张承高速公路水土保持设计研究

来源:来源于网络发布时间:2009-06-22

  一、项目规模简介

  在建张承高速公路张家口至崇礼段位于冀西北山间盆地北部,区内山地、丘陵、河谷和盆地相间分布,排列有序。该项目按照四车道高速公路标准建设,全线路基计价土石方1782.9万方,弃土766.1万方,路基填筑借土356.7万方,路基占地7926.4亩,取土场占地672.8亩,弃土场占地766.1亩。

  二、项目区水土流失预测

  1.水土流失时段的划分

  水土流失预测时段分为公路建设施工期和运行期两个时段。建设施工期,由于路基开挖 、回填、取土及临时便道的修筑等原因,破坏了公路沿线原有的地貌和植被,扰动土壤表土结构,降低土体抗蚀能力,侵蚀加剧。路基开挖造成大量的废土弃于沟头、沟岔、山坡上或河道岸坡上,这些松散土石废料极易随洪水流失。公路运行期,因施工破坏而导致水土流失的各种因素,随着各项水土保持措施功能的日益完善而逐渐消失,水土流失量逐渐减少直至达到新的稳定状态,使得生态环境慢慢得到恢复、改善和平衡。因此,水土流失预测时段主要以公路建设施工期确定。该项工程总施工期为3.5年,水土流失预测时段也定为3.5年。

  2.项目区水土流失背景值及各区流失量

  根据路经张家口、崇礼的水土流失强度分级图,结合类比调查,由统计分析的各区平均土壤侵蚀模数乘以相应的征占土地面积,弃土场、取土场现状水土流失量按其占地面积乘以相应的土壤侵蚀模数计算出各区3.5年(同施工期长短)的正常水土流失量。其中塬间河川区线路、弃土场、取土场占地总面积为1352340m2,水土流失量为5097m3; 黄土塬区占地总面积为2005167m2,水土流失量为22677m3;清水河阶地区占地总面积为2097937m2,水土流失量为11862m3;全线在不建公路情况下的原地貌水土流失总量为39639m3。计算过程中流失土壤容重采用1.3t/m3。

  3.施工期水土流失预测

  根据水土流失预测,公路建设施工期间共破坏水土保持设施面积3370588m2,新增水土流失总量为877675m3,新增水土流失总量为不建公路情况下原地貌水土流失总量的22.14倍。导致水土流失加剧三大因素中(弃土场、取土场、线路)弃土、弃渣流失最多,占总流失量的97.8%,公路位于清水河南岸,乌拉哈达水库上游,大量的水土流失会使清水河中游河段河床淤积,侵占乌拉哈达水库库容;大洪水时很可能诱发泥流,不仅影响公路自身的安全营运、 周边环境、沿线城镇、农田及公共设施的安全,而且会影响水土资源和生态环境。因此,迅速采取有效的水土保持措施势在必行。

  三、水土流失防治措施

  张承高速水土保持体系按其特点分为公路建设区、弃土、弃石区及取土区。根据各区水土流失特点采取相应防治措施,从而形成一套完整的水土流失防治体系:

  1.公路建设区

  (1)路基、路面排水及路基防护。对张承高速设计施工图和实际施工情况的综合分析,路基路面排水和路基防护设计均符合我国公路设计有关规范要求。

  (2)深挖方土质路段,路堑坡面的坡率在1∶0.5~1∶0.75之间,对路堑坡面的裸露部分直接植树或植草难度较大,采用沿每一级路堑坡脚种植一排爬墙虎对坡面进行植物防护。

  (3)路区绿化布局采取点、线、面结合,乔、灌、草、花结合。

  2.弃土弃石区

  (1)沟头弃土场防护措施。沟头土场7座,在顶部靠近临空面坡肩以上3~5m处,围绕弃土场坡面修筑土埂,拦蓄坡面以上来水,坡面上采用浆砌片石排水沟,沟与沟之间采用植物防护设计,坡脚修筑浆砌片石挡渣墙,对弃土场顶面进行平整,覆盖耕作层,迅速复耕。

  (2)河道岸坡弃土场。这类弃土场6座,拟定设计方案前对各土场进行水文计算,凡是河道洪水影响土场坡脚的,坡脚作防护处理。在土场顶部靠近临空面坡肩处围绕弃土场临空坡面修筑土埂,拦蓄弃土场顶面来水,斜坡采用植物或综合护坡措施。边坡采用大平台形削坡开级型式,经抗滑稳定计算分析:凡土场高度在30m以内,设二级边坡,一级边坡1∶1.75,二级边坡1∶1.5;凡土场高度在50m以内,设四级边坡,一级边坡1∶2.25,二级坡1∶2.0,三级边坡1∶2.0,四级边坡1∶1.75;为防治坡顶雨水冲刷弃土坡面,在坡肩设置挡水土埂,并在弃土坡面设浆砌片石排水沟,改造弃土场顶面使之迅速转化为农田。

  3.取土区

  全线共设21个取土场,根据取土位置及地形条件分别治理如下:(1)农田挖取土抗取土后,因地区水资源短缺,将坑壁用浆砌片石护砌,坑底平整后用作蓄水池;(2)河边取土场取土后,坑底标高经水文计算仍在河道洪水位以上,土场坡脚不受河道洪水冲刷,将土场坡面削坡开级后在中间平台和排水沟内侧植爬山虎,将土场坡面平整后覆土造田;(3)切坡取土破坏了梯田、树木、草地等水土保持设施,并造成原来山坡变陡失稳,这类土场应综合防治,在坡顶设截流沟防止坡顶来水,将土场坡面削坡开级,在平台及排水沟内侧植爬山虎,平台外侧植两排紫穗槐,株距1m,土场四周山坡植刺槐。在土场中间平台和坡脚设排水沟使沟中水沿坡面浆砌片石急流槽排入坡脚排水沟。取土结束后平整场地实行造田复耕;(4)切岗取土场与切坡取土场防护排水措施相同,仅岗顶不设截流沟;(5)梁峁取土场4处,这类土场位于小山顶一般取土后将底面平整,覆盖壤土后迅速复耕,既便于耕作又满足水土保持要求,仅个别坡面按常规防护即可。

  四、水土保持工程效益分析

  (1)生态效益

  本方案实施后,共治理水土流失面积54554442m2,绿化面积735642m2,拦截弃渣469.2万方,做到泥沙就地拦截,使水土流失降到最低点,生态环境得到明显改善。

  (2)社会效益

  水土保持工程完工后,工程弃渣得到有效治理,开挖裸露面全部防护,部分植被得以恢复,边坡得到了稳定,可避免滑坡、崩塌、泥流的发生,减少水土流失的危害,减少弃渣侵占河道影响行洪的危害,减少入库泥沙量,有力地保障了公路、陇海铁路行车及周围农田、村庄居民的安全,对当地及周边经济社会的可持续发展具有积极意义。

  (3)经济效益

  方案的实施可使荒地取土场、弃土场全部复垦为耕地达867亩,减轻当地人多地少的矛盾,保护并合理利用宝贵的土地资源。平均每亩新造田价值按4000元计算,新增经济效益346.8万元。沿线新植经济林27091株,其经济效益在逐年递增。