摘要：由于公路建設過程中水土流失問題的突現(xiàn)，使公路建設項目中水土保持方案的編制日益迫切。本文結(jié)合具體的工程介紹了公路建設項目水土流失與水土保持、高速公路水土流失防治措施、植被保持水土的有效性研究。
關(guān)鍵詞：高速公路，水土保持，水土流失，路基
引言
我國公路水土保持源于公路邊坡防護。新中國建立后，公路交通管理部門建立健全了養(yǎng)路機構(gòu)，各地對所轄路段的路基、路面采取了一系列防護措施，如邊坡防護林、護路林、排水渠、護坡工程、過水涵洞等，在滑坡、坍塌防治方面取得了一些成功的經(jīng)驗。但隨著改革開放，國家大型公路建設項目紛紛上馬，新的水土流失愈演愈烈。嚴重的水土流失、土地沙漠化等一系列環(huán)境問題，引起了有關(guān)部門的高度重視[1]。
公路建設項目水土流失與水土保持
公路建設項目水土流失是在區(qū)域自然地理因素即水土流失類型區(qū)的支配和制約下，由于各種自然因素包括氣候、地質(zhì)、地形地貌、土壤植被等的潛在影響，通過人為生產(chǎn)建設活動的誘發(fā)、引發(fā)、觸發(fā)作用而產(chǎn)生的一種特殊的水土流失類型，它既具有水土流失的共性，也具有自身的特性。因為公路建設是線性項目，對地面的擾動特點表現(xiàn)為多種多樣，因此施工過程中對水資源和土地資源的破壞是多方面的，公路施工過程中要開挖山體、削坡、修隧道、架橋，高處要削低、低地要填高，因此其對土地資源的破壞不僅僅是表層土壤，往往破壞至深層土壤，深者可達幾十米，水土流失形式表現(xiàn)為巖石、土壤、固體廢棄物的混合搬運。從這一點看，公路建設水土保持和其他一般性的人為水土流失是有區(qū)別的。公路建設水土流失應根據(jù)其自身的特點確定水土流失防治范圍[2]。
水土保持是防治水土流失，保持、改良與合理利用山區(qū)、丘陵區(qū)和風沙區(qū)水土資源，維護和提高土地生產(chǎn)力，以利于充分發(fā)揮水土資源的經(jīng)濟效益和社會效益，建立良好生態(tài)環(huán)境的綜合性科學技術(shù)。而公路建設項目水土保持則是在公路施工過程中公路主體工程、取棄土場、臨時工程等范圍內(nèi)預防和治理水土流失的綜合性技術(shù)。公路建設工程量大，引起的水土流失也較為嚴重，這不僅影響公路自身的安全運行和周邊環(huán)境、沿線城鎮(zhèn)、村莊、農(nóng)田及公共設施，而且會影響水土資源和生態(tài)環(huán)境。公路建設水土保持主要是在工程措施和生物措施等方面把水土保持和公路建設充分考慮進來，處理好局部治理和全線治理、單向治理措施和綜合治理措施的關(guān)系，相互協(xié)調(diào)，使施工及運營過程中造成的水土流失減小到最低限度，從而保證工程建設的順利進行，促進項目區(qū)的社會、經(jīng)濟和環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一發(fā)展。它涉及公路防護工程、綠化工程、土地復墾、排水工程、固沙工程等多種水土保持技術(shù)，是一門與土壤、地質(zhì)、生態(tài)、環(huán)保、土地復墾等多學科密切相關(guān)的交叉學科。因此公路建設水土保持總體上看是環(huán)境恢復和整治問題，它屬于公路建設與區(qū)域環(huán)境保護和水土保持的交叉范疇[3]。
工程概況
全線采用四車道高速公路標準，計算行車速度100公里/小時，路基寬度26米；中間帶3.5m(含左側(cè)路緣帶和中央分隔帶)；行車道2×(2×3.75m)；硬路肩2×3.0m(含右側(cè)路緣帶)；土路肩2×0.75m。全線采用全封閉、全立交，同時設有相應的安全設施、通訊和服務設施。
本項目全長136.1公里，全線共設互通式立交7座，分離式立交33座，特大橋1座，大橋17座，中橋24座，小橋56座，通道149座，涵洞125道。主體工程共征用土地839.88km2，臨時占地142.87km2，取棄土場(共26處)占地42.05km2。全線共動用土石2496.1萬方，其中填方1502.3萬方(其中：填土方1268.7萬方，填筑砂礫169.2方，填筑石渣64.4萬方)，挖方993，8萬方，總借方353.7萬方，總棄方72.5萬方，(全部為石方)。本工程概算總額為28.07億元。
高速公路水土流失防治措施
水土流失防治分區(qū)
公路建設水土保持根據(jù)其工程特點采取分區(qū)分期防治，工程建設前期水土保持以工程措施為主，因地制宜，輔以生物措施相結(jié)合，快速有效地遏制水土流失，后期主要以植物措施為主，防止水土流失，改善生態(tài)環(huán)境。公路建設水土流失可分為三個區(qū)域，分別為：主體工程防治區(qū)、取土場防治區(qū)、棄土場防治區(qū)。
1.主體工程防治區(qū)。公路沿線征地范圍劃為主體工程防治區(qū)，該區(qū)域主要根據(jù)挖方、填方情況采取護坡工程、排水工程和植物綠化美化工程，保護路基路面穩(wěn)定，排除路面水，保證路面行車安全，美化公路運行環(huán)境。丹莊高速公路主體工程防治區(qū)面積為982.75公頃。
2.取土場防治區(qū)。根據(jù)取土場所處的地理位置及地形條件，采取植物防護與工程防護，防治水土流失。丹莊高速公路取土場防治區(qū)面積為29.55公頃。
3棄土場防治區(qū)。該區(qū)采取工程防護及植物防護等水土保持措施，防止棄渣下泄，穩(wěn)定堆砌棄渣形成的邊坡，防止水土流失對河道及農(nóng)田的影響。丹莊高速公路棄土場防治區(qū)面積為12.53公頃。
水土流失防治措施
水土流失防治措施包括公路主體工程、取土場、棄土場以及臨時工程等項目，主要是通過植物措施和工程措施，使公路建設引起的水土流失減小到最低限度，使經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益相統(tǒng)一。
高速公路主體工程水土保持措施主要包括路基排水、路基防護、公路綠化美化工程以及軟基處理等。
路基路面排水
路基設置完善的排水設施，以排除路基、路面范圍內(nèi)的地表水和地下水，保證路基和路面的穩(wěn)定，防止路面積水影響行車安全。同時達到排水通暢，既避免沖刷，又不致造成淤積，減少新的水土流失。本方案設計中采用邊溝、截水溝、排水溝、泄水槽、急流槽等設施。挖方路段及高度小于邊溝深度的填方路段均設置邊溝。
路基防護
路塹邊坡應是本項目水土保持方案的重點治理對象�？紤]到水土保持及工程穩(wěn)定性的要求，丹莊高速公路采用的挖方邊坡坡率相對較緩，對土質(zhì)挖方邊坡采用1:1.75。全線路塹邊坡均采用了相應的防護措施，對土質(zhì)邊坡主要采用邊坡植草的植物防護措施，對石質(zhì)邊坡采用在其坡腳處設置2m高的漿砌片石擋土墻的工程防護措施，并用混凝土預制塊鑲面[4]。
路堤邊坡防護:考慮到水土保持及工程穩(wěn)定性的要求，丹莊高速公路采用的填方邊坡坡率相對較緩，全線填方邊坡坡率均采用1:1.75。邊坡坡面采取漿砌片石護坡、襯砌拱形骨架護坡等工程措施，同時配合植草和種植小灌木等植物措施進行坡面綜合治理。拱形骨架植草防護適用于路線跨越鐵路、國省干線公路、互通立交匝道的主線橋梁兩端。因地形限制或與其它建筑物相干擾，必須收縮坡腳時設置漿砌片石擋土墻。
設置碎落臺及護坡道:本項目在橫斷面設計中考慮的具體水土保持措施為，在填方路段坡腳處均設2m寬護坡道，對于填土較高的路段，每8m設置平臺一道；在挖方路段邊溝外均設置2m寬碎落臺，對于挖方較高路段，每sm設置平臺一道，并在平臺外側(cè)設置平臺擋土墻；當?shù)孛孀匀粰M坡大于1:5(包括縱斷面方向)時，路堤基底應挖臺階。
拋石擠淤及浸水路堤防護:由于受上游水庫泄洪和沿線河流的影響，全線30km路段處于淹沒區(qū)。對于跨越水塘、沿河路段和處于淹沒區(qū)的路基，設計上采用浸水路堤形式，即在路基淹沒高度范圍內(nèi)邊坡砌筑漿砌片石，防護高度高于設計水位0.5m以上。對于路基占壓的水塘、溝渠等采用拋石擠淤。
植被保持水土的有效性研究
植被是防止水土流失的積極因素，破壞地表植被，必將導致水土流失的進一步加強。植被覆蓋層減小了雨滴對地面的打擊，并由于增加地面糙率而減小了流速，氣流或者水流的作用力被分散在覆蓋物之間，地表的覆蓋因素完全承受了原來作用于地表土粒上的力，并且植被覆蓋物腐爛后可以增加土壤中有機質(zhì)的含量，進一步改善了土壤的理化性質(zhì)。
植被控制水土流失的效益是明顯的，但是由于植被生長發(fā)育等狀況的不同以及人為等因素的不同影響，不同植被的冠層、地表層以及地下根系分布層等都出現(xiàn)較大差異，因此其水土保持效益也就有所不同。
經(jīng)過長期的研究，研究人員對于植被保持水土的作用有了比較系統(tǒng)的認識。隨著研究逐步深入，特別是土壤侵蝕預報研究的發(fā)展，研究人員將逐步傾向于對植被保持水土有效性的機理研究，用定量的語言描述植被保持水土的有效性。隨著植被在生態(tài)環(huán)境恢復與建設中的地位和作用日益突出，進一步加強植被生態(tài)功能，特別是水土保持功能的定量化研究，對于水土保持措施的有效實施具有重要意義。
結(jié)語
公路建設中的水土保持方案設計是我國可持續(xù)發(fā)展目標實施的一個重要組成部分，但這項工作在我國開展較晚，水土保持對于公路設計者來說還是比較陌生的概念。本論文的研究只是拋磚引玉，隨著公路建設中水土保持工作的深入開展，對于公路建設中的水土流失預測將更為細化、量化，對方案的設計將更具指導意義。在土壤侵蝕量影響因子量化研究不斷發(fā)展的基礎上，公路設計者將對水土保持措施進行量化比較，提出更為有效的、便于操作的、經(jīng)濟合理的水土保持措施。
