沿海港口工程建設方案水土保持評價與防治措施

周航

(上?？睖y設計研究院，200434，上海)

沿海港口工程作為國民經濟和社會發(fā)展的重要基礎設施，有力地支撐了經濟、社會和貿易發(fā)展以及人民生活水平的提高，對于國家綜合實力的提升、綜合運輸網的完善等具有十分重要的作用［1］。隨著國民經濟的快速發(fā)展，我國沿海港口正經歷高速發(fā)展，掀起了一輪又一輪的建港高潮。與內陸項目相比，沿海港口工程有其特有的項目組成、施工工藝和沿海環(huán)境特征，建設過程中存在較多水土流失隱患，也有其特殊的水土流失危害;因此，在沿海港口工程水土保持方案編制與后續(xù)設計過程中，應充分重視港口項目的工程特點與沿海環(huán)境特征，采取有針對性的水土保持評價方法與水土流失防治措施，使沿海港口建設在帶動腹地經濟快速發(fā)展的同時，兼顧生態(tài)與環(huán)境效益。

1 沿海港口工程建設區(qū)水土流失隱患分析

沿海港口工程建設區(qū)域一般由碼頭區(qū)、陸域場區(qū)、場外設施區(qū)3 部分組成。碼頭區(qū)一般包括碼頭工程、港池航道疏浚工程等;陸域場區(qū)一般包括場內堆場、道路、生產生活區(qū)、站周邊坡防護工程等;場外設施區(qū)一般包括場外道路、防洪排水設施及水電線路等。港口建設在施工期大規(guī)模開山、港池航道開挖、陸域吹填、地基處理、碼頭樁基施工、進港道路與排洪設施建設等環(huán)節(jié)均存在嚴重水土流失隱患，在不同時段可能引起陸海生態(tài)破壞、影響區(qū)域防洪排水體系、岸線淤積、近海水質污染、土地資源損失、淡水資源短缺、土地鹽堿化等相關水土流失危害。

1)建設期。碼頭區(qū)存在樁基施工、基礎處理和港池疏浚產生的大量泥漿鉆渣、疏浚淤泥處理不當?shù)碾[患環(huán)節(jié);陸域場區(qū)存在場地清理剝離土方與建筑垃圾處置不當，陸域吹填土防護不當，基礎加固處理加固工藝選擇不適可能加劇水土流失，山體開挖填筑、建構筑物基礎、管線挖填形成的大面積高陡邊坡裸露、挖填松散土方無序堆放等水土流失隱患環(huán)節(jié);場外設施區(qū)存在道路、排洪設施及水電線路大面積挖填與施工時序選擇不合理，可能形成大面積裸露與松散土方無序堆放等水土流失隱患環(huán)節(jié)。

2)運行期。碼頭區(qū)可能存在建材、煤炭等散雜貨防護不到位，煤渣泥渣流失入海的水土流失隱患;陸域場區(qū)可能存在綠化措施不到位或不合理而引起水土流失的隱患。

2 主體工程建設方案水土保持評價

針對沿海港口工程特征與環(huán)境特點，在主體工程建設方案水土保持評價中，應特別關注工程項目的站址比選、平面布置、碼頭基礎型式、場地基礎處理方式、場外交通路線、防洪排水、挖填防護、水量平衡、施工時序安排等方面的水土保持要求。

2.1 站址比選

應結合主體工程的建港條件、航運影響、規(guī)劃拋泥點分布、投資等指標，從陸域土石方挖填量、陸域棄渣量，水域疏浚量、陸域擾動面積、周邊敏感設施分布、是否涉及國家級水土流失重點治理區(qū)和預防保護區(qū)、水土保持監(jiān)測站點與重點試驗區(qū)［2］等，進行站址比選。以華南沿海丘陵區(qū)深圳LNG 項目為例，水土保持評價對主體工程的大鏟島站址、獅子灣站址和迭福站址開展比選，由于迭福站址不僅掩蔽和水深條件較好，航道、錨地資源豐富，建港條件好，不影響航運，同時挖填方、棄渣產生與處置、擾動范圍等評價指標均較其他2 站明顯占優(yōu)，對控制水土流失、維護區(qū)域陸生與海洋生態(tài)、保全周邊景觀與敏感設施有利;因此水土保持方案得出迭福站址為推薦站址的結論。詳見表1。

2.2 平面布置

平面布置方案應重點分析不同方案的土石方挖填平衡情況，分析挖填平衡應在充分分析挖填來源去向的基礎上進行，不僅要看陸域場區(qū)布置的土石方平衡，而且應考慮場外道路、排洪設施布置與挖填情況，分析場內外互調平衡的可能性，綜合選擇土石方平衡最優(yōu)下的平面布置方案。此外，平面布置方案分析應充分考慮水土保持現(xiàn)狀，盡量避開植被、良田、重要水土保持設施分布。如圖1 所示，經水土保持分析評價，深圳LNG 項目平面布置方案避開了東北部風水古樹林，避免了重大生態(tài)破壞。

2.3 碼頭基礎結構

碼頭基礎結構主要有高樁墩式與重力墩式2類，高樁墩式結構只需清除碼頭平臺和系纜墩前沿局部范圍淺部的淤泥層，擾動范圍較小，而重力墩需清除礫砂層之上的全部黏土和淤泥層，清淤深度一般需10 m 以上，由于重力式方案碼頭清淤深度較深，放坡后擾動影響范圍大大超過高樁墩式，對近岸水質和生態(tài)影響較大，此外重力式一般需拋填10 ～200 kg 規(guī)格的塊石，間接增大外購塊石料源的水土流失風險;因此，從水土保持的角度，應在滿足工程安全的基礎上，優(yōu)先選擇高樁墩式基礎結構。

2.4 場區(qū)地基加固措施

沿海地區(qū)淤泥層分布較多，地質條件一般均較為不利，沿海平原吹填成陸的港口項目則更甚;因此，無論是集裝箱、煤炭、散雜貨碼頭還是能源轉儲等沿海港口項目，為避免運行期大面積重荷載下產生不不均勻沉降，陸域場區(qū)通常需采取地基加固措施。地基加固可采用堆載預壓、真空預壓、振沖碎石樁、強夯等方案。土石方堆載預壓法雖然施工簡單，加固效果好，投資較省;但施工時間較長，由于大量預壓土石料的運輸、倒運和堆載在較長的施工期中容易產生大量水土流失，不宜大范圍使用。真空預壓法主要針對軟塑土和吹填地基，加固效果較好，不需堆置搬運大量土方，但工藝較復雜，工程費用高。振沖碎石樁法適用于處理液化程度不高軟地基或黏土地基，需要另外的碎石、卵石等材料，同時需要壓力水幫助成孔，施工中排放污水污泥環(huán)節(jié)較多，若防護不當也會造成一定水土流失。強夯法施工成熟，施工時間較短，不存在土方長期大規(guī)模堆置容易引起的水土流失風險，且投資較省，適用于輕微軟塑土分布區(qū)域的加固效果;因此從水土保持角度分析，地基液化程度較高，軟塑土分布較廣的區(qū)域采用的加固工藝優(yōu)先順序為真空預壓法＞堆載預壓法;地基液化程度較低，軟塑土分布不廣的區(qū)域采用的加固

優(yōu)先順序為強夯＞振沖碎石樁＞真空預壓法＞堆載預壓法;對堆載料來源豐富，其他工藝不適合的地區(qū)，應在做好防護措施的基礎上采用加固措施，并應注意堆載料的重復利用和最終處置方式。

表1 深圳LNG 項目站址比選方案水土保持評價Tab.1 Soil and water conservation evaluation for alternative address comparison of LNG project in Shenzhen

圖1 深圳LNG 項目平面布置方案水土保持評價Fig.1 Soil and water conservation evaluation for plain layout scheme of LNG project in Shenzhen

2.5 場外交通路線

沿海港口工程用地往往為規(guī)劃開發(fā)區(qū)域，水電路等場外設施均需配套建設，尤其是沿海丘陵地區(qū)的場外道路，施工工程量相對較大，線路方案選擇的水土保持評價尤為重要。應以盡量減少挖填方、擾動面積為原則，盡可能以橋隧代替明線挖填路基方案。以華東沿海地區(qū)的寧波港中宅煤炭碼頭工程場外進港線路方案水土保持比選分析為例，原主體設計由于考慮工程投資因素，選擇明線方案;但水土保持評價認為隧道方案雖然增加了有限投資，卻可大幅度減小水土流失、生態(tài)破壞，施工交通和施工安排等眾多影響，主體設計最終采納了水土保持評價意見，進港道路方案修改為環(huán)境友好程度更高的隧道方案。如表2 所示。

表2 寧波港中宅煤炭碼頭工程場外進港線路方案水土保持比選分析Tab.2 Comparison analysis of soil and water conservation of access roads scheme of Zhongzhai coal dock project in Ningbo Port

2.6 挖填區(qū)防護措施

對于沿海平原區(qū)域，挖填區(qū)防護重點是場區(qū)吹填土是否采取了吹填前的圍護措施，場地填高形成的邊坡是否采取了合理的斜坡防護工程。對于沿海丘陵區(qū)，應重點分析場地開山填筑形成的挖填邊坡防護措施合理性。邊坡防護應在考慮安全穩(wěn)定的基礎上優(yōu)先采用植物措施或綜合性護坡方案。除特殊要求外(如嚴格的安全或防火要求)，純硬質工程性護坡一般不作推薦。

2.7 水量平衡

對于北方少雨或海島等淡水資源短缺地區(qū)的沿海港口工程，應關注項目建設方案的水量平衡情況，綜合考慮運營期的生產、生活、消防、綠化等用水情況，注重雨污水的收集和回用，最大程度地節(jié)約水資源，使工程具備良好的保水效益。

2.8 防洪排水

沿海港口項目的建設通常會占壓地區(qū)原有的水系，影響區(qū)域防洪排水體系，水土保持評價應在詳細調查工程實施占壓防洪通道的情況下，復核施工期與運營期是否采取了改河工程等彌補措施，并分析防洪排水設施的設計斷面，邊坡與入?？诜雷o等措施的合理性。同時，應注意防洪排水設施覆蓋的全面性，特別是針對沿海丘陵地區(qū)，部分分塊實施的預留場地，由于永久建筑物工程近期不會建設，往往存在填埋流域排水通道，缺失永久防洪排水設施的情況，此時水土保持評價應提出相關補充要求。

2.9 施工時序

施工時序評價應側重以下3 方面:一是挖填方作業(yè)與調運的時序合理性，挖填對接應順暢，盡量減少松散土方堆存時間;二是場地排水設施和交通設施的施工時序，影響區(qū)域防洪排水設施和場地對外的交通設施應“永臨結合”，先期實施;三是坡面防護和植物措施的及時性，分布面積較大的坡面防護和植物措施應分塊實施，縮短地面坡面裸露時間。

3 各區(qū)措施配置

3.1 碼頭區(qū)

碼頭區(qū)主要考慮碼頭及引橋樁基礎施工時，對鉆孔樁等產生的泥漿鉆渣設置存放池和防護措施。煤炭、建材等碼頭區(qū)域應設置清洗沉淀池，防止煤渣、泥渣流失入海污染近海水域。另外，對碼頭與站區(qū)有一定距離的項目，應注意連接道路采取施工期的臨時排水擋護措施，后期實施兩側植被防護帶等。鄰近海岸的道路坡面植被應選擇采用抗風、耐水淹、耐鹽堿植被。

3.2 陸域場區(qū)

1)工程措施。陸域場區(qū)施工前應考慮對可利用的表土采取單獨剝離、臨時防護和后期綠化利用措施。施工期應結合永久排水設施建設前期臨時排水沉沙體系。吹填區(qū)域應預先做好圍堰擋護措施，吹填出入口應設置余水沉淀池，確保出水達到排放標準。對于采用堆載預壓工藝的區(qū)域、建筑物基礎挖方臨時堆置區(qū)域，應對預壓土方和臨時堆置土方采取遮蓋防護措施。

在臨時排水沉沙設施基礎上構建高標準的場地永久排水系統(tǒng)，包括截水溝、排水溝、雨污水管網，跌水沉沙池、排水順接工程等，同時結合截排水措施與綠化布置等做好雨水回用設施。

沿海丘陵區(qū)存在大規(guī)模開山填筑的港口項目，應做好高陡坡面、填方邊坡的斜坡防護工程，宜采用框格植草、噴混植生、生態(tài)袋、噴播植草等綜合性護坡或植物護坡形式，在滿足安全的前提下兼顧生態(tài)與景觀效果。

對于煤炭、建材等碼頭堆場，還應做好擋墻、遮擋棚、防風網等擋護設施，預防運行期的水力與風力侵蝕。

2)植物措施。場區(qū)的綠化布置區(qū)域應最大程度覆蓋可綠化區(qū)域(包括可綠化的預留場地)，最大程度提高林草覆蓋率與水土流失總治理度。植物措施布置應滿足“生態(tài)優(yōu)先，景觀與功能協(xié)調”的原則，具體體現(xiàn)為以下3 方面的要求:一是適地適樹要求，符合沿海地區(qū)的氣候土壤等環(huán)境條件，以選擇鄉(xiāng)土樹草種為主，滿足水土保持生態(tài)恢復的要求;二是景觀協(xié)調要求，選用的植物措施應對場區(qū)建筑物周圍景觀起恢復、裝飾和烘托作用，通過植物造景體現(xiàn)美感，要求體現(xiàn)科學性與藝術性的統(tǒng)一，因此工程綠化措施應以喬灌草多層次種植的原則，營造立體化的綠化空間;三是應符合項目特性和場內不同功能的特殊要求，如項目為煤炭、能源等轉運輸儲項目，則應滿足《石油化工企業(yè)廠區(qū)綠化設計規(guī)范》［3］、《石油天然氣工程設計防火規(guī)范》［4］等對場站的防火抗性要求，對項目區(qū)消防要求較高的區(qū)塊附近不宜種植大片喬灌木，站內其他區(qū)域在樹種選擇上也應考慮選擇含水率和粗灰分含量較高、粗脂肪含量少的抗火型樹種，不宜種植松柏等含油脂較多的易燃樹種。此外，主干道與消防通道植被不宜過高過密，不遮擋行車視線等。

沿海港口地區(qū)還應特別重視綠化區(qū)域的防鹽堿措施。由于沿海地區(qū)地下水位埋藏淺，土層礦化度本就相對較高，而采用海砂吹填成陸的港口工程，其含鹽量則更高，通常在1%以上。土地鹽堿化將造成植物的組織傷害和生理性干旱［5］，導致植株萎蔫甚至死亡;因此，傳統(tǒng)的綠化種類及種植模式往往不適合沿海港口項目。針對土地鹽堿化情況，沿海港口項目綠化應采取相應的土地改良措施，如暗管排鹽、灌溉沖洗、客土覆蓋，選擇耐鹽堿、耐干旱、耐水濕、耐瘠薄、抗污染植物，同時加強栽培與養(yǎng)護管理。圖2 示出華北沿海地區(qū)天津港浮式LNG 項目水土保持措施中采取的暗管排鹽+客土覆蓋抗鹽堿措施。覆土深度在考慮成本因素的情況下，可以植物根系的分布為標準［6］，草坪30 cm 左右，喬灌木在50 cm 以上。隔離層采用20 cm 的礫石層，以將下滲的“鹽水”引導至滲管排出，抑制返鹽。

3.3 場外設施區(qū)

圖2 天津浮式LNG 項目暗管排鹽+客土覆蓋抗鹽堿措施Fig.2 Concealed pipe for salt elimination and carrying soil overlap for anti-saline in floating LNG project in Tianjin

場外交通、管線等線性工程應做好表土剝離防護和利用，路塹路基、隧洞洞臉的截排水、綜合護坡措施，管道分層回填，表面采取復墾或淺根綠化恢復措施?？缭胶拥赖臉蛄汗芫€應做好樁基礎、管線穿越施工產生的泥漿防護措施。

對于部分在場外設置的施工生產生活區(qū)，臨時堆土區(qū)，施工期應做好臨時排水、遮蓋與擋護措施，施工完畢應及時清理平整，及時復墾或綠化。

4 結語

“十八大”報告提出了“把生態(tài)文明建設放在突出地位，融入經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設各方面和全過程，努力建設美麗中國”的宏偉理念。我國沿海港口建設正處高速發(fā)展階段，每年新增港口吞吐能力達5 億t，相當于新建一個上海港，貨物吞吐量多年保持世界第一。沿海港口項目在國民經濟發(fā)展中扮演著重要角色，但建設過程中也有著眾多特征性的水土流失隱患。重視沿海港口工程的水土保持評價，采取針對性的水土保持措施，是沿海港口工程建設發(fā)展融入生態(tài)文明建設的重要體現(xiàn)。隨著新《中華人民共和國水土保持法》［7］的頒布，我國生產建設項目水土保持方案編報制度進一步完善;但沿海港口工程的水土保持方案編報仍存在方案編制流于形式，無法體現(xiàn)項目特征，平原地區(qū)項目缺乏法律依據(jù)，編制數(shù)量較少等問題。對此提出以下建議:

1)沿海港口項目水土保持評價工作應盡早介入，參與站址、平面布置、線路等方案比選，有效實現(xiàn)水土保持對主體設計的限制性控制;

2)目前我國已頒布的水土保持技術規(guī)范、設計指南等對沿海港口項目尚無系統(tǒng)性規(guī)定，建議開展沿海港口項目水土保持技術研究，制訂相關技術導則標準，指導沿海港口項目水土保持工作;

3)加快平原地區(qū)水土保持法律體系建設，為沿海平原區(qū)港口項目開展水土保持工作提供法律依據(jù)。