高速公路棄渣場(chǎng)水土保持措施研究

夏加軍　陳開群　李亮勤　王前進(jìn)　黃寧信

摘要：棄渣場(chǎng)是高速公路項(xiàng)目的水土流失防治重要區(qū)域，其水土保持效果制約著高速公路整體的水土保持驗(yàn)收。文章以上思至防城港高速公路首件施工的某棄渣場(chǎng)為例，提出了行之有效的高速公路棄渣場(chǎng)水土保持措施，其中包括施工前、表土清理、截水溝及盲溝、棄渣場(chǎng)擋墻施工、渣土回填及綠化恢復(fù)的相關(guān)措施，始終貫徹綠色發(fā)展理念和“預(yù)防為主，先導(dǎo)試點(diǎn)”的原則，成功完成水土保持工程首件施工，取得良好水土保持效果，為本工程其他點(diǎn)位起到樣板模范作用。

關(guān)鍵詞：高速公路；棄渣場(chǎng)；水土保持；措施體系

0引言

高速公路的修建會(huì)造成地表大面積擾動(dòng)，出現(xiàn)水土流失現(xiàn)象，主要包括路基、橋梁、棄渣場(chǎng)、表土堆放等裸露地表受降雨徑流沖刷引起的面蝕、溝壑侵蝕、坍塌、滑坡等。水土流失的區(qū)域包括路基工程區(qū)、橋梁工程區(qū)以及臨時(shí)設(shè)施的棄渣場(chǎng)區(qū)、表土堆放區(qū)等。經(jīng)過(guò)多方水土保持監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，在臨時(shí)設(shè)施中，棄渣場(chǎng)的表面擾動(dòng)最大，水土流失風(fēng)險(xiǎn)也最大，大量裸露的地面加上松散堆積物在雨水的沖刷下易發(fā)生水土流失［1-3］。

棄渣場(chǎng)中的棄渣由一些棄土和石塊組成。棄渣土離開原有土壤之后土質(zhì)結(jié)構(gòu)變得松散，無(wú)法保持原狀，當(dāng)在土表堆積后極易發(fā)生土壤侵蝕［4］。當(dāng)棄渣場(chǎng)水土保持措施處置不當(dāng)、承載力過(guò)低時(shí)，可能會(huì)造成棄渣場(chǎng)的局部坍塌凹陷、隆起、滑坡等，使棄渣場(chǎng)穩(wěn)定性降低，水土嚴(yán)重流失，發(fā)生安全事故［5］。

棄渣場(chǎng)的水土保持措施主要分為工程措施、植物措施和臨時(shí)措施，三者應(yīng)相互搭配結(jié)合。工程措施主要有攔擋措施、排水措施、堆渣體的護(hù)坡及整個(gè)平臺(tái)整治等，施工時(shí)通過(guò)工程干預(yù)保持棄渣場(chǎng)的穩(wěn)定性，抗滑抗傾覆、泄洪排水［6］。植物措施往往需要充分考慮植物的選擇和類型搭配，應(yīng)能適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂?，一般選用本土植物，防止生物入侵；“喬+灌+草”是常選擇的種植模式；植物根系發(fā)達(dá)有助于固土，若無(wú)植物措施，器械壓實(shí)后的土壤在雨水沖刷下也易造成水土流失。臨時(shí)措施包括修建臨時(shí)排水溝、邊坡渣堆覆蓋彩條布或薄膜等，施工期是水土流失的重要時(shí)期，做好臨時(shí)圍擋、雨水導(dǎo)流等措施才可在確保工程順利施工的同時(shí)，有效實(shí)現(xiàn)水土保持［7］。

本文根據(jù)上思至防城港高速公路具體情況，總結(jié)棄渣場(chǎng)水土保持措施設(shè)置概況，并對(duì)其中設(shè)置要點(diǎn)進(jìn)行研究探討。

1 工程概況

上思至防城港高速公路（以下簡(jiǎn)稱“上防路”）起點(diǎn)為上思縣，向南而行垂直穿過(guò)十萬(wàn)大山山脈，途經(jīng)多個(gè)縣份鄉(xiāng)鎮(zhèn)最終抵達(dá)防城港市，是十萬(wàn)大山山脈兩邊的交通要塞，是廣西高速公路網(wǎng)規(guī)劃的重要一環(huán)。該路線全長(zhǎng)63.18 km，采用四車道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度為100 km/h，路基寬度為26 m。本文以該公路其中一個(gè)首件樣板工程棄渣場(chǎng)為例，對(duì)棄渣場(chǎng)的水土保持措施進(jìn)行研究探討。該棄渣場(chǎng)的棄渣類型為土石混合渣體（普通土、軟石），占地類型為林地，占地面積為2.27公頃，堆渣高程范圍為254～303 m，堆渣量達(dá)34.48×104 m3（自然方）。

2 棄渣場(chǎng)水土保持措施研究

棄渣場(chǎng)的施工過(guò)程包括施工準(zhǔn)備、表土清理、截水溝及盲溝、棄渣場(chǎng)擋墻施工、渣土回填及綠化恢復(fù)等。

2.1 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備需要完成施工前的測(cè)量放樣、修建臨時(shí)截水、排水系統(tǒng)、移除苗木等步驟：

（1）測(cè)量放樣。對(duì)棄渣場(chǎng)施工邊線、擋、排水構(gòu)造物施工測(cè)量放樣，規(guī)劃出棄渣場(chǎng)的方位、高程、斷面測(cè)量，便于按圖施工。

（2）修建臨時(shí)截水、排水系統(tǒng)。沿著棄渣場(chǎng)外部邊緣修建截水溝和排水溝，防止坡面匯水進(jìn)入棄渣場(chǎng)。在縱坡＞12%時(shí)設(shè)跌水坎，防止雨水沖刷渣土，導(dǎo)致水土流失。

（3）苗木移除。因棄渣場(chǎng)設(shè)置于林地，需對(duì)大樹及可再利用的植被進(jìn)行砍除或移除，從舊路邊緣往棄渣場(chǎng)深處進(jìn)行清理，在紅線邊緣堆積并集中運(yùn)走。

2.2 表土清理

堆渣前進(jìn)行表土剝離，苗木移除后采取機(jī)械清理、人工清理的形式對(duì)地表的腐殖土進(jìn)行挖除，清理較大的殘根、石塊、草木等。剝離表土后將其集中存于表土堆放場(chǎng)，供后期用于土地整治覆土。棄渣場(chǎng)剝離表土厚度為0.15 mm，剝離表土量為3 400 m3。

2.3 截水溝及盲溝措施

棄渣場(chǎng)截水溝為行洪主溝，其頂部向上延伸散口進(jìn)行引流，在縱坡＞12%時(shí)應(yīng)設(shè)跌水坎，跌水坎每隔3 m設(shè)置1道（圖1）；截水溝每隔12 m及在地質(zhì)條件變化處設(shè)置沉降縫，縫內(nèi)設(shè)瀝青麻絮。馬道平臺(tái)內(nèi)側(cè)設(shè)置0.3 m×0.3 m梯形排水溝，馬道排水溝與兩側(cè)截水溝連接，采用夯實(shí)土質(zhì)排水溝及5 cm厚C15混凝土抹面。消力護(hù)坦1座，采用C20混凝土澆筑。同時(shí)加強(qiáng)截、排水工程的管護(hù)，確保棄渣場(chǎng)排水通暢，防止產(chǎn)生泥石流等災(zāi)害。渣體內(nèi)的水排入排水盲溝，從棄渣場(chǎng)底部導(dǎo)出。如圖2所示。

2.4 棄渣擋護(hù)措施

2.4.1 棄渣擋護(hù)類型

根據(jù)“先擋后棄”的原則，堆渣前應(yīng)在棄渣場(chǎng)坡腳設(shè)置擋渣墻，防止棄渣場(chǎng)土體變形結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。棄渣擋護(hù)類型有重力式擋墻、攔渣壩、石籠擋渣墻等。重力式擋渣墻及壩式擋渣墻在工程中廣泛應(yīng)用，依靠自身重力抵抗土的壓力；攔渣壩更適用于在溝谷中的棄渣擋護(hù)；石籠擋渣墻棄渣防護(hù)更適用于地基承載力較低或有環(huán)保要求的地段。本工程棄渣場(chǎng)堆渣形式基本上為坡面式，故攔擋形式選用重力式擋渣（土）墻（圖3、圖4）設(shè)置于坡底，先在首件樣板工程中應(yīng)用研究。

2.4.2 棄渣擋護(hù)構(gòu)造

擋墻墻身在地面線處及以上部分每隔2 m上下左右交錯(cuò)設(shè)置泄水孔（10 cm×15 cm）。為防止泄水孔堵塞，應(yīng)在泄水孔進(jìn)口處設(shè)置反濾層。反濾層可采用砂礫石、無(wú)砂混凝土板或無(wú)紡布反濾層。擋渣墻墻趾外側(cè)基坑應(yīng)用黏性土夯實(shí)或M5漿砌片石回填，并在填土表面做成≥4%的向外排水坡，以免積水軟化基礎(chǔ)。棄渣底應(yīng)設(shè)置縱向透水盲溝，盲溝在擋墻端接擋渣墻泄水口。

2.5 渣土回填

棄渣場(chǎng)在回填棄渣過(guò)程中應(yīng)與棄渣場(chǎng)的邊坡修整及防護(hù)同時(shí)進(jìn)行，每填一層都要使場(chǎng)地中間高，兩側(cè)低，最高點(diǎn)為截排水溝的起點(diǎn)，且場(chǎng)地整體以1%的坡度往外傾，以利于排水；棄渣場(chǎng)使用結(jié)束后在棄渣場(chǎng)的回填平面上進(jìn)行植被恢復(fù)；棄渣場(chǎng)頂面的坡度為0.5%，便于頂面排水。

從低處開始堆渣，堆渣密度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。堆渣分層攤鋪，碾壓，頂面形成設(shè)計(jì)要求的排水坡度。對(duì)渣場(chǎng)進(jìn)行復(fù)耕或復(fù)植。棄渣場(chǎng)堆渣邊坡比均為1∶2，一級(jí)臺(tái)階堆高10 m，平臺(tái)寬3 m；二級(jí)臺(tái)階堆高10 m，平臺(tái)寬3 m；三級(jí)臺(tái)階堆高10 m，平臺(tái)寬10 m；四級(jí)臺(tái)階堆高10 m，平臺(tái)寬20 m；五級(jí)臺(tái)階堆高8 m，渣面平臺(tái)依范圍地形布置。如圖5所示。

2.6 綠化恢復(fù)

土地平整，并覆蓋表土，植被恢復(fù)覆土厚度>30 cm，選擇的喬、灌樹苗為0.5～3年生的一、二級(jí)壯苗（帶土），喬木選用生長(zhǎng)健壯、根系發(fā)達(dá)、無(wú)病蟲害、無(wú)機(jī)械損傷的馬尾松；灌木選用黃素梅；草籽為百喜草及狗牙根（1∶1），選發(fā)芽率發(fā)育90%以上的籽粒飽滿，無(wú)病蟲害Ⅰ級(jí)純凈良種；植樹采用挖坑栽植，喬木整地類型為40 cm×40 cm×40 cm塊狀整地，灌木整地類型為30 cm×30 cm×30 cm塊狀整地，種植密度為喬木1 250株/hm 灌木1 250株/hm 草籽60 kg/hm2；綠化區(qū)域全面覆蓋無(wú)紡布。

2.7 工程驗(yàn)收概況

混凝土強(qiáng)度滿足《公路工程質(zhì)量檢查評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 第一冊(cè) 土建工程》（JTG F80/1-2017）附錄D要求范圍內(nèi)；墻頂外邊線經(jīng)測(cè)量與設(shè)計(jì)圖偏差＜50 mm。采用鉛錘法檢測(cè)垂直度及坡度，偏差＜0.3 mm；尺量頂面高程與設(shè)計(jì)偏差＜20 mm；通過(guò)水準(zhǔn)儀測(cè)量地面高程＜50 mm；采用2 m直尺測(cè)量斷面尺寸，均符合設(shè)計(jì)值要求。采用全站儀測(cè)量墻頂外邊線表面平整度，偏差值＜8 mm；尺量泄水孔間距，偏差值與設(shè)計(jì)值一致；地基承載力＞200 kPa；沉降縫、泄水孔、反濾層的設(shè)置位置、質(zhì)量和數(shù)量符合設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)語(yǔ)

棄渣場(chǎng)的水土保持工作是高速公路水土流失防治的重要環(huán)節(jié)，是制約高速公路水土流失的關(guān)鍵因素。本文以上防路某棄渣場(chǎng)為例，提出了行之有效的高速公路棄渣場(chǎng)水土保持措施，其中包括施工前、表土清理、截水溝及盲溝、棄渣場(chǎng)擋墻施工、渣土回填及綠化恢復(fù)等相關(guān)措施。始終貫徹綠色發(fā)展理念和“預(yù)防為主，先導(dǎo)試點(diǎn)”的原則，成功完成水土保持工程首件施工，為本工程其他點(diǎn)位起到樣板模范作用。

參考文獻(xiàn)：

［1］李金海，楊莉琳.國(guó)道112線豐寧縣城至千松梁段擴(kuò)建對(duì)水土流失的影響及對(duì)策［J］.水土保持通報(bào)，2001（3）：32-34.

［2］王佳宇.高速公路水土保持設(shè)施驗(yàn)收中存在的問(wèn)題及對(duì)策［J］.城市道橋與防洪，2017（12）：155-156，160，17.

［3］黃邦義.閩粵高速公路泉州永春至龍巖永定段工程水土保持監(jiān)測(cè)分析［J］.亞熱帶水土保持，2021，33（3）：46-50.

［4］張 碩.丘陵山區(qū)三種典型棄渣場(chǎng)水土保持措施研究［D］.北京：北京林業(yè)大學(xué)，2017.

［5］張 帆，張立強(qiáng)，黃 斌.南水北調(diào)中線一期工程河南段水土保持設(shè)計(jì)研究［J］.中國(guó)水土保持，2023，491（2）：6-8.

［6］王碧軍，劉 鐳，吳 震.新理念下山區(qū)生態(tài)型棄渣場(chǎng)設(shè)計(jì)研究——以新建鄭州至萬(wàn)州鐵路重慶段工程大周渣場(chǎng)為例［J］.交通節(jié)能與環(huán)保，2023，19（1）：186-190.

［7］馮海林，謝 濤，馬 翔.寧夏土石山區(qū)公路工程棄渣場(chǎng)設(shè)置與防護(hù)［J］.工程技術(shù)研究，2022，7（20）：176-178.

作者簡(jiǎn)介：夏加軍（1986—），高級(jí)工程師，主要從事項(xiàng)目施工管理工作。