謝 翔，張 佳，王莎莎，于 苗

(濟(jì)南綠軒工程咨詢有限公司，山東 濟(jì)南 250014)

1 工程概況

德商公路德州至夏津段位于山東省德州市境內(nèi)，包括主線和支線兩部分。其中主線全長(zhǎng)41.04 km，支線全長(zhǎng)22.87 km，采用雙向四車道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)行車速度為主線120 km/h、支線100 km/h，路基寬度為主線28.0 m、支線26.0 m。為預(yù)防和治理在公路建設(shè)過(guò)程中產(chǎn)生的水土流失，本項(xiàng)目制訂了完善嚴(yán)格的防治目標(biāo)(見表1)，針對(duì)不同的防治對(duì)象采用不同的防治手段進(jìn)行治理。

表1 水土流失防治目標(biāo) %

2 水土流失特點(diǎn)及預(yù)測(cè)

2.1 水土流失特點(diǎn)分析

(1)存在大規(guī)模土石方作業(yè)。本項(xiàng)目路段估算土石方挖填總量可達(dá)1026.77萬(wàn)m3，而土石方工程最容易造成地表和基建面的土壤大面積裸露，若此時(shí)有降雨出現(xiàn)，則會(huì)形成較大范圍危險(xiǎn)邊坡，水土流失現(xiàn)象嚴(yán)重[1]。

(2)存在一定的擾動(dòng)破壞。在進(jìn)行路基、隧道等開挖時(shí)，由于人為作用會(huì)將原有地層應(yīng)力平衡狀態(tài)打破，進(jìn)而造成地層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化[2]，包括裂縫、溝壑發(fā)育增多，為水土流失創(chuàng)造了條件。

(3)水力侵蝕作用明顯。項(xiàng)目區(qū)地處魯西北黃泛平原，土類分為：潮土、鹽土、風(fēng)沙土三類，其中98.7%為潮土類[3]。其具有表層質(zhì)地疏松、透氣性好等特點(diǎn)，這樣在雨水作用下會(huì)容易產(chǎn)生水土流失現(xiàn)象，因此項(xiàng)目區(qū)水力侵蝕作用明顯，如圖1所示。

2.2 水土流失預(yù)測(cè)

本項(xiàng)目路段施工工期為34個(gè)月，水土流失現(xiàn)象基本貫穿始終，在對(duì)水土流失預(yù)測(cè)時(shí)為簡(jiǎn)化計(jì)算，將相似區(qū)域劃分在一起，包括植被、地形、降水量等。

2.2.1 建立預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型

當(dāng)前預(yù)測(cè)水土流失量Q的主要手段為數(shù)學(xué)模型，首先將各相似區(qū)域整合后分區(qū)，之后利用式(1)進(jìn)行計(jì)算[4]。

(1)

式中：Si為各分區(qū)內(nèi)的土資源流失面積，m2；Eni為各分區(qū)的土壤侵蝕模數(shù)，具體見表2；Ti為各分區(qū)的預(yù)測(cè)時(shí)間，d。

圖1 公路填方工程水土流失現(xiàn)場(chǎng)

表2 項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕模數(shù) t·km-2·a-1

2.2.2 水土流失量預(yù)測(cè)

工程實(shí)際總占地面積491.66 hm2，其中永久占地370.85 hm2，臨時(shí)占地120.81 hm2。挖方103.48萬(wàn)m3，填方923.29萬(wàn)m3，調(diào)入和調(diào)出2.05萬(wàn)m3，

借方820.22萬(wàn)m3，棄方0.42萬(wàn)m3。而水土流失主要場(chǎng)所為路塹開挖邊坡、路基邊坡、取土場(chǎng)等。

(1)路塹、路基開挖邊坡水土流失量預(yù)測(cè)。項(xiàng)目路段地表土松散，土壤容易被侵蝕，其中路塹開挖面積為50 hm2，而路基建設(shè)大部分采用填土方式處理，即使經(jīng)過(guò)碾壓處理，其松散性也大于原土層[5]，按照1∶1坡度設(shè)計(jì)，路基邊坡總面積約145.2 hm2，預(yù)測(cè)得到水土流失量見表3。

(2)取土場(chǎng)水土流失量預(yù)測(cè)。本工程實(shí)際使用取土場(chǎng)8個(gè)，從這8個(gè)取土場(chǎng)共取土117.10萬(wàn)m3，取土場(chǎng)占地面積45.27 hm2。在此按照34個(gè)月工期進(jìn)行計(jì)算，預(yù)測(cè)得到水土流失量見表3。

表3 路塹、路基開挖邊坡水土流失量

3 水土保持方案設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目采取的主要措施如下：(1)工程措施包括路基邊坡綜合防護(hù)、排水工程；(2)植物措施包括路基植草防護(hù)、中央分隔帶綠化、路基兩側(cè)防護(hù)林等[6]。

3.1 主體工程水土保持方案設(shè)計(jì)

3.1.1 路基路面水土保持方案設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目針對(duì)路基路面水土保持主要采用下水道、排水溝、泄水槽等，杜絕雨水存儲(chǔ)，同時(shí)使用滲透排水手段對(duì)存水進(jìn)行疏導(dǎo)。

排水溝分布在路基兩側(cè)，設(shè)計(jì)采用C25預(yù)制塊蝶型排水溝，底寬0.8 m、溝深0.6 m、邊坡比1∶1.5；并輔以C25現(xiàn)澆混凝土排水溝、M7.5漿砌片石排水溝；在排水溝末端設(shè)計(jì)M7.5漿砌片石排水順接工程，將雨水順接到周邊渠道。

3.1.2 中央分隔帶水土保持方案設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目路段中央分隔帶采用綠化帶方式，設(shè)計(jì)寬度3.0 m，綠化主防眩植物選用蜀檜，次防眩植物選用龍柏，為豐富景觀，每隔8株蜀檜在前排點(diǎn)綴種植了花灌木紫薇和木槿(見圖2)。

圖2 項(xiàng)目路段中央分隔帶綠化實(shí)景

3.1.3 路基邊坡水土保持方案設(shè)計(jì)

路基邊坡是水土保持的重點(diǎn)內(nèi)容，若邊坡填土流失嚴(yán)重，會(huì)造成路基空洞，進(jìn)而導(dǎo)致路面裂縫、沉陷等病害，直接影響行車安全和使用壽命。

(1)護(hù)坡設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目對(duì)路基護(hù)坡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為三層，從上到下依次為“護(hù)坡、砂礫石墊層、土工布層”(見圖3)。其中護(hù)坡設(shè)計(jì)原則為：當(dāng)邊坡高度H≤4 m，采用植物防護(hù)、種植灌草、坡面漫流排水；當(dāng)邊坡高度H>4 m，采用拱形骨架植草護(hù)坡，拱形骨架拱圈內(nèi)徑3.0 m，攔水坎、骨架、泄水槽均為C25預(yù)制混凝土。拱圈內(nèi)鋪設(shè)一層厚20～30 cm黏性壤土，撒播適于當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的草籽；護(hù)坡道種植灌木(見圖4)。

圖3 主體工程水土保持方案設(shè)計(jì)示意圖

圖4 拱形骨架植草護(hù)坡施工圖(左)和完成圖(右)

(2)砂礫石墊層設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目砂礫石墊層施工工序?yàn)椤胺謱愉佒鸀⑺雺骸?yàn)收”，其中對(duì)原料要求如下：砂粒采用中砂或粗砂，含泥量不得超過(guò)5%；砂礫石粒度在50 mm以下。

本項(xiàng)目要求每層填筑厚度為20 cm，在碾壓前對(duì)填筑層進(jìn)行灑水，砂石最佳含水量為10%左右。采用蛙式打夯機(jī)進(jìn)行夯實(shí)作業(yè)，落距設(shè)置在400～500 mm之間。

(3)土工布層設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目要求土工布拼接寬度為50 cm，采用橫向鋪設(shè)，且不得拉扯過(guò)緊，應(yīng)留至少10 cm的富余。施工人員一律穿上平底鞋施工，檢查存在孔洞問(wèn)題后，應(yīng)進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)漏。

3.2 取土場(chǎng)、棄土場(chǎng)水土保持方案設(shè)計(jì)

取、棄土場(chǎng)設(shè)計(jì)首要原則是少占土地(盡量不占用耕地)，然后選擇地勢(shì)較高且平坦、地質(zhì)條件均勻場(chǎng)地。

(1)工程措施方案。本項(xiàng)目盡量將土場(chǎng)設(shè)計(jì)在河灘上(不得影響地區(qū)防洪)，地面采用粗顆粒砂卵石填鋪20 cm并簡(jiǎn)單碾壓。為防止預(yù)計(jì)河流沖刷，利用漿砌石堆砌土場(chǎng)周圍，高度設(shè)計(jì)為1.0 m(項(xiàng)目段近十年最高洪水位為0.6 m)。在施工結(jié)束后要對(duì)土場(chǎng)進(jìn)行整平和綠化(復(fù)墾)，鋪設(shè)壤土厚度不得小于30 cm。本項(xiàng)目要求土堆邊坡斜率不得超過(guò)1∶1.7，巖石邊坡斜率降至1∶1以下。特殊地段可通過(guò)增設(shè)分層壓實(shí)樁穩(wěn)固土體，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為每隔10 m設(shè)計(jì)寬2 m的壓實(shí)樁。

(2)植物措施方案。對(duì)土場(chǎng)處理前，將含有豐富草籽和腐殖質(zhì)的土場(chǎng)表層土(30 cm)進(jìn)行刮取并妥善保存，待工程結(jié)束后平整土場(chǎng)用。對(duì)于土壤邊坡要求切削至1∶1.5以下，恢復(fù)植被盡量以原始植被為主。要求土場(chǎng)平整后在表層填充黏性壤土不低于30 cm。

4 結(jié) 語(yǔ)

高速公路沿線水土保持對(duì)于提高項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益意義重大，若處理妥當(dāng)，則會(huì)成為一道風(fēng)景線。若處理不當(dāng)，則會(huì)對(duì)沿線民眾的合法利益造成損害，甚至影響工程的正常施工和運(yùn)行。在制定水土保持措施時(shí)，一定要結(jié)合工程實(shí)際，力求做到因地制宜。德商公路德州至夏津段經(jīng)水土保持處理后，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到防治目標(biāo)。