張雪 劉勇 杜柄佐 吳超 徐健

摘要：

城市區(qū)域內(nèi)的輸水工程是解決城市水資源供需矛盾、完善水資源配置體系的重要舉措。受城市供水、供電、燃氣、通信等地下管線及地表交通、建筑等因素制約，深埋輸水隧洞工程已成為城市供水骨干網(wǎng)絡的重要基礎設施。為切實有效地遏制城市深埋輸水工程造成的水土流失，以羅田水庫-鐵崗水庫輸水隧洞工程為例，分析其建設過程中的施工工藝、水土流失影響因素以及水土流失特點，從

工程建設方案及用地、工程施工工藝與方法、工程邊坡設計、水土保持措施、景觀綠化與跡地恢復

等方面，提出相應的水土保持與生態(tài)設計方案，為類似工程水土保持工作提供借鑒。

關 鍵 詞：

水土保持； 生態(tài)設計； 水土流失； 城市深埋輸水隧洞； 羅田水庫； 鐵崗水庫

中圖法分類號： S157

文獻標志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.S2.032

0 引 言

2021年5月14日，習近平總書記在推進南水北調(diào)后續(xù)工程高質(zhì)量發(fā)展座談會上明確提出“加快構建國家水網(wǎng)主骨架和大動脈”。國家水網(wǎng)建設的重點任務之一是聚焦城鄉(xiāng)供水安全保障［1］。目前，深圳市為實現(xiàn)“雙水源雙安全，應急保障90天”的供水目標，正在規(guī)劃建設“三縱四橫”供水水網(wǎng)［2］。新建的羅田水庫-鐵崗水庫輸水隧洞工程（以下簡稱羅-鐵工程）為其中的“一縱”，該項目為珠江三角洲水資源配置工程在深圳境內(nèi)的配套工程，相對關系見圖1。羅-鐵工程跨越城市建成區(qū)，施工過程中壓占地表、綠化搬遷、表土剝離、基坑施工、土地整治、種植綠化等環(huán)節(jié)均會破壞土壤結構、毀壞植被，從而引起水土流失［3］。城市輸水隧洞工程屬于線型工程，但水土流失在不同時段主要呈面狀、點狀分布，本文將著重探討羅-鐵工程的水土流失特點及水土保持設計。

1 工程及工程區(qū)概況

1.1 工程概況

羅-鐵工程全線貫通深圳市西部寶安區(qū)和光明區(qū)，輸水規(guī)模為260萬m3/d。工程采用專用管道封閉輸水，設1條輸水干線長21.68 km，2條羅田水廠分水支線分別長1.25，1.53 km，1條五指耙水廠分水支線長0.73 km，1條長流陂水廠分水支線長1.82 km，1條與深圳分干線連通隧洞長1.07 km。主要建筑物有進水口、出水口、輸水干線、與深圳分干線連通隧洞，至羅田水廠、五指耙水廠及長流陂等3座水廠分水支線及羅田水廠提升泵站（含泵站至水廠配水井間原水管），3條檢修交通洞及羅田水庫應急放空洞等

，工程輸水線路平面線位如圖2所示。

工程輸水干線施工方法以TBM 法施工為主，結合地質(zhì)條件、施工及工期要求等因素，在進出水口、井底始發(fā)洞等局部洞段考慮采用鉆爆法施工；分水支線

采用頂管法、鉆爆法和明挖法相結合的方法施工。

工程占地總面積31.43 hm2，其中永久用地2.94 hm2，臨時用地28.49 hm2；工程總開挖量192.84萬m3，回填量36.05萬m3，借方量2.15萬m3，全部為種植土；土石方平衡后，棄方158.94萬m3，全部合法運至受納場。

1.2 工程區(qū)概況

工程區(qū)位于深圳市西部，為沖洪積平原、丘陵地貌，丘陵地面高程多為50～150 m，河流沖洪積

平原區(qū)地面高程多為4～20 m，隧洞沿線地形總體呈兩端高、中間低的態(tài)勢。項目區(qū)地層多為第四系，主要有第四系人工填土（Qml）、全新統(tǒng)沖洪積（Q4al+pl）、上更新統(tǒng)沖洪積（Q3al+pl）、坡積（Qdl）及殘積（Qel）層，沿線基巖分布有變質(zhì)巖、沉積巖、巖漿巖等3大巖類，含6個地層，無可溶巖。工程區(qū)屬南亞熱帶季風氣候，氣候溫和、光照充足、雨量豐沛，多年平均氣溫22℃，多年平均降雨量1 637 mm，多年平均蒸發(fā)量1 332 mm，年平均日照時數(shù)2 120.5 h，常年盛行風向為東南、東北和西南風，多年平均風速2.6 m/s。工程區(qū)植被類型主要為南亞熱帶常綠闊葉林，常見植被類型為米櫧林、石櫟林、石櫟青岡混交林、豹皮樟灌叢、構樹灌叢、田菁灌叢、白花鬼針草灌草叢、蘆葦群系、鳳眼蓮群落等。赤紅壤是工程區(qū)自然土壤的主要類型，由于受高溫多雨的亞熱帶季風氣候的影響，特別是花崗巖風化而成的赤紅壤，土壤抗蝕性極差，在地表裸露的情況下，極易產(chǎn)生面蝕。工程區(qū)屬于水力侵蝕為主的類型區(qū)——南方紅壤區(qū)，水土流失主要表現(xiàn)為坡面面蝕和淺溝侵蝕，土壤容許流失量為500 t/（km2·a）。

2 工程建設水土流失特點

（1） 工程線路長，土壤侵蝕特性不一，開挖土石方量大。

羅-鐵工程穿越區(qū)域廣，不同區(qū)域的地質(zhì)、土壤、地形、氣象、植被情況不盡相同，故表土的抗蝕、抗沖能力也存在差異。工程以隧洞為主，線路長、管徑大、埋深較深，沿線豎井井深67～83 m、內(nèi)徑24～35 m。工程土石方開挖量較大、自身利用量有限，將產(chǎn)生大量松散的臨時堆土及棄土（渣），在降雨沖刷下極易產(chǎn)生水土流失。因此，設計水土保持措施時需要進行差異化設計［4］。

（2） 工程擾動區(qū)域分散。

羅-鐵工程的擾動區(qū)域包括隧洞洞口及邊坡、泵站、豎井、臨時堆土堆渣、施工生產(chǎn)生活設施和交通道路等，擾動區(qū)域分散、不連續(xù)，水土流失源頭多，水土流失影響范圍廣。

（3） 工程涉及水土保持敏感區(qū)多，水土保持防護要求高。

輸水隧洞中間段的公明檢修排水井-3號檢修交通洞段位于深圳市建成區(qū)，公明檢修排水井、五指耙水廠分水井、2號檢修交通洞、3號檢修交通洞地表施工活動臨近現(xiàn)狀城市道路，土石方轉運拋灑等可能造成市政排水管網(wǎng)淤積或堵塞，因此施工過程中應嚴格控制施工作業(yè)面，優(yōu)化施工方法，減少工程施工對周邊環(huán)境的影響。工程區(qū)施工用地約79%處于深圳市基本生態(tài)控制范圍內(nèi)，涉及羅田水庫、鐵崗水庫兩個飲用水水源保護區(qū)和羅田水庫、松崗河、九公坑河等河道、水庫管理范圍。施工造成的水土流失易匯入水體，應提高水土流失防治標準，做好施工期臨時排水沉沙措施，防止黃泥水漫流，禁止向水庫排放污水。施工時應注意沿河一側的臨時攔擋和沉沙措施，區(qū)內(nèi)匯水必須經(jīng)過沉淀后再排入河道，盡量不在河道管理線范圍內(nèi)長時間臨時堆土、堆渣。

3 水土流失防治目標及防治責任范圍

根據(jù)GB 50433-2018《生產(chǎn)建設項目水土保持技術標準》和《深圳市生產(chǎn)建設項目水土保持方案編制指南》的有關規(guī)定，確定羅-鐵工程水土流失防治標準執(zhí)行南方紅壤區(qū)建設類項目一級標準，具體防治目標詳見表1。根據(jù)《生產(chǎn)建設項目水土保持技術標準》，羅-鐵工程水土流失防治責任范圍總面積為31.43 hm2，其中永久征地2.94 hm2，臨時占地28.49 hm2。

4 水土保持與生態(tài)設計

4.1 工程建設方案及用地

為節(jié)約當?shù)貙氋F的土地資源，選擇深埋隧洞輸水方案，采用4臺TBM施工；選取“地下閥室、檢修洞和工作井相結合”的羅田地下閥室方案，以替代單純的工作井施工方案。工程水源進口附屬設施采用牛腿、支撐墻等結構，布置于出水口邊坡馬道上。本著綠色發(fā)展、集約用地的理念，在工程建設方案布置、用地選址征地時，采取限制性的征地原則，具體包括：① 施工布置環(huán)繞主體工程緊湊布置，優(yōu)先利用工程永久征地，不足部分就近新征占地；② 除臨時用地與永久征地之間重復用地外，各臨時用地之間也采取重復用地的布置方案；③ 由于鋼管加工廠、鋼管堆場等基本于隧洞土建施工后期才陸續(xù)進場，因此施工組織設計規(guī)劃鋼管加工廠、鋼管堆場等場地在隧洞開挖期作為土石渣的臨時轉運場。

上述設計措施及原則可有效減少土石方工程量、擾動地表面積，縮短占壓生態(tài)紅線，最大限度保護生態(tài)環(huán)境。

4.2 工程施工工藝與方法

為了減少對現(xiàn)有地表的破壞，地表施工避開羅田

省級森林公園，盡量少擾動山體，落實檢修交通洞施工

“早進晚出”的理念［2，5］。通過方案比較，確定1號檢

修交通洞、2號檢修交通洞明洞采取“明洞暗作”的施

工方案，較明挖法減少了開挖量。為減少羅田水廠分水

支線明挖對廣深港客運專線的影響，羅田水廠分水支線跨廣深港客運專線段采用頂管施工技術，以減少地表擾動，減小對地表植被的影響［6］。工作井、分水支線末端明挖段分別在地連墻、鋼板樁支護下，采用垂直開挖的方式，盡可能減少地表擾動、減少土石方量［7］。

4.3 工程邊坡設計

工程區(qū)兩端為丘陵地貌，中間段為低臺地，地勢平緩，僅1號檢修交通洞洞口、羅田水廠提升泵站、羅田水廠B線檢修井、2號檢修交通洞洞口、3號檢修交通洞洞口、鐵崗工作井、鐵崗水庫出水口開挖會形成陸域邊坡。主體工程設計填方邊坡坡比1∶2、挖方邊坡坡比1∶1～1∶1.5。設計邊坡坡比較緩，且邊坡高度不大，陸域（水庫正常蓄水位以上或陸地上）最大邊坡高度不到10 m。工程設計采用混凝土格構護坡或植生袋護坡、載土槽種植護坡等生態(tài)護坡防護型式。

4.4 水土保持措施永臨結合

施工前對工程征占地范圍內(nèi)的表土進行剝離，并集中堆放在表土堆存場。邊坡坡頂處設置邊坡永久截水溝，將區(qū)外匯水疏導截流。施工場地周邊布設完整的臨時排水溝、沉沙池，將區(qū)內(nèi)匯水有序收集引入到溝底部，沉沙后排出。建筑物基坑底設置臨時排水溝、集水井收集基坑水并抽排至基坑頂周邊施工場地的臨時排水溝。在施工場地排水出口處布設多級沉沙池、洗車池，充分利用降雨水進行灑水、洗車等，減少施工時的雨水流進市政雨水管網(wǎng)。場地內(nèi)臨時堆積體坡腳布設臨時攔擋，既可增加堆積體坡面的穩(wěn)定性，又能夠攔截泥沙［8］。針對各類裸露地表，根據(jù)其裸露時間選擇防水土工布覆蓋或進行臨時綠化，避免裸露面表層土壤的濺蝕［8］。

4.5 景觀綠化與跡地恢復

因項目布置緊湊，永久用地范圍內(nèi)沒有集中成片綠地，主要為建筑物與道路、道路與用地邊界之間的零星綠化。綠化工程兼顧美化環(huán)境以及雨水儲蓄功能，羅-鐵工程采用喬灌草相結合的下凹式、綜合式園林綠化以減少地表徑流，選用與周邊類似或相同的綠化

植物種類，便于場地環(huán)境與周邊環(huán)境自然融合。具體

選取鄉(xiāng)土樹種紅花羊蹄甲、秋楓、小葉榕、鳳凰木、南洋楹、小葉欖仁等上層喬木；以雞爪槭、紫薇、紅繼木球為中層觀花賞葉樹種，增加場地的季相多樣性和色彩豐富度，豐富環(huán)境視覺景觀效果；下層地被則主要考慮在建筑、圍墻邊布置鴨腳木、海桐等美化墻腳；同時結合場地排水布置生態(tài)植草溝，植草溝植被以百喜草、狗牙根為主。對于臨時用地跡地恢復，植物種類選擇與永久征地范圍內(nèi)景觀綠化、周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，同樣采用喬灌草相結合的模式，喬木選擇楓香、紅花羊蹄甲等，灌木選擇鴨腳木等，草籽選擇狗牙根、百喜草等。

5 結 語

城市深埋輸水隧洞工程中水土流失的主要特點為擾動范圍廣，涉及水土保持敏感區(qū)多，土石方量大，水土流失影響因素多，水土流失易匯入城市管網(wǎng)、飲用水水源保護區(qū)或河道，影響人們的生產(chǎn)生活、生態(tài)環(huán)境等。

為防治城市輸水隧洞工程中的水土流失，提出以下3點建議：

① 應嚴格控制工程占地、保護表土資源、實施土方合理調(diào)配等。

② 在實際施工過程中，要明確各工程的流失特征，有針對性地采取科學合理的管控措施，提升施工人員的水土保持意識及專業(yè)技能，積極發(fā)揮臨時排水、洗車平臺、三級沉淀池、泥漿池、攔擋、苫蓋等水土保持臨時措施的作用。

③ 不斷強化工程水土保持管理，加強水土保持監(jiān)測、監(jiān)理，切實有效地遏制此類建設項目造成的水土流失。

參考文獻：

［1］ 李原園，劉震，趙鐘楠，等.加快構建國家水網(wǎng)全面提升水安全保障能力［J］.水利發(fā)展研究，2021，21（9）：30-31.

［2］ 深圳市水務局，深圳市規(guī)劃和自然資源局.深圳市城市供水水源規(guī)劃（2020-2035年）［Z］.深圳：深圳市水務局、深圳市規(guī)劃和自然資源局，2021.

［3］ 周夢玲.城市管網(wǎng)工程水土流失特點及防治重點［J］.水利技術監(jiān)督，2022（9）：285-288.

［4］ 李杰，周全，劉怡，等.引調(diào)水工程建設的水土流失影響及防治對策：以湖北省鄂北地區(qū)水資源配置工程為例［J］.人民長江，2017，48（12）：55-57.

［5］ 楊紅艷.套拱法在隧道明洞施工中的應用［J］.石家莊鐵路職業(yè)技術學院學報，2008，7（2）：19-22.

［6］ 蔣登科，楊帥.簡析市政給排水工程建設中的頂管施工［J］.科學與財富，2018（19）：47.

［7］ 張龍.土建施工中地下連續(xù)墻技術的運用［J］.建筑工程技術與設計，2017（6）：396-396.

［8］ 張志華，聶文婷.不同水土保持臨時措施下工程堆積體坡面減流減沙效應［J］.農(nóng)業(yè)工程學報，2022，38（1）：141-150.

（編輯：郭甜甜）