張祁公路甘肅段水土保持限制性因素分析與評價

張麗萍

(甘肅省水土保持科學研究所，甘肅 蘭州 730030)

甘肅省張掖市甘州區(qū)至青海省祁連縣公路工程(甘肅段)(以下簡稱張祁公路甘肅段)從位于張掖市甘州區(qū)境內(nèi)的S213線(張掖—肅南)K23+100處接入，工程基本依黑河逆流而上，利用既有水電站修筑的施工便道，開挖量及填筑量相對較小，新開線路工程地質(zhì)狀況復雜，路徑唯一。沿途利用15.20 km的張鶯公路，對部分S形彎道路段裁彎取直，之后沿龍首黑河大橋跨越黑河進入黑河峽谷區(qū)，沿線利用電站施工時修建的施工道路、施工隧道進行改擴建，之后進入高原草甸區(qū)，最后至甘肅段線路終點(K143+660)。全線長143.66 km，共設(shè)置隧道3道、棄渣場12處。

工程沿線生態(tài)環(huán)境脆弱，又緊鄰黑河干流，在工程的建設(shè)過程中造成水土流失的因素較多，不利于水土保持工作的開展，水土保持措施的設(shè)計與實施存在著一定的困難。在水土保持措施的設(shè)計過程中，發(fā)現(xiàn)并識別主要的水土保持限制性因素尤為重要，因此計劃開展水土保持限制性因素的分析與評價工作，以期為后續(xù)工程措施專項設(shè)計工作提供技術(shù)支撐和設(shè)計基礎(chǔ)，使水土保持措施發(fā)揮最大的生態(tài)效益。

1 項目區(qū)地形地貌

項目區(qū)位于河西走廊中段的祁連山山麓，沿線主要有祁連山山前沖積平原、黑河峽谷、中高山三大地貌單元。K0+000—K18+800段為祁連山山前沖積平原地貌，是由黑河將其所攜帶的碎屑物質(zhì)長期沉積于山前盆地所形成的，地形平坦，無較大起伏。K18+800—K109+100段為黑河峽谷地貌，沿線兩側(cè)地勢陡峻，山峰海拔均在3 000 m以上，山頂距谷底相對高差大，由巖石所組成的兩側(cè)山體坡度大多超過60°，具有典型的峽谷地貌特征，峽谷區(qū)內(nèi)除巖石山體組成的陡峻山坡外，大量分布有厚度及范圍不等，由松散塊石組成的巖堆地貌，此段長度達90 km，是本次主要研究的地貌單元。K109+100至終點段為祁連山南坡侵蝕構(gòu)造中高山地貌，地勢相對開闊，雖然地面起伏相對較小，但是路線要跨越溝谷，高差較大，地面坡度多在8°～10°，屬高山草甸區(qū)。

2 水土保持限制性因素分析

項目區(qū)屬溫帶大陸性氣候區(qū)，年均降水量130.4～267.1 mm、蒸發(fā)量1 733.0 mm、風速2.2 m/s，降水少多風沙，主要氣象災(zāi)害有大風、沙塵暴、暴雨、冰雹等。土壤以高山寒漠土、山地栗鈣土、山地灰鈣土、風沙土為主，土壤內(nèi)含少量礫石，特別是30 cm土層以下，以卵礫石為主，有機質(zhì)較少，肥力低，結(jié)構(gòu)松散，抗蝕性能差。沿線植被屬溫帶山地森林草原，受山地氣候、地形影響，植被分布具有明顯的垂直地帶性特征，陽坡海拔3 400～3 900 m，陰坡3 300～3 800 m，由常綠革葉杜鵑灌叢、落葉闊葉高山柳灌叢和金、銀露梅矮灌叢等植被類型所組成，沿線植被覆蓋度5%～35%。

2.1 工程選線方案限制性因素分析

(1)該工程為改建工程，路線大多數(shù)沿既有道路建設(shè)，主要是路基加寬、裁彎取直、提高公路等級，對舊路利用率較高，因而最大限度地減少了工程新增占地。

(2)設(shè)計針對路線穿越的大部分沖溝較陡，巖體松散，遇強降雨可能有泥石流現(xiàn)象發(fā)生，全線共設(shè)置封溝屏914 m，按照主體設(shè)計計算可以有效防止溝道上游松散物在強降雨下形成泥石流掩埋、沖毀路基。

(3)盡量選用荒地和既有的水電站棄渣、取料場地，該部分土地地表植被較稀疏，屬于低產(chǎn)能土地。

(4)在巖石節(jié)理發(fā)育較嚴重時，對巖縫進行噴漿防護，以防坡面巖石進一步風化并造成新的崩落。設(shè)計此類形式防護長4.17 km，可有效防止重力侵蝕給沿途道路及人員、車輛造成危害。

(5)設(shè)計利用鋼絲繩網(wǎng)為主的各類柔性網(wǎng)覆蓋包裹在所需防護斜坡或巖石上，以限制坡面巖石土體的風化剝落或破壞，以及巖體崩塌(加固作用)，或?qū)⒙涫刂朴谝欢ǚ秶鷥?nèi)運動(圍護作用)，減少了重力侵蝕，保障行車及行人安全。

(6)鑒于本工程大部分路段臨河布線的工程實際，為減少河水對道路基礎(chǔ)的淘蝕，主體設(shè)計采用鋼筋石籠防護，石籠內(nèi)充填物可利用項目區(qū)豐富的塊石資源。

(7)設(shè)計的漿砌石內(nèi)、外擋墻、擋墻+錨桿框架結(jié)構(gòu)對于減少沿路松散物對道路的威脅作用顯著，同時具有水土保持功能。

(8)鑒于道路截斷溝道實際，特別是一些較大溝道，設(shè)計了導流堤，可防止降雨形成的洪流對道路造成破壞。全線共設(shè)計導流堤10處，長2.06 km。

(9)對部分路段通過架橋方式以減少道路縱向坡降，一方面以橋代路減少了施工中的占地面積，另一方面減少了工程占地，符合水土保持原則，能減少水土保持設(shè)施損壞面積。

(10)工程利用了龍首電站、寶瓶河電站的施工隧道，僅對其作拓寬加固處理，有效減少了開挖土石方量。

(11)路線經(jīng)過祁連山自然保護區(qū)試驗區(qū)、梯級水電站，已通過水利、林業(yè)等相關(guān)部門的審查批復，并且線路繞過了水電站不適宜重型車輛通過的攔水樞紐，項目建設(shè)征得了各水電站的同意。

綜上所述，在項目區(qū)實施本項目不存在水土保持制約性因素，滿足《開發(fā)建設(shè)項目水土保持技術(shù)規(guī)范》(GB 50433—2008)限制性規(guī)定的要求。

2.2 筑路材料來源限制性因素分析

針對工程區(qū)土層較薄，且土層較厚地段上植被生長良好，取土對生態(tài)環(huán)境破壞較大之實際，道路基礎(chǔ)所需土方盡量利用道路修筑挖方中的土方及碎石土，路基墊方不足部分全部外購，以減輕對自然保護區(qū)環(huán)境產(chǎn)生的影響。

工程實施所需塊石、碎石、礫石從道路沿線具有合法經(jīng)營手續(xù)的木龍八村砂石料場、小孤山水電站料場、大孤山水電站料場和寶瓶河電站砂石料場購買，水土流失防治責任由砂石料供應(yīng)商承擔，并在購買合同中予以明確。

筑路所需的材料來源滿足《開發(fā)建設(shè)項目水土保持技術(shù)規(guī)范》(GB 50433—2008)中的限制性規(guī)定要求，不存在水土保持限制性因素。

2.3 棄渣場選址限制性因素分析

工程實施過程中對路基開挖回填后的土石方盡量調(diào)配利用，多余棄方設(shè)永久棄渣場，棄渣場布設(shè)在沿途水電站遺留的既有擾動地塊或干溝、凹地，并設(shè)計排、截水設(shè)施，這些均滿足《開發(fā)建設(shè)項目水土保持技術(shù)規(guī)范》(GB 50433—2008)中的限制性規(guī)定要求。

2.4 工程施工組織設(shè)計的限制性因素分析

在施工組織設(shè)計方面：①施工場地盡量占用荒地等非生產(chǎn)用地，并且盡可能利用既有路面布設(shè)混凝土拌合站等，最大限度地減少新增用地；②主體工程對土石方開挖填筑進行了調(diào)配，充分利用挖方，減少了棄方，有利于提高土石方利用率；③合理安排施工進度與時序，減小施工開挖、填筑、堆置等裸露面積，縮短裸露時間，有利于減輕工程建設(shè)過程中的水土流失；④加強對施工人員及車輛的管理，不得隨意擴大施工擾動范圍，嚴禁破壞祁連山自然保護區(qū)內(nèi)的林草植被，防止棄渣進入電站水庫。以上這些均滿足《開發(fā)建設(shè)項目水土保持技術(shù)規(guī)范》(GB 50433—2008)中的限制性規(guī)定要求。

2.5 工程施工的限制性因素分析

工程施工嚴格按技術(shù)規(guī)范要求進行：①施工道路、施工場地等控制在規(guī)定范圍內(nèi)，盡量減小施工擾動范圍，并在施工結(jié)束后進行跡地恢復；②對臨時堆石及料場加工的成品料集中堆放，采取苫蓋、攔擋等臨時防護措施；③土(砂、石、渣)料在運輸過程中采取苫蓋等保護措施，防止沿途散溢，造成水土流失。所有這些滿足《開發(fā)建設(shè)項目水土保持技術(shù)規(guī)范》(GB 50433—2008)中的限制性規(guī)定要求。

2.6 對工程管理的限制性規(guī)定

主體工程提出了工程管理的相關(guān)要求：①將水土保持工程納入主體工程，將施工過程中防治水土流失的責任落實到施工單位；②工程檢查驗收文件中包括水土保持工程檢查驗收程序、標準和要求；③外購土(砂、石)料的，必須選擇合法的土(砂、石)料場，并在供料合同中明確水土流失防治責任。

3 主體工程施工組織等分析評價

3.1 施工組織分析評價

(1)路基路面工程采用全機械化施工，全集中拌合，施工效率高，有利于縮短施工擾動的時間，減輕水土流失，因而施工設(shè)計基本合理，符合水土保持要求。

(2)該項目橋梁采用場地預(yù)制，減少了對地表的擾動面積，符合水土保持要求。根據(jù)橋梁跨距大小及基礎(chǔ)位置、施工區(qū)域大小，在溝谷地帶采用鉆孔灌注樁，將基礎(chǔ)開挖土石直接運走；在常流水河道橋墩基礎(chǔ)施工時采用鋼圍堰。

(3)設(shè)計階段通過分析土石方開挖填筑情況，確定棄渣場12處，對各棄渣場分別做具體設(shè)計。

(4)根據(jù)土石方平衡分析和沿線工程地質(zhì)情況，優(yōu)化施工工藝，減少了占地面積，將挖方段符合路基填筑條件的余土利用舊路調(diào)運至填方段；對拆除的舊路路面材料粉碎加工后與土料混合，用于路基填方，提高了廢方利用率，減少了借方和棄方。施工過程中除按照工程設(shè)計和施工規(guī)范施工外，還要采取臨時防護措施，要嚴格控制施工擾動范圍，加強施工管理，防止施工車輛和人員任意擾動破壞原地貌及植被，加劇水土流失。

(5)設(shè)計階段對高山草甸區(qū)公路路基邊坡只提出了綠化要求，后續(xù)對重點綠化區(qū)域進行了植物措施補充設(shè)計，符合水土保持要求。建議在樹草種選擇上與自然保護區(qū)相一致，不能對自然保護區(qū)植物種群產(chǎn)生不良影響。

(6)通過利用工程沿線的水電站遺留的既有擾動場地或利用舊路路面及兩側(cè)的空地布設(shè)施工場地，以減少擾動范圍。根據(jù)同類型工程類比和現(xiàn)場調(diào)查，對不能滿足工程建設(shè)的施工場地及施工便道進行補充設(shè)計，并盡量將其布置在植被較差的荒地上。

(7)為了提高高山草甸區(qū)路基占壓其他草地(荒草地)的利用率，設(shè)計將表層土剝離在路基旁邊并就近設(shè)臨時堆土場進行堆放，后期將其用于路基邊坡等部位的植被恢復，以提高防護效果。

3.2 工程建設(shè)中土石方平衡分析與評價

設(shè)計階段結(jié)合地質(zhì)勘查資料及設(shè)計方案，分析估算工程土石方挖方總量為255.66萬m3，填方總量為232.80萬m3，借方為27.35萬m3，棄方為50.22萬m3(棄于渣場)。

由于該工程大部分路段為在原有路基基礎(chǔ)上的拓寬改造工程，因此盡量利用挖方，減少棄方。對路基及棄渣場占用的其他草地(荒草地)地塊，先對表層土進行剝離，沿路設(shè)臨時堆土場集中堆放，土建施工結(jié)束后將其用于路基及棄渣表面綠化覆土，從而最大限度地提高了廢方利用率，減少了土石方堆放量。

3.3 臨時堆土場及棄渣場布設(shè)的分析與評價

(1)臨時堆土場布設(shè)合理性分析與評價。工程對于高山草甸區(qū)部分路基拓寬或棄渣場占壓其他草地(荒草地)的表土剝離沒有考慮。依據(jù)初設(shè)報告，對照1∶10 000地形圖，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查研究，對路基占用其他草地(荒草地)路段根據(jù)占壓面積剝離其表層土，剝離后的表土就近堆放在路基旁邊，根據(jù)剝離長度和土方量，最終就近用于路基邊坡和棄渣場植物綠化覆土。路基區(qū)剝離土方共設(shè)7處臨時堆土場進行堆放，待路基土建施工結(jié)束后，就近用于路基邊坡等部位的綠化覆土，在布設(shè)的棄渣場內(nèi)共設(shè)計5處臨時堆土場，根據(jù)剝離土方確定覆土量，既不為植物措施數(shù)量而剝離表土，又不為剝離土方而增減植物措施數(shù)量，剝多少用多少，也不進行遠距離調(diào)運。因此，從水土保持角度分析，根據(jù)剝離土方及利用情況設(shè)置的臨時堆土場位置和數(shù)量是合理的，有利于提高表層腐殖土的利用率和綠化效果。

(2)棄渣場布設(shè)合理性分析與評價。根據(jù)水土保持要求，棄渣場選擇在無常流水的荒溝及沿途各水電站遺留的既有擾動地塊設(shè)置，共設(shè)置棄土(渣)場12處，按先攔后棄的原則，先修筑擋墻、截排水設(shè)施，再進行渣體頂部土地整治，其位置、數(shù)量及防治措施合理，避開了縣級以上地方人民政府公告的崩塌滑坡危險區(qū)和泥石流易發(fā)區(qū)，滿足技術(shù)規(guī)范對棄土(石、渣)場選址的約束性要求。

3.4 水土保持工程防護措施分析與評價

水土保持專項工程與主體具有水土保持功能的工程措施相結(jié)合，保障工程安全和改善項目區(qū)環(huán)境，減少工程建設(shè)對項目區(qū)造成的水土流失。

(1)主體工程設(shè)計時，重視環(huán)境保護，充分考慮了地形、地質(zhì)、水土流失、地物等因素對路線的影響，在保障安全、線形滿足設(shè)計要求的前提下，盡量合理地利用現(xiàn)有路線，對路線經(jīng)過的各梯級電站蓄水庫、祁連山自然保護區(qū)試驗區(qū)造成的影響較?。还こ探ㄔO(shè)盡可能占用植被較差的土地，盡量少占耕地，使生態(tài)環(huán)境得到了較好的保護，符合水土保持對開發(fā)建設(shè)項目保護環(huán)境的要求。

(2)在滿足安全的前提下，新建橋涵的設(shè)置盡量保持原有水文系統(tǒng)的延續(xù)性和完整性，大中橋橋孔布設(shè)除滿足設(shè)計流量、水文要求外不壓縮河床，跨越非人工溝渠的小橋涵按照地形、排水、匯水面積等因素設(shè)置。

(3)主體工程土方調(diào)配合理，在路基填筑過程中，盡可能使用挖方中的土石方，減少棄渣，棄渣集中堆放，但對棄渣場防護措施未做具體設(shè)計。水土保持專項結(jié)合主體設(shè)計報告與項目區(qū)實際情況，對棄渣場選址進行優(yōu)化，并對棄渣場防治措施進行詳細設(shè)計。

(4)主體工程中挖方邊坡削坡開級、穩(wěn)定坡面的工程措施，符合環(huán)境保護的要求；對高山草甸區(qū)填方路基邊坡提出了綠化美化措施，但未做詳細設(shè)計，水土保持專項根據(jù)設(shè)計深度要求，對此予以補充設(shè)計。

(5)主體工程對表土剝離位置、數(shù)量及臨時堆土防護措施等未考慮。水土保持專項根據(jù)路基占壓其他草地(荒草地)情況及剝離土利用方向?qū)Υ诉M行補充設(shè)計。

(6)路基防護工程主要有護坡、擋土墻、土路肩加固等，這些工程措施主要是為主體工程服務(wù)，具有水土保持功能。

(7)主體工程結(jié)合實際地形，設(shè)置道路排水溝等路基排水系統(tǒng)，以“早接遠送”為原則，將水引入遠離工程的天然溝道，這些工程能有效地防止地表徑流對路基的沖刷，滿足排水防護要求，具有水土保持功能。

(8)填方路段的路面水以橫向漫流形式向路堤坡面分散排放。挖方路段利用路面橫坡將路面水散排至路基兩側(cè)邊溝，后順邊溝、涵洞排出路基，滿足排水防護要求，具有水土保持功能。

4 結(jié) 語

通過對設(shè)計的水土保持措施進行分析與評價，發(fā)現(xiàn)其措施基本滿足研究區(qū)防治水土流失的基本要求，主要結(jié)論有以下幾點：

(1)主體工程改造建設(shè)方案施工組織、施工工藝滿足防治水土流失的基本要求，工程建設(shè)無水土保持限制性因素。

(2)工程建設(shè)土石方合理調(diào)配利用，無遠距離調(diào)運，棄土(渣)分段集中、攔擋堆放；主體設(shè)計了較為完善的截、排水設(shè)施，防洪措施可行，滿足排水要求。工程施工結(jié)束后，盡快對擾動裸露地表進行整治，可在一定程度上減少水土流失。

(3)工程在施工過程中采取的監(jiān)督與管理措施，如加強施工單位的監(jiān)督與管理，嚴禁在施工中任意擴大建設(shè)范圍，隨意擾動公路兩側(cè)原地貌，破壞林草植被，防止施工車輛和施工人員對建設(shè)區(qū)以外的原地貌亂壓亂踩，可有效降低工程建設(shè)對項目區(qū)生態(tài)造成的破壞。