廣東省山區(qū)高速公路表土存儲與利用技術(shù)研究

朱登遠(yuǎn)，馮佳佳

（1.肇慶市公路發(fā)展有限公司，廣東肇慶 526040；2.西藏大學(xué)，西藏拉薩 850000）

0 引言

表土一般定義為覆蓋在地表表層的各種土壤，如腐殖質(zhì)層、落葉層或耕作層，含有豐富的植物種子和土壤微生物資源，其厚度一般可達(dá)30cm左右。高速公路的建設(shè)和擴(kuò)建不可避免地改變了原有土地的功能，特別是高速公路建設(shè)中的表土清理過程往往是徹底清除表土和地表植被。土質(zhì)肥沃地段的土壤腐殖質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、NPK養(yǎng)分等含量較高，如果能夠利用表土，道路區(qū)域的植被恢復(fù)可以恢復(fù)耕作[1]，使整個資源得到循環(huán)利用，對保護(hù)當(dāng)?shù)匚锓N、加快邊坡植被的生態(tài)恢復(fù)具有重要價值，所以，表土是一種可以重復(fù)利用的寶貴資源。

目前，國內(nèi)公路行業(yè)缺乏專門的表土收集與利用的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，人們對表土利用價值及其重要性認(rèn)識不充分。例如表土剝離方式不夠科學(xué)、收集方式?jīng)]有按照規(guī)范進(jìn)行，以及表土利用效果不佳等[2]。傳統(tǒng)的高速公路建設(shè)過程中，表土往往被視為非適宜填筑材料，廢棄堆放形成新的環(huán)保治理點，不但占用土地資源，而且水土流失問題也會接踵而至，對整個區(qū)域植被、土壤乃至生態(tài)環(huán)境均會造成不利影響。本文依托廣東省汕湛高速公路清遠(yuǎn)清新至云浮新興段（簡稱清云高速公路）建設(shè)項目，對表土剝離、收集與利用技術(shù)進(jìn)行專項研究，實現(xiàn)表土資源節(jié)約循環(huán)利用，同時也對倡導(dǎo)“綠色、循環(huán)、低碳”建設(shè)理念的實現(xiàn)具有重要的社會效益和生態(tài)效益。

1 工程概況

清云高速公路是汕頭至湛江高速公路的重要組成部分，是廣東高速公路規(guī)劃網(wǎng)的“第二橫”，也是粵西、粵北與珠三角西部外圍的重要紐帶。項目全長157.4km，起于清遠(yuǎn)市清新區(qū)，止于云浮市新興縣。途經(jīng)清遠(yuǎn)、肇慶、云浮，設(shè)計速度為100km/h，初步設(shè)計審批概算168.46億元。清云高速公路位于南嶺山脈南側(cè)，地形劃分為西江兩岸群山與粵中低洼丘陵。山巒起伏，山系多為華夏式山脈，由東北向西南延伸。沿線溪流多，地勢復(fù)雜，V形谷地，峽谷發(fā)育，屬于長期風(fēng)化侵蝕的丘陵和中低山地貌區(qū)。地勢由西北向東南傾斜，海拔在10～555m之間。沿線地質(zhì)劃分位于華南準(zhǔn)臺地（一次單元）華夏褶皺帶（二次單元）所含的粵桂隆起（云浮隆起）和三水坳陷（三級單元）交界部位，該區(qū)構(gòu)造特征以褶皺和斷層為主。不良地質(zhì)類型為滑坡、崩塌和采空區(qū)。區(qū)內(nèi)沿線特殊巖土為軟土，主要為淤泥質(zhì)土及軟塑部分亞黏土，厚度一般為0～3m，呈層狀及透鏡狀分布。

2 表土類型劃分

項目全線占地面積達(dá)4200×103m2，主要土地類型為林地、旱地（果園）、水田（塘）三大類，不同類型的表土土壤特征及有機(jī)質(zhì)含量存在明顯變化和較大差異。

2.1 林地路段

項目沿線林地主要包括桉樹林、竹林、馬尾松林、雜木林等，一般多種植于丘陵山坡上。林地表土一般情況下均會有大于30cm的植物殘體，其中也包含松軟礫石、碎石和石屑的肥腐殖土、砂壤土、重壤土。林地土壤表層是在常年往復(fù)積累情況下形成的，富含大量枯枝落葉等有機(jī)質(zhì)；同時，林地表土也是良好的種子庫，具有十分豐富的微生物環(huán)境。從實際分析看，表土厚度一般為30～50cm。

2.2 旱地（果園）路段

旱地（果園）主要種植香蕉、龍眼、砂糖桔、火龍果、苗圃、菜園等，大多位于山腳下平緩地段。旱地耕作層表土主要為松軟的植壤土、砂壤土，疏松易透水，略有黏性，團(tuán)聚體豐富，顆粒間分散性好。由于開墾及多年耕種，該類表土為比較成熟的土壤，具有較高的NPK水平，植物殘體相對較少。該路段的表土厚度一般為15～30cm。

2.3 水田（水塘）路段

廣東省屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，降雨量充沛，沿線水稻田眾多。水田表土為淤泥質(zhì)土壤，富含有機(jī)質(zhì)，含水量大，厭氧呼吸強(qiáng)烈，結(jié)構(gòu)黏實，不易干燥，顆粒間分散性差。在土壤深度不斷增加的情況下，有機(jī)質(zhì)呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢。該路段表土厚度一般為20～40cm。

3 表土剝離與存放

表土剝離是指將適宜耕作的表土在臨時或永久性建設(shè)用地占用前進(jìn)行就地或異地開墾、土壤改良。表土剝離前，土層中較大的樹根、石塊、垃圾等異物應(yīng)清除干凈。表土剝離的施工機(jī)械一般可選用高速公路現(xiàn)場常用的挖掘機(jī)、推土機(jī)、鏟運機(jī)及自卸汽車等。推土機(jī)可采取低速、低擋的方式逐步推進(jìn)，每3～5m3表土推積為一堆，減少因機(jī)械推力對土壤團(tuán)粒的破壞。針對表土剝離的厚度，可以先剝離上部20cm厚土壤，然后再根據(jù)土壤肥力的實際情況確定。剝離后表土的存放場地應(yīng)選在交通便利、排水順暢的地方，并進(jìn)行存放設(shè)計：

（1）堆放場地應(yīng)按四邊形設(shè)置，根據(jù)上窄下寬的梯形形式堆放表土，場地周圍布置編織袋作為圍堰，設(shè)置入口，入口寬度宜為3.5～4m，易于車輛進(jìn)入。

（2）表土梯形堆斷面形式為：上頂邊長為0.5～1m、下底邊長為1.5～2m、高為1～2m。

（3）表土收集堆放后，可以臨時撒播黑麥草、紫羊茅等植物[3]，做好前期的綠化工作。同時，表土堆放采用無紡布遮蓋，在圍堰的四角配備固定裝置。堆放場的周圍施作排水溝，有效防止雨水對表土堆表面的沖刷。表土臨時堆放防護(hù)設(shè)計見圖1。

4 表土資源利用技術(shù)研究

表土中含有豐富的有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分以及本地種子庫，用于公路沿線工程創(chuàng)面的植生層重建和生態(tài)修復(fù)，能夠增加人工植被層的生物多樣性，對沿線生態(tài)恢復(fù)具有十分重要的作用。根據(jù)沿線不同綠化類型、區(qū)域大小，可分為直接利用和間接利用兩種[4]。

4.1 表土資源直接利用技術(shù)

（1）表土直接用于填方邊坡

此類方法是直接將表土填放于填方邊坡人字形格構(gòu)梁內(nèi)。要求表土中不應(yīng)包含超過15%的碎屑、礫石，礫石或卵石（小于30mm）或5%的較大礫石（大于0.5kg）。清云高速TJ4合同段（K37+000—K48+216.08）和TJ5合同段（K8+250—K57+650）地質(zhì)構(gòu)造主要為碳質(zhì)板巖、粉砂巖和石英砂巖，土壤較少。表土直接用于填方邊坡的方法為先在填土坡上覆蓋5cm表土，再結(jié)合噴播種草技術(shù)，植被恢復(fù)效果非常顯著[5]。

（2）表土直接用于綠化帶

中央分隔帶護(hù)欄為新澤西護(hù)欄，護(hù)欄高度1.1m，護(hù)欄內(nèi)凈寬度1m，設(shè)計理念為護(hù)欄內(nèi)下半部分埋設(shè)機(jī)電管線、上半部分覆土種植綠化。將表土回填于中央分隔帶內(nèi)，易于提高各類植被（紅絨球、灰莉球、海桐球等）的成活率。要求表土中小于20mm的石屑、碎石、礫石或卵石等雜質(zhì)含量應(yīng)不超過15%，或重量在0.25kg及以上的礫石不超過3%。因表土回填后會有一定沉降，中央分隔帶回填土應(yīng)壓實且適當(dāng)高填。

圖1 表土臨時堆放防護(hù)設(shè)計

（3）表土直接用于土地再生

公路建設(shè)施工難免會破壞土地原有功能，最終形成取土場、棄土場、施工工區(qū)硬化、臨時用地等裸露廢棄場。該類型土地可用于恢復(fù)綠化，堅持“宜耕應(yīng)耕、宜林應(yīng)林、宜草應(yīng)草”的原則。對適宜的耕地，應(yīng)先平整田地再耕地，然后直接回填質(zhì)量好的表土，重建20～30cm厚的土壤耕作層，要求表土中礫石不超過15mm，碎石含量低于1%。如果表土質(zhì)量較差或需要高水平復(fù)墾，可在表土中添加一定量的基肥或土壤調(diào)理劑，以保證土壤通風(fēng)透水，適合耕作[6-7]。

適宜恢復(fù)為林地的可以利用表土直接回填覆蓋大于50cm厚度的林地種植層，選用一般的表土即可，要求表土中小于30mm的石屑、碎石、礫石或卵石等雜質(zhì)含量不超過20%，或0.5kg以上的較大礫石重量不超過5%，且應(yīng)及時植草防護(hù)防止水土流失。為適合草地恢復(fù)，可直接回填表土覆蓋厚度大于20cm的草地種植層?；靥羁墒褂闷胀ū硗粒蟊硗林械陀?0mm的石屑、碎石、礫石或卵石等雜質(zhì)含量不超過15%，或0.25kg以上的較大礫石重量不超過3%[8]。

4.2 表土資源優(yōu)化再造利用技術(shù)

高速公路建設(shè)中最常用的表土資源優(yōu)化與再利用技術(shù)是基于客土噴射技術(shù)的表土利用技術(shù)。沿公路剝離和收集的表層土壤大多含有一些植物根莖殘留物，或少量礫石等異物，使用前需進(jìn)行處理。土資源優(yōu)化再造利用技術(shù)要點如下：

（1）篩分表土：將收集來的質(zhì)量比較好的表土進(jìn)行晾曬，然后粉碎并經(jīng)過5～20mm的網(wǎng)篩過篩，去除較大塊的碎石以及植物殘體[9]。

（2）基材的配置：在篩出的細(xì)土中加入適量的復(fù)合肥、有機(jī)肥、保水劑、黏結(jié)劑、土壤團(tuán)聚體和部分喬灌木種子，攪拌均勻形成噴播基材[10]。

（3）坡面處理：采用人工方式清理邊坡坡面，鋪掛鍍鋅鐵絲網(wǎng)并用短鋼筋固定。

（4）基材噴播：利用濕噴機(jī)或液力噴播機(jī)將配置好的基材與水混合形成泥漿，在邊坡坡面上噴播，形成6～8cm厚的噴植層和1～2cm厚的含有灌草種子的表層。

5 結(jié)論與建議

本文研究高速公路建設(shè)中表土的收集與利用技術(shù)，對實現(xiàn)表土資源的有效利用和倡導(dǎo)“綠色、循環(huán)、低碳”建設(shè)理念具有重要意義?；谘芯糠治鎏岢鲆韵陆ㄗh：

（1）不同類型的表土具有不同土壤成分和表現(xiàn)特征，在剝離與收集時應(yīng)分門別類，建立高速公路項目沿線表土資源庫，使表土利用的綜合效益最大化。

（2）表土堆放場址選取應(yīng)權(quán)衡考慮，整體規(guī)劃，切合實際，保證既要堆得進(jìn)去又要取得出來。

（3）做好培訓(xùn)、宣貫工作和制度導(dǎo)向，提高人們對表土利用重要性和必要性的認(rèn)識，或?qū)⒈硗晾眉{入招標(biāo)內(nèi)容，通過管理機(jī)制，層層壓實各方責(zé)任。