羅-鐵輸水隧洞項(xiàng)目建設(shè)中的水土保持與生態(tài)設(shè)計(jì)

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?xì)狻⑼ㄐ诺鹊叵鹿芫€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(luò)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。為切實(shí)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(shè)過程中的施工工藝、水土流失影響因素以及水土流失特點(diǎn)，從

工程建設(shè)方案及用地、工程施工工藝與方法、工程邊坡設(shè)計(jì)、水土保持措施、景觀綠化與跡地恢復(fù)

等方面，提出相應(yīng)的水土保持與生態(tài)設(shè)計(jì)方案，為類似工程水土保持工作提供借鑒。

關(guān) 鍵 詞：

水土保持； 生態(tài)設(shè)計(jì)； 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(hào)： S157

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

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

0 引 言

2021年5月14日，習(xí)近平總書記在推進(jìn)南水北調(diào)后續(xù)工程高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)上明確提出“加快構(gòu)建國家水網(wǎng)主骨架和大動(dòng)脈”。國家水網(wǎng)建設(shè)的重點(diǎn)任務(wù)之一是聚焦城鄉(xiāng)供水安全保障［1］。目前，深圳市為實(shí)現(xiàn)“雙水源雙安全，應(yīng)急保障90天”的供水目標(biāo)，正在規(guī)劃建設(shè)“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(xiàng)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(duì)關(guān)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(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)、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(shí)段主要呈面狀、點(diǎn)狀分布，本文將著重探討羅-鐵工程的水土流失特點(diǎn)及水土保持設(shè)計(jì)。

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(shè)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(jìn)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(yīng)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(jié)合地質(zhì)條件、施工及工期要求等因素，在進(jìn)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(jié)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(shí)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(yùn)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(shì)。項(xiàng)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(gè)地層，無可溶巖。工程區(qū)屬南亞熱帶季風(fēng)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(shí)數(shù)2 120.5 h，常年盛行風(fēng)向?yàn)闁|南、東北和西南風(fēng)，多年平均風(fēng)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(gòu)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(fēng)氣候的影響，特別是花崗巖風(fēng)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(shè)水土流失特點(diǎn)

（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(shí)堆土及棄土（渣），在降雨沖刷下極易產(chǎn)生水土流失。因此，設(shè)計(jì)水土保持措施時(shí)需要進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)［4］。

（2） 工程擾動(dòng)區(qū)域分散。

羅-鐵工程的擾動(dòng)區(qū)域包括隧洞洞口及邊坡、泵站、豎井、臨時(shí)堆土堆渣、施工生產(chǎn)生活設(shè)施和交通道路等，擾動(dòng)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(hù)要求高。

輸水隧洞中間段的公明檢修排水井-3號(hào)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(hào)檢修交通洞、3號(hào)檢修交通洞地表施工活動(dòng)臨近現(xiàn)狀城市道路，土石方轉(zhuǎn)運(yùn)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(yīng)嚴(yán)格控制施工作業(yè)面，優(yōu)化施工方法，減少工程施工對(duì)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(gè)飲用水水源保護(hù)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(yīng)提高水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)，做好施工期臨時(shí)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(shí)應(yīng)注意沿河一側(cè)的臨時(shí)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(shí)間臨時(shí)堆土、堆渣。

3 水土流失防治目標(biāo)及防治責(zé)任范圍

根據(jù)GB 50433-2018《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和《深圳市生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案編制指南》的有關(guān)規(guī)定，確定羅-鐵工程水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行南方紅壤區(qū)建設(shè)類項(xiàng)目一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，具體防治目標(biāo)詳見表1。根據(jù)《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，羅-鐵工程水土流失防治責(zé)任范圍總面積為31.43 hm2，其中永久征地2.94 hm2，臨時(shí)占地28.49 hm2。

4 水土保持與生態(tài)設(shè)計(jì)

4.1 工程建設(shè)方案及用地

為節(jié)約當(dāng)?shù)貙氋F的土地資源，選擇深埋隧洞輸水方案，采用4臺(tái)TBM施工；選取“地下閥室、檢修洞和工作井相結(jié)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(jìn)口附屬設(shè)施采用牛腿、支撐墻等結(jié)構(gòu)，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(shè)方案布置、用地選址征地時(shí)，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(shí)用地與永久征地之間重復(fù)用地外，各臨時(shí)用地之間也采取重復(fù)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(jìn)場，因此施工組織設(shè)計(jì)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(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)場。

上述設(shè)計(jì)措施及原則可有效減少土石方工程量、擾動(dòng)地表面積，縮短占?jí)荷鷳B(tài)紅線，最大限度保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

4.2 工程施工工藝與方法

為了減少對(duì)現(xiàn)有地表的破壞，地表施工避開羅田

省級(jí)森林公園，盡量少擾動(dòng)山體，落實(shí)檢修交通洞施工

“早進(jìn)晚出”的理念［2，5］。通過方案比較，確定1號(hào)檢

修交通洞、2號(hào)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(duì)廣深港客運(yùn)專線的影響，羅田水廠分水支線跨廣深港客運(yùn)專線段采用頂管施工技術(shù)，以減少地表擾動(dòng)，減小對(duì)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(hù)下，采用垂直開挖的方式，盡可能減少地表擾動(dòng)、減少土石方量［7］。

4.3 工程邊坡設(shè)計(jì)

工程區(qū)兩端為丘陵地貌，中間段為低臺(tái)地，地勢(shì)平緩，僅1號(hào)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(hào)檢修交通洞洞口、3號(hào)檢修交通洞洞口、鐵崗工作井、鐵崗水庫出水口開挖會(huì)形成陸域邊坡。主體工程設(shè)計(jì)填方邊坡坡比1∶2、挖方邊坡坡比1∶1～1∶1.5。設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)采用混凝土格構(gòu)護(hù)坡或植生袋護(hù)坡、載土槽種植護(hù)坡等生態(tài)護(hù)坡防護(hù)型式。

4.4 水土保持措施永臨結(jié)合

施工前對(duì)工程征占地范圍內(nèi)的表土進(jìn)行剝離，并集中堆放在表土堆存場。邊坡坡頂處設(shè)置邊坡永久截水溝，將區(qū)外匯水疏導(dǎo)截流。施工場地周邊布設(shè)完整的臨時(shí)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(shè)置臨時(shí)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(shí)排水溝。在施工場地排水出口處布設(shè)多級(jí)沉沙池、洗車池，充分利用降雨水進(jìn)行灑水、洗車等，減少施工時(shí)的雨水流進(jìn)市政雨水管網(wǎng)。場地內(nèi)臨時(shí)堆積體坡腳布設(shè)臨時(shí)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(duì)各類裸露地表，根據(jù)其裸露時(shí)間選擇防水土工布覆蓋或進(jìn)行臨時(shí)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(fù)

因項(xiàng)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(chǔ)蓄功能，羅-鐵工程采用喬灌草相結(jié)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?yàn)橹袑佑^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(shí)結(jié)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(duì)于臨時(shí)用地跡地恢復(fù)，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(jié)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(jié) 語

城市深埋輸水隧洞工程中水土流失的主要特點(diǎn)為擾動(dòng)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(hù)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(diǎn)建議：

① 應(yīng)嚴(yán)格控制工程占地、保護(hù)表土資源、實(shí)施土方合理調(diào)配等。

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

③ 不斷強(qiáng)化工程水土保持管理，加強(qiáng)水土保持監(jiān)測(cè)、監(jiān)理，切實(shí)有效地遏制此類建設(shè)項(xiàng)目造成的水土流失。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 李原園，劉震，趙鐘楠，等.加快構(gòu)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(wù)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(wù)局、深圳市規(guī)劃和自然資源局，2021.

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

［4］ 李杰，周全，劉怡，等.引調(diào)水工程建設(shè)的水土流失影響及防治對(duì)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(yīng)用［J］.石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，7（2）：19-22.

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

［7］ 張龍.土建施工中地下連續(xù)墻技術(shù)的運(yùn)用［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017（6）：396-396.

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

（編輯：郭甜甜）