū)域。

3.4 項(xiàng)目跨度大，涉及河道多，水土流失易匯入水體

根據(jù)《上海市跨、穿、沿河構(gòu)筑物河道管理技術(shù)規(guī)定(試行)》(滬水務(wù)[2007]365號)文件規(guī)定與要求，燃?xì)狻⒂土?、原水引水等管道穿越河道的，河道上下游兩岸堤?防汛墻)必須按規(guī)劃要求同步實(shí)施。

項(xiàng)目跨度大，通常穿越眾多河道，“南干線改造工程”穿越16條河道，對南干線管道穿越的王家浜、顧家浜、呂家浜、中心河、隨塘河5條河道按規(guī)劃藍(lán)線進(jìn)行護(hù)岸改造。城市管網(wǎng)工程兼具線型、點(diǎn)型特征，水土流失在不同時段呈面狀、線狀和點(diǎn)狀結(jié)合分布，水土流失易匯入附近水域，增大河流水域含沙量，造成下游河道淤積，影響防洪安全，加劇中小流域面源污染，對中下游河道水質(zhì)造成一系列負(fù)面影響，嚴(yán)重影響人們的生產(chǎn)生活、生態(tài)環(huán)境。

4 水土流失防治重點(diǎn)

4.1 嚴(yán)格控制工程占地

管網(wǎng)工程的擾動區(qū)域比較分散，工程設(shè)計的選址點(diǎn)需要更為精細(xì)嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)充分滿足相關(guān)規(guī)范中的相關(guān)限制性規(guī)定，對管線工程水土保持相關(guān)制約性因素進(jìn)行全面逐條的分析、評價且應(yīng)盡量避讓，無法避讓時應(yīng)采取優(yōu)化措施。

管網(wǎng)工程的臨時占地面積大[6]，工程占地面積應(yīng)符合節(jié)約用地和減少擾動的要求同時應(yīng)滿足施工要求。水土保持方案階段，主體工程紅線內(nèi)工程內(nèi)容須嚴(yán)格在紅線范圍進(jìn)行設(shè)計布置，臨時占地中需分析、評價泵站工程臨時設(shè)施區(qū)、管線施工作業(yè)帶、河道工程的施工區(qū)域、施工生活區(qū)、臨時堆土區(qū)、施工便道、施工用水用電、取土(石、料)場、棄土(石、料)場的占地是否存在漏項(xiàng)、是否滿足施工要求、是否符合有關(guān)行業(yè)用地指標(biāo)規(guī)范，以減少項(xiàng)目的臨時占地同時保證臨時占地足夠施工使用為依據(jù)，合理布設(shè)施工臨時占地區(qū)域，保證占地面積實(shí)際施工中具有可操作性，實(shí)現(xiàn)對管網(wǎng)工程水土流失的源頭控制[6]。施工過程中按照水土保持方案要求及時辦理臨時借地手續(xù)、布設(shè)臨時設(shè)施，不得隨意增加臨時占地。

4.2 保護(hù)表土資源，實(shí)施土方合理調(diào)配

基于現(xiàn)場詳細(xì)踏勘、地形資料、歷史衛(wèi)星影像、低空無人機(jī)遙感、GPS定位系統(tǒng)[7]，對各工程區(qū)的現(xiàn)狀表土資源、現(xiàn)狀用地類型、植被覆蓋情況、周邊水保設(shè)施進(jìn)行高效逐段排摸，快速獲得項(xiàng)目建設(shè)區(qū)工程占地、表土資源分布等信息。施工進(jìn)場前，對施工區(qū)域進(jìn)行綠化搬遷及表土剝離，設(shè)置表土臨時堆土場，對表土資源進(jìn)行單獨(dú)存放、保護(hù)[8- 9]。主體結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后，各工程區(qū)的臨時占地區(qū)域拆除硬化場地后盡快恢復(fù)原狀，原狀為綠化搬遷區(qū)域的根據(jù)主體設(shè)計要求進(jìn)行場地平整、種植土回覆，實(shí)施原綠化移栽或綠化種植；原狀為裸露地面需撒播草籽使裸露地面復(fù)綠得到保護(hù)，合理保護(hù)、在利用表土資源的同時，利用植物措施減少水土流失。

項(xiàng)目基坑多，挖填土方量大，土石方調(diào)配不合理，將增大取(棄)土量，從而導(dǎo)致臨時占地面積增加，不符合水土保持要求。管網(wǎng)工程挖方多、填方少，填方宜優(yōu)先考慮利用本工程的挖方。根據(jù)不同施工標(biāo)段的施工時序、土方運(yùn)距，進(jìn)行不同標(biāo)段間土方調(diào)配。挖填時序銜接不上時，可采用臨時堆土場進(jìn)行土方周轉(zhuǎn)，以減少土壤資源浪費(fèi)。

4.3 落實(shí)水土保持措施

城市管網(wǎng)工程的施工工藝繁瑣，水土流失因素復(fù)雜。在實(shí)際施工過程中，需根據(jù)現(xiàn)行各類工程施工工藝，有針對性的采取科學(xué)合理的管控措施，對持續(xù)減少我國城市水土流失，促進(jìn)未來城市生態(tài)環(huán)境改善建設(shè)進(jìn)程具有特別重要意義。

(1)頂管施工

頂管工程施工過程中，施工場地周邊設(shè)置圍擋、80%的臨時場布范圍被混凝土路面覆蓋，滿足運(yùn)輸和安全要求的同時可避免地表徑流對地面的沖刷和侵蝕；在施工場地進(jìn)出口分別設(shè)置洗車平臺、三級沉淀池，以沖洗進(jìn)出場地車輛攜帶的泥土；在施工場地周邊布置臨時泥漿池或泥漿箱，用于臨時沉淀及儲存樁基及頂管產(chǎn)生的鉆渣泥漿，經(jīng)泥漿池或泥漿箱初期沉淀后盡快采用泥漿干化設(shè)備進(jìn)行干化處理；基坑開挖時基坑四周設(shè)置布設(shè)截水溝，減少地面徑流對基坑的沖刷；工程位于城市區(qū)域，用地面積有限，緊臨公路，在基坑旁不宜設(shè)置臨時堆土，利用集土坑臨時堆放基坑開挖土方，方便土方盡快外運(yùn)；施工過程中長期裸露區(qū)域需給予密目網(wǎng)臨時苫蓋進(jìn)行保護(hù)。

(2)開槽埋管施工

開槽埋管施工過程中，溝槽開挖后土方均暫存堆放在溝槽邊緣以外，臨時堆土區(qū)域布設(shè)密目網(wǎng)苫蓋措施，為防止降雨沖刷造成嚴(yán)重的水土流失，開槽埋管工程應(yīng)選擇非雨季施工，實(shí)施分段施工，開槽后應(yīng)盡快進(jìn)行下一道工序的施工，盡量縮短溝槽開挖回填周期及臨時堆土?xí)r長。

(3)泵站施工

泵站施工過程中，施工場地四周分別設(shè)置安全隔離圍擋，施工區(qū)域地面實(shí)施硬化或防水滲漏處理，施工便道一側(cè)設(shè)置一條施工排水明溝，在施工場地進(jìn)出口分別設(shè)置洗車平臺、三級沉淀池，基坑布設(shè)截水溝，基坑邊坡還應(yīng)布設(shè)相應(yīng)防滲措施，基坑附近設(shè)置集土坑，施工場地內(nèi)長期裸露或臨時堆土區(qū)域需給予密目網(wǎng)臨時苫蓋進(jìn)行保護(hù)，可充分保護(hù)水土資源，減弱市政排水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。

泵站內(nèi)布設(shè)透水鋪裝、植草溝、雨水花園等多種海綿措施[10]，完善雨水排水管網(wǎng)，可增加雨水入滲、加強(qiáng)雨水有效的排導(dǎo)、減少水土流失。

(4)河道工程

在河道施工過程中修筑攔河圍堰，根據(jù)施工時現(xiàn)場河道周邊區(qū)域的現(xiàn)有排水情況，沿施工作業(yè)帶布設(shè)臨時排水溝和沉沙池，施工區(qū)與河道分隔，可減少土方開挖對河道造成的影響。

(5)臨時堆土工程

工程位于城市區(qū)域，用地面積有限，緊臨公路，在部分基坑旁不具備設(shè)置大型堆土場條件，這些區(qū)域基坑開挖產(chǎn)生的一般土方臨時堆置在空閑地上的臨時堆土區(qū)用于后期施工回覆或委托具有相應(yīng)專業(yè)資質(zhì)的第三方單位運(yùn)往浦東新區(qū)綠容局指定的填埋場處置。

一般土方和表土需分開設(shè)置臨時堆土區(qū)，沿著臨時堆土場四周分別采取填土編織袋，并結(jié)合實(shí)施密目網(wǎng)等臨時措施苫蓋，編織袋外圍再布置一圈土質(zhì)的臨時排水溝，利用這些臨時排水溝開挖出來的土方設(shè)置臨時擋土坎，堆放在排水溝線外側(cè)，有明顯的臨時攔擋作用。

5 結(jié)語

城市管網(wǎng)施工過程中，主要水土流失特點(diǎn)為擾動范圍廣，表土資源豐富，水土流失影響因素多，涉及河道多，水土流失易匯入水體，影響人們的生產(chǎn)生活、生態(tài)環(huán)境。為防治城市管網(wǎng)工程水土流失，要求在嚴(yán)格控制工程占地、保護(hù)表土資源、實(shí)施土方合理調(diào)配等源頭上控制水土流失。其次，在實(shí)際施工過程中，明確各工程的流失特征，有針對性的采取科學(xué)合理的管控措施，提升施工人員的水土保持意識及專業(yè)技能，積極發(fā)揮臨時排水、洗車平臺、三級沉淀池、泥漿池、攔擋、苫蓋等水土保持臨時措施的作用，有明顯的水土保持效益。此外，應(yīng)不斷強(qiáng)化工程水土保持管理，加強(qiáng)水土保持監(jiān)測、監(jiān)理，切實(shí)有效地遏制此類建設(shè)項(xiàng)目造成的水土流失[11]。