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高速公路施工临时占地水土保持分析

2021-03-31坤,王

水利技术监督 2021年3期
关键词:扰动水土保持硬化

刘 坤,王 雪

(1.枣庄市水利勘测设计院,山东 枣庄 277100;2. 水发规划设计有限公司,山东 济南 250000)

高速公路为专供汽车分向行驶、分车道行驶,全部控制出入的多车道公路[1]。高速公路作为基础的交通设施,对国民经济和社会发展有重要的影响作用,合理建设高速公路对促进国民经济发展、区域合理布局、改善交通出行、提高生活水平等诸多方面都带来了巨大影响。

截至2018年底,我国高速公路总里程已达13.79万km,里程规模居世界第一[2]。根据《国家公路网规划(2013—2030 年)》,规划至2030年,全国高速公路要达到40.6万km,占总规划里程的7%左右。

高速公路作为线性工程,由于工程的特殊性,永久占地范围内无法满足各项施工内容的开展,因此在建设过程中需要占用大量的临时用地来布设施工临时设施。

临时设施作为公路建设辅助工程,其占地在施工结束后一般要恢复原地貌交还地方。但工程建设对临时用地的破坏强度较大,如若不及时开展各项水土保持工作,会造成大量的水土流失,对周边的生态环境造成巨大的影响,不利于后期土地恢复利用[3]。

在分析高速公路临时占地组成的基础上,对临时占地进行分类并分析其水土流失特点,提出了临时占地的水土保持措施布置要点,为高速公路及其他大型建设项目临时用地水土保持工作提供参考。

1 高速公路施工临时占地组成

针对高速公路工程,临时占地主要包括施工项目部、筑路材料加工场地、建构筑物加工场地、临时堆土堆料场地、施工便道、取土场、弃土场等内容。

施工项目部为工程建设管理区域,包括办公区、生活区,主要建设内容为临时板房、广场和必要水、电、交通等土建工程。施工项目部一般分标段设置,布设在路基工程一侧,也可结合公路管理站、服务站等设施布设。

筑路材料加工场地主要包括各类拌合站、搅拌站、材料堆放场地等设施,主要建设内容为搅拌站作业平台、储料罐基础、材料仓库(雨棚)、硬化广场及实验用房等。一般布置在路基工程一侧,对外交通运输便利区域。

建构筑物加工场地主要包括钢筋加工场、制梁场、混凝土预制构件场等设施。主要建设内容为各类机械台座、龙门吊及轨道、简易厂房、硬化广场及实验用房等。

临时堆土堆料场,主要堆放路基回填土方、筑路材料和表土,一般布设在路基工程一侧,分段布设。

施工便道包括纵向施工便道和横向施工便道2个部分。纵向施工便道一般布置在路基一侧,用于施工期车辆行走和材料运输;横向施工便道主要连接施工场地和各类料场、取弃土场,一般在利用现状道路的基础上布设连接线。根据实际情况,施工便道路面一般为土质路面、碎石路面和混凝土路面3种情况。

取土场主要为路基填筑提供合格土料,弃土场主要堆放工程建设弃土弃渣,取土场和弃土场可一起布置。取、弃土场一般布设在公路视线以外的合适区域。

在高速公路建设过程中,根据项目布置和施工时序的安排,部分临时设施可按照“永临结合”的原则布设在永久占地范围内,以达到节约用地的目的,比如施工项目部可布设在高速公路管理站区域、堆料场可布设在立交工程环岛内部、纵向施工便道可利用路基一侧绿化带范围。

2 高速公路临时占地的分类

由于高速公路工程具有线性布置、施工时间长、沿线地貌类型多样等特点,导致临时占地分散、面积较大且用途多样,为便于临时占地水土保持措施布设、施工管理和后期恢复,工程临时占地可按照以下3个方面进行分类,见表1。

2.1 按照功能分类

高速公路工程施工临时设施的主要功能有3种,即生产生活功能(办公生活区域、生产加工区域)、交通功能(施工便道)、取弃土功能(取土场、弃土场、临时堆土)。

水土保持方案为便于措施布设,一般按照施工生产生活区、施工便道区、取土场区、弃土场区、临时堆土区对临时设施占地进行分区。

2.2 按照地表扰动形式分类

根据生产建设项目土壤流失监测对象概化指标研究[4],在临时设施的建设和运行过程中,其扰动地表的形式基本上只有4种,即开挖(如取土)、堆积(如弃土、堆土)、碾压(非硬化施工道路)、硬化(如硬化施工便道、施工场地)。

各类扰动往往同时出现在一个区域的不同时段,以主要扰动方式进行划分。如施工便道,其扰动形式包含了开挖、填筑和碾压,但贯穿整个项目建设周期,以碾压为主。

2.3 按照恢复利用方向分类

临时设施在施工结束后根据后期利用方向可分为利用型和恢复型。利用型指临时设施不再拆除,改建后继续利用,如施工便道可作为生产道路利用,大型拌合站、加工厂可根据规划为周边建设项目继续服务。恢复型指施工结束后,临时建筑拆除,恢复为原土地利用类型,或者进一步进行土地复垦,恢复为耕地[5]。

临时占地的恢复利用方向要综合考虑占地前的利用方式、项目周边环境和经济发展情况,优先恢复原地貌。但鉴于大型临时设施用地的特殊性,对确实不适宜恢复的,也不应局限于原貌复垦,可依法作为建设用地继续利用。

3 高速公路临时占地水土流失特点

3.1 水土流失环境复杂

高速公路临时占地的水土流失是以施工建设活动为主要外营力的一种特殊水土流失形式[6],不同于自然状态下原地貌的水土流失,由于各区域施工对象的不同、施工形式的多样,其水土流失环境也各不相同。临时占地的水土流失环境主要包括扰动形式、水土流失对象、侵蚀类型[7]。扰动地表形式主要为碾压、硬化、开挖、堆积;水土流失对象主要指发生水土流失的主要区域,一般是人工裸露地表、人为边坡、松散堆积体。侵蚀外营力则根据所在的自然环境特点,一般主要为水力侵蚀、重力侵蚀、风力侵蚀和混合侵蚀等[8]。

表1 高速公路工程临时占地的组成与分类

施工生产生活区和硬化施工便道主要扰动形式是硬化,水土流失主要发生在施工准备期和自然恢复期,侵蚀对象以临时建筑形成的裸露地表为主,侵蚀类型主要为水力侵蚀、风力侵蚀。

土质施工便道的扰动形式则是碾压,水土流失贯穿整个建设期,侵蚀对象以临时道路路面、边坡为主,侵蚀类型主要为水力侵蚀、风力侵蚀。

取土场主要扰动形式为开挖,水土流失贯穿整个取土过程,侵蚀对象主要为人工开挖边坡,侵蚀类型主要为水力侵蚀、重力侵蚀。

弃土场和临时堆土区扰动形式为人工堆土,水土流失贯穿整个施工过程,侵蚀对象主要为堆积体边坡,侵蚀类型主要为水力侵蚀、风力侵蚀和重力侵蚀。

在各防治分区中,以弃土场和临时堆土区的人工堆积体水土流失程度和强度最大,其次是取土场开挖边坡和土质施工便道,硬化施工生产生活区和施工便道造成的水土流失强度远远小于前两者。

3.2 水土流失时空分布分散

3.2.1空间分布

高速公路呈线性布局,其临时设施在空间布置上也沿着高速公路两侧呈离散型布置,既有“点状”临时工程,也有“线性”临时工程。同时,临时设施也根据选址距离主体工程的远近分为“显性”工程和“隐性”工程。

施工生产生活区和临时堆土点一般呈点状布置在公路两侧,部分设施可布设在永久占地范围内,作为工程对外形象区域,水土流失控制一般较好;取土场、弃土场一般布置在高速公路视线以外区域,位置隐蔽且选址具有一定特殊性,该区域扰动剧烈,土方开挖堆置数量大,水土流失防治难度较大;纵向施工便道一般布置在道路一侧,其水土保持工作可与主体结合同步布置;横向施工便道,特别是连通取、弃土场道路由于位置较远,且施工车辆碾压频繁,水土流失严重且防治难度较大。

3.2.2时间分布

由于各项临时设施主导功能、建设方式和后续恢复方向不同,其水土流失在时间上也存在差异。

施工生产生活区主要是临时建筑和硬化场地,其水土流失主要发生在施工准备期;施工道路根据硬化形式,一般水泥路面和碎石路面发生在施工准备期,土质路面持续整个施工阶段;取土场、弃土场和临时堆土区的水土流失则持续整个取弃土阶段。自然恢复期的水土流失则根据各区恢复利用方向不尽相同,一般继续利用的生产生活区和硬化的施工便道不再新增水土流失,恢复原地貌的区域则根据植被恢复情况,水土流失会持续较长时间。

3.3 水土流失危害多样

由于临时占地的临时属性,其水土保持工作往往被忽视,水土保持措施常常得不到有效落实,水土流失问题较多,主要体现在以下3个方面,见表2。

(1)松散堆积体危害。取、弃土场位置偏远,且开挖量、堆土量较大,原地貌扰动剧烈,在水力作用下将发生严重的坡面冲刷,在水力、重力综合作用下极易形成滑坡、泥石流,直接威胁下游沿线生产生活安全。

(2)硬化地表危害。施工生产生活区、施工便道硬化面积大、硬化厚度厚、各类临时建筑物较多,后期恢复利用困难。且大量的硬化地表破坏了自然状态下地表径流环境,加剧了周边区域的水力侵蚀强度。拌合站、堆料区的初期雨水污染较重,破坏周边水体水质。

(3)扰动频繁危害。土质施工便道的频繁碾压,临时堆土点土方频繁倒运,破坏了土壤结构,不利于植被恢复,加剧水土流失,大风大雨情况下对周边环境影响较大。由于施工频繁破坏,导致防护措施布设困难,维持时间较短,水土保持措施效果不明显。

表2 高速公路工程临时占地的水土流失特点分析

4 高速公路临时占地水土保持措施布置

4.1 临时占地水土保持措施布置技术路线

鉴于高速公路工程临时占地的特殊性,临时占地的水土保持措施布设应根据自身水土流失特点,按照因地制宜、因害设防、综合利用的原则,最大限度地控制临时占地水土流失。

高速公路工程临时占地的水土保持措施布设应首先明确各区域的场地条件、临时占地功能、主要扰动形式和后期恢复利用方向;在前期调查的基础上,分析各区域水土流失特点,特别要明确水土流失主要发生的对象、时段和危害;最终根据调查分析的结果,针对各区域水土流失特点布设相应防治措施,形成较为完整且具有可操作性的水土保持措施布置方案,并在实施过程中进一步优化、完善。具体技术路线如图1所示。

4.2 分区水土保持措施布置要点

(1)施工生产生活区。开工建设前,剥离并保护表土资源,用于后期恢复;最大限度的减少硬化面积,在办公区、生活区和小型车辆停车区布设透水砖植草砖;布设雨水排水及雨水集蓄利用措施,减少径流对周边未硬化区域冲刷,收集场地内雨水,净化处理后综合利用;施工结束后,根据后期恢复利用方向进行土地整治,妥善处理拆迁建筑垃圾;可考虑临时性绿化,美化环境,维持表土肥力;做好防尘网苫盖,避免长时间裸露。

(2)施工便道区。剥离并保护表土资源,用于后期恢复;根据后期恢复利用方向,按照“永临结合”的原则布设排水沟,并做好沉沙、顺接措施,路基边坡布设临时集流槽;碾压频繁的路面可布设为碎石路面,碾压频次较低的路面可布设土工布、棕榈纤维垫等临时覆盖措施;临时道路路基边坡布设临时覆盖措施;有条件的区域可布设洒水抑尘设施。

(3)取土场区。取土前,剥离并保护表土,用于后期恢复;取土场四周及坡脚布设截排水沟,并做好沉沙、顺接措施;取土结束后,回填表土,根据利用方向进行复耕或栽植乔灌草;取土边坡优先考虑植物护坡。

(4)弃土场区。弃土前,剥离并保护表土,用于后期恢复;按照“先拦后弃”的原则,提前布设挡墙;坡脚及渣场四周布设截排水沟,并做好沉沙、顺接措施;弃土结束后,平台顶部根据利用方向进行复耕或栽植乔灌草;弃土边坡优先考虑植物护坡;弃土平台顶部布设纵横向排水沟[9]。

(5)临时堆土区。提前划定临时堆土场地,四周布设临时拦挡和截排水措施;表土和工程回填土分开堆放;布设临时覆盖措施,并根据施工情况及时补充、修复,最大限度减少裸露面积和裸露时间;堆放时间较长的表土可进行临时绿化,以恢复性撒播草籽绿化为主;施工结束后,尽快整地恢复。

图1 高速公路工程临时占地水土保持措施布置技术路线

5 结语

(1)在高速公路建设过程中,临时设施是工程建设的重要组成部分,临时占地导致的水土流失问题不能忽略。

(2)临时占地的水土保持措施布置要结合工程特点和区域环境, 因地制宜,因害设防,充分考虑后期恢复与利用方向,最大限度的减少扰动土地。

(3)由于临时占地的临时性,为水土保持监测、验收工作带来了较大困难,需要结合具体案例进一步分析研究。

(4)我国幅员辽阔,随着经济的发展,高速、高铁、输变电、供水、输油输气等各类长距离线性工程陆续开展规划与建设,其临时设施的布置与水土流失特点不尽相同,需要针对具体项目开展专项研究。

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