劉昊宗
(遼寧省大連水文局,遼寧 大連 116021)
工程位于阜新市彰武縣,工程主要建設(shè)內(nèi)容為柳河(彰武縣段)的堤防加固和險(xiǎn)工治理。堤防加固段全部位于彰武縣城市范圍,兩岸加固堤防長(zhǎng)3.832km,其中左岸2.956km,右岸0.876km。新建險(xiǎn)工24處,從鬧德海水庫(kù)壩下至彰武新民界沿程均有分布。
堤防加固以彰武公路橋?yàn)榻?,公路橋以上堤防控制邊界為原背水坡堤腳,向迎水側(cè)加寬培厚,公路橋以下堤防控制邊界為原堤防迎水坡堤腳,向背水側(cè)加寬培厚。險(xiǎn)工主要在現(xiàn)狀岸坎的臨河一側(cè)設(shè)置生物護(hù)岸和丁壩等控導(dǎo)工程。
工程設(shè)置14處料場(chǎng),其中堤防加固段設(shè)料場(chǎng)2處,險(xiǎn)工設(shè)料場(chǎng)12處。共設(shè)3處集中施工營(yíng)區(qū),施工道路分為新建和在既有道路基礎(chǔ)上加寬2種形式,施工道路總長(zhǎng)52.1km,其中新建施工道路3.5km,利用既有道路長(zhǎng)27.5km,在堤防和險(xiǎn)工永久占地范圍內(nèi)的施工道路21.1km。工程產(chǎn)生棄渣2.61萬(wàn)m3。
項(xiàng)目區(qū)總土地面積為1421.38km2,水土流失面積已達(dá)252.34km2,其中輕度水土流失面積為210.07km2,中度水土流失面積42.27km2。土壤侵蝕的主要類型是水蝕和風(fēng)蝕。平均土壤侵蝕模數(shù)為1877t/km2.a。
彰武縣地方各級(jí)政府對(duì)水土流失治理高度重視,針對(duì)各地水土流失的成因、特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)狀況,到2019年,實(shí)行不同形式的治理,柳河已治理面積9675 hm2,其中:農(nóng)田改造334 hm2,水土保持林5337 hm2,經(jīng)濟(jì)林1130 hm2,種草637 hm2,生態(tài)修復(fù)1350 hm2,牧場(chǎng)改良887 hm2,谷坊50座,作業(yè)路54km。
工程選址、選線符合水土保持約束性規(guī)定,然而,水土流失國(guó)家重點(diǎn)治理區(qū)域也存在一定的制約因素,提高建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),優(yōu)化施工工藝,表面擾動(dòng)和植被破壞的范圍減少,水土流失是有效地控制[1]。
3.1.1 堤防加固型式比選
主體設(shè)計(jì)對(duì)堤防加固提出了3個(gè)方案的比選,方案一,均質(zhì)土堤加固方案:在堤防外包1m厚粉質(zhì)黏土;方案二,漿砌石擋墻加固方案:臨水側(cè)設(shè)置漿砌石擋墻;方案三,混凝土擋墻加固方案:臨水側(cè)設(shè)置鋼筋混凝土擋墻。
方案一,優(yōu)點(diǎn)是筑堤所用主要土料粉細(xì)砂及粉土來(lái)源廣泛(以柳河河灘地料場(chǎng)為主),投資較少;缺點(diǎn)是占地大,毀壞現(xiàn)有林地最多,運(yùn)行壽命最短。
方案二和方案三,優(yōu)點(diǎn)是占地較小,毀林量小,運(yùn)行壽命較長(zhǎng)。缺點(diǎn)是塊石和混凝土均需外購(gòu),施工難度較大,投資較大。
從水土保持角度分析,方案一擾動(dòng)地表面積、破壞植被面積及土石方量要大于方案二和方案三;方案二和方案三上述影響基本相同,但方案二較方案三投資低,因此,選擇方案二。
3.1.2 堤防加固護(hù)坡型式比選
主體設(shè)計(jì)對(duì)堤防加固護(hù)坡型式提出了3種護(hù)坡方式,方案一,生態(tài)連鎖磚護(hù)坡;方案二,生態(tài)混凝土護(hù)坡;方案三,坡改平生態(tài)護(hù)坡砌塊。
方案一,優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低;缺點(diǎn)是保土抗沖性能、生態(tài)效果等均一般,前期養(yǎng)護(hù)以及后期養(yǎng)護(hù)管理費(fèi)用均處于中等水平。
方案二,優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格適中,生態(tài)效果良好;缺點(diǎn)是建設(shè)工期較長(zhǎng),前期和后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)較高。
方案三,優(yōu)點(diǎn)是保土抗沖性能優(yōu)于生態(tài)聯(lián)鎖磚,生物性能好,養(yǎng)護(hù)時(shí)間短、費(fèi)用低;缺點(diǎn)是投資較高。
從水土保持角度分析,方案二和方案三均能達(dá)到較好的生態(tài)效果,方案二保土抗沖性最好,但與堤防土體不連通,后期養(yǎng)護(hù)除依靠降雨外,全部依靠人工灌溉,彰武地區(qū)降雨量較低,更加增大后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。方案三雖投資較大,但最大程度的利用了現(xiàn)有條件并與環(huán)境相適宜,可達(dá)到較好的保土抗沖效果和生態(tài)效果[2]。因此,同意主體工程推薦的方案三。
3.1.3 高岸坎險(xiǎn)工治理型式比選
主體設(shè)計(jì)對(duì)高岸坎險(xiǎn)工治理型式提出了3個(gè)方案。方案一,從坡腳向上削坡;方案二,從岸頂向河道內(nèi)填坡;方案三,以坡岸中間位置分界,向上削坡、向下填坡。
從水土保持的角度來(lái)看,方案一在坡道切割過(guò)程中棄土量大,需要征用棄渣場(chǎng),向上削坡還需征用岸坡以上耕地,社會(huì)影響較大;方案二,需要填筑土方量較大,需開(kāi)辟較大的料場(chǎng);方案三,向上削坡的土方作為向下填筑的土方,自身可最大限度的達(dá)到土石方平衡,占占用更少的林地,符合水土保持要求。故選用方案三。
3.1.4 險(xiǎn)工護(hù)坡及護(hù)腳型式比選
主體設(shè)計(jì)對(duì)險(xiǎn)工護(hù)坡及護(hù)腳型式提出了3個(gè)方案,方案一,采用網(wǎng)箱石籠即綠濱墊或固濱籠;方案二,干砌塊石下墊無(wú)紡布反濾;方案三,連鎖磚護(hù)坡,下墊無(wú)紡布反濾。
從水土保持角度分析,3個(gè)方案土石方量、擾動(dòng)面積及防護(hù)效果基本相同,無(wú)水土保持方面的限制性,故選用方案一。
3.1.5 丁壩結(jié)構(gòu)型式比選
主體設(shè)計(jì)對(duì)丁壩結(jié)構(gòu)型式提出了3個(gè)方案,方案一,拋石丁壩;方案二,土心丁壩;方案三,沉排丁壩。
從水土保持角度分析,3個(gè)方案土石方量、擾動(dòng)面積及防護(hù)效果基本相同,無(wú)水土保持方面的限制性,故選用方案三。
施工營(yíng)地分別布置在堤防1處、險(xiǎn)工2處,各施工點(diǎn)盡可能的共用施工營(yíng)地,減少了擾動(dòng)和征占地面積。
堤防施工道路均設(shè)在堤防永久占地范圍內(nèi),險(xiǎn)工施工道路利用現(xiàn)有交通道路擴(kuò)寬33.0km,設(shè)在永久占地范圍內(nèi)的施工道路26.3km,新建施工道路4.8km,在施工布置時(shí),最大限度的減少了新建施工道路長(zhǎng)度,減少了擾動(dòng)和征占地面積[3]。
綜上,施工組織設(shè)計(jì)本著經(jīng)濟(jì)合理、盡量減少占地等原則布置施工臨時(shí)設(shè)施,符合水土保持要求。
項(xiàng)目總面積206.87hm2,其中永久面積162.67hm2,臨時(shí)面積44.20hm2。工程占用未利用土地為140.88hm2,占68.10%;占用林地面積16.57hm2,占總面積的8.0%;占用耕地面積39.93hm2,占總用地面的19.30%。詳見(jiàn)表1。
表1 工程占地面積表 hm2
工程為防洪工程,不屬于國(guó)家限制和禁止供地項(xiàng)目,符合國(guó)家供地政策。用地符合《水利水電工程建設(shè)用地設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定和《堤防工程管理設(shè)計(jì)規(guī)范》,用地合理[4]。
工程開(kāi)挖20.07萬(wàn)m3,堤防回填及填筑45.83萬(wàn)m3,料場(chǎng)開(kāi)采調(diào)入量為28.37萬(wàn)m3,總棄渣量2.61萬(wàn)m3,其中堤防段拆除混凝土等棄渣1.69萬(wàn)m3,棄至堤防左右岸料場(chǎng)開(kāi)采后的料坑中;險(xiǎn)工段產(chǎn)生棄渣0.92萬(wàn)m3,全部為土方,覆于護(hù)岸石籠上,可作為綠化用土。工程土石方平衡見(jiàn)表2。
表2 工程土石方平衡表 萬(wàn)m3
堤防段清基表土用于堤防綠化用土,堤防加固開(kāi)挖的土方全部自身利用,堤防段拆除的混凝土塊、步道塊石、方磚等分別運(yùn)至左右岸料場(chǎng)內(nèi);險(xiǎn)工段開(kāi)挖土方不能全部利用,產(chǎn)生棄土0.92萬(wàn)m3,就近平鋪在險(xiǎn)工段護(hù)岸石籠上,作為綠化用土,不外棄。料場(chǎng)開(kāi)采產(chǎn)生的剝離棄料直接回覆在料場(chǎng)內(nèi)。
從水土保持角度分析,工程土方配置合理,開(kāi)挖土方全部回填使用,既可避免棄渣占地又利于植被恢復(fù),符合水土保持要求。
本工程共選取料場(chǎng)14處,其中堤防加固設(shè)料場(chǎng)2處,險(xiǎn)工設(shè)料場(chǎng)12處。料場(chǎng)全部位于河灘地,地勢(shì)較平坦,料場(chǎng)地表有薄層耕植土,平均厚度0.3m,料場(chǎng)平均開(kāi)采深度為1.0m,周邊交通條件較好,運(yùn)距較短。根據(jù)料場(chǎng)開(kāi)采方案,料場(chǎng)有用層儲(chǔ)量能夠滿足設(shè)計(jì)用量需要。場(chǎng)區(qū)覆蓋層剝離量4.66萬(wàn)m3,開(kāi)采量為28.37萬(wàn)m3。開(kāi)采結(jié)束后覆蓋層回填料場(chǎng)采坑。
從水土保持角度,本工程選定的料場(chǎng)料源豐富,合理的距離滿足工程建設(shè)的需要,同時(shí),料場(chǎng)周邊交通條件較好,減少了因料場(chǎng)開(kāi)采而修建的大量臨時(shí)道路,減少施工擾動(dòng)引起的水土流失[5]。
料場(chǎng)地質(zhì)穩(wěn)地,便于取料。料場(chǎng)面積較大,料場(chǎng)開(kāi)采的無(wú)用層、篩余棄料堆放場(chǎng)地寬裕,料場(chǎng)通過(guò)合理的施工時(shí)序安排,減少了覆蓋層土方的臨時(shí)堆放場(chǎng)地[6]。開(kāi)采方案的選擇基本滿足水土保持的要求。
3.6.1 堤防加固
根據(jù)主體設(shè)計(jì),堤防采用漿砌石擋土墻型式,護(hù)坡采用坡改平生態(tài)護(hù)坡砌塊,堤頂為交通路,交通路兩側(cè)路肩各有0.5m寬的綠化亮化帶,堤防迎水側(cè)設(shè)護(hù)堤林和植樹(shù)臺(tái)。
3.6.2 險(xiǎn)工
鬧德海水庫(kù)壩下險(xiǎn)工治理采用栽植灌木和撒播草籽相結(jié)合的治理方式進(jìn)行生態(tài)恢復(fù);低岸坎險(xiǎn)工治理采用土堆生態(tài)護(hù)岸加硬性防護(hù)的方式進(jìn)行治理。
上述措施具有較好水土保持功能,將主體工程生態(tài)護(hù)坡、護(hù)堤林及其它區(qū)域的綠化措施納入到本工程的水土流失防治體系中[7-10]。但主體工程未充分考慮施工過(guò)程中水土流失防治,本次將補(bǔ)充設(shè)計(jì)。
水土保持設(shè)計(jì)補(bǔ)充清基表土的臨時(shí)攔擋和苫蓋措施;料場(chǎng)回填壓實(shí)及綠化措施;施工生產(chǎn)生活區(qū)的圍擋、排水等措施。
通過(guò)水土流失產(chǎn)生的因素、時(shí)段及強(qiáng)度分析,臨時(shí)堆土、棄土和施工期擾動(dòng)地表是產(chǎn)生水土流失的主要原因;從時(shí)段看,施工期間是土壤侵蝕的主要時(shí)期,從強(qiáng)度看,堤防、險(xiǎn)工土方開(kāi)挖、臨時(shí)堆土和料場(chǎng)堆料所產(chǎn)生的水土流失強(qiáng)度最大。因此險(xiǎn)工區(qū)、料場(chǎng)區(qū)、堤防加固區(qū)是新增水土流失較嚴(yán)重的區(qū)域。