高速公路水土流失防治及生态修复保护研究

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摘要：水土流失是高速公路建设带来的突出生态问题之一，是一种典型的人为加速土壤侵蚀过程。国内高速公路的建设过程中，高填深挖路段再加上大规模的开山采石、取土以及大量弃土、弃渣都会对沿线周边环境造成严重破坏，道路的施工对沿线原有植被和局部土壤结构的破坏加剧了沿线的水土流失，寻求公路建设与生态环境的协调发展已成为项目建设水土保持领域亟待解决的课题。本文结合国内高速公路水土保持的发展现状，从水土流失特点、水土保持预防与措施布局等方面入手，对高速公路水土保持生态修复与保护提出一些有益的探索和研究。

关键词：高速公路水土保持生态修复研究

中图分类号：S157.1 文献标识码：A

我国高速公路经过多年的持续快速发展，使公路基础设施总体水平实现了历史性跨越。高速公路建设不仅大大改善了城乡交通条件，而且带动了周边产业的发展，加快了社会经济的发展。由于高速公路的走向不仅要兼顾社会、经济、政治、军事和生态环境等方面的需要，而且它的平纵线形还要满足车辆安全高速行驶的要求，这就不可避免地会出现一些高填深挖路段，再加上大规模的开山采石、取土以及大量弃土、弃渣都会对沿线周边环境造成严重破坏，进而加剧了人为水土流失的发生和发展，这些不仅影响高速公路的运行安全和美观，而且还涉及到公路周边地区生态环境的恢复与区域经济的建设。要防治高速公路建设的水土流失必须根据工程的特点，在建设之初预见到工程建设可能引发的生态环境问题，在工程设计施工中采取有效措施加以预防，避免高速公路沿线生态环境遭受破坏，维护区域生态平衡 。

1 我国高速公路发展现状

我国的高速公路发展比西方发达国家晚近半个世纪的时间，从80年代末开始起步，经历了80年代末至1997年的起步建设阶段和1998年至今的快速发展阶段。1988年上海至嘉定高速公路建成通车，结束了我国大陆没有高速公路的历史；1990年，被誉为“神州第一路”的沈大高速公路全线建成通车，标志着我国高速公路发展进入了一个新的时代；1993年京津塘高速公路的建成，使我国拥有了第一条利用世界银行贷款建设的、跨省市的高速公路；从1998年至今，高速公路建设进入了快速发展时期，年均通车里程超过4000公里，年均完成投资1400亿元。

随着京沪、京沈、京石太、沪宁合、沪杭甬等一批长距离、跨省区的高速公路相继贯通，我国主要公路运输通道交通紧张状况得到明显缓解，长期存在的运输能力紧张状况得到明显改善。高速公路的快速发展，大大缩短了省际之间、重要城市之间的时空距离，加快了区域间人员、商品、技术、信息的交流速度，有效降低了生产运输成本，在更大空间上实现了资源有效配置，拓展了市场，对提高企业竞争力、促进国民经济发展和社会进步都起到了重要的作用。

2高速公路建设水土保持特点

高速公路建设作为线性工程，对地面扰动的类型多样：山体开挖、削坡、沟道架桥、高挖低填等。建设中的弃土、弃石、弃渣数量大、战线长，虽然动用的土石方数量较大，总体上要求尽量挖填平衡，但由于地形地貌、河流沟谷跨越等原因，局部地段的弃方不便运到回填处，如在高陡山区和峡谷修路，有些是就地排弃，因此，设计中考虑的拦挡工程较多，需保护的固体废弃物数量大，施工里程长。

由于高速公路建设是线性项目，对地面的扰动特点表现为多种形式，所以整个施工过程中对水资源和土地资源的破坏是多方面的。公路施工整个过程中开挖山体、削坡、修隧道、架桥，其对土地资源的破坏不仅是表层土壤，往往破坏至深层土壤，深者可达几十米，水土流失形式表现为岩石、土壤、固体废弃物的混合搬运。因此，高速公路建设水土保持和其他一般性的人为水土流失是有较大差别的，应根据其自身的特点确定水土流失防治范围。从水土保持的角度要求，在弃渣排放之前应修建拦挡、防护工程，控制建设中的水土流失，公路投入运行后，水土流失呈相对稳定状态。高速公路建设项目的水土保持设施必须与主体工程同步实施，有些水土保持设施需先于主体工程之前完成，才能起到保持水土的作用。

目前修建高速公路、高等级公路，对自身的安全要求一般都较高，其安全要求标准如公路护坡、排水、防洪等在主体工程设计中大多做了充分考虑，只作论证复核即可，在此基础上可根据建设项目的具体内容合理进行水土流失防治布局及体系建设。

3 总体布局理念

根据高速公路工程水土流失的特点，项目建设区水土流失防治将工程措施与植物措施、临时措施相结合，做到“点、线、面”结合，形成完整的防护体系。根据不同施工区的特点，建立分区防治措施体系，在弃渣场、施工场地等“点”状位置，以护坡、排水等工程为主；在公路沿线等“线”状位置，以护坡工程措施为主，绿化措施为辅；在整个施工区“面”上，土地整治和绿化工程相结合，合理利用水土资源，改善生态环境。

4 水土保持生态恢复与保护

4.1水土流失预防措施

高速公路项目一般线路长、工程点多，且工程在一定宽度内呈带状、点状分布，并穿越众多河流、道路，地面扰动类型多，工程量大，但工期相对较短，施工过程中开挖、回填方量大，废弃土、石、渣量较多，人为水土流失主要集中在施工期间，因此，必须采取有效的预防措施，控制人为水土流失。

（1）进一步优化主体工程设计

对线路方案进一步优化设计，提出规范施工的要求，采取行之有效的水土流失预防和治理措施，避免大量弃土、石、渣乱堆乱放，减少土石方开挖量，尽量避免或减少土方开挖等破坏生态环境，保护主体工程的安全运行。

（2）规范施工

①工程建设中尽量做到挖填平衡，施工过程中应边开挖、边回填、边碾压、边采取护坡防护措施。

②尽量缩短施工周期，减少疏松地面的时间，合理安排施工时间，避开雨季和汛期。

③弃土、弃渣的堆放，要先建设拦挡墙（坝）及排水设施，后堆放弃渣，布置植物措施。

④山丘区施工要控制爆破药量，减少边坡弃土、石、渣。对开挖边坡、回填边坡的防护工程，应在达到设计稳定边坡后迅速采取防护工程，同时做好坡面、坡脚排水系统，施工一段、保护一段。

⑤在跨越河流水系、渠道时应先将排水措施和拦挡措施布设好，工程结束后应及时恢复原排水设施，并尽量安排在枯水期施工。

4.2施工期临时防护措施

高速公路在施工期间，由于路基挖填方工程量大，施工周期长，路堤、路堑、桥梁基础及隧道门洞等单项工程，在施工期间其面遇到强降雨，受到雨水的击溅、径流的冲蚀，容易产生水土流失，影响工程的安全和施工进度。为此，施工期间应采取必要的水土保持临时防护措施。根据高速公路项目的特点，可采取在路基两侧开挖临时排水沟，排水沟采用梯形或矩形断面，沟壁夯实，结合地形在排水沟出口处设沉沙池，水流经沉沙池沉淀后排向附近的自然沟道，在雨季对路堤坡面用防水雨布覆盖。同时，在桥梁、隧道与路基联结端的坡面设临时挡渣墙，挡渣墙可用袋装石渣或块石堆砌而成。

此外，对于有水流过的“水桥”来说，桥墩基础开挖的土石方集中堆放在岸边较高的位置，对水下桥墩基础开挖的土石方用船集中运到岸边，再转运到洪水冲不到的岸边高地集中堆放，采取覆盖防雨布等临时保护措施，桥墩基础浇筑完后用作回填用料；对于桥下无水流过的“旱桥”来说，桥墩基础开挖的土石方集中堆放，周边采用袋装石渣作临时拦挡，待桥墩基础浇筑完工后用以回填，剩余部分集中运至附近弃渣场堆放，或用于附近低洼地的平整。

4.3工程措施

4.3.1弃渣场

弃渣场规划应根据地形地质条件、主体工程布置及施工总布置，就近分段合理布置渣场，缩短出渣运距，降低工程造价，减少施工干扰。同时，结合主体工程施工，充分利用开挖的土石方，总体上要求挖填平衡，减少工程弃渣量。限于地形条件，在河流附近弃渣场应以不挤占河道、影响行洪安全为原则，根据弃渣类型、渣量等选定弃渣场地。

每个渣场应采取各自独立的防护工程，各渣场采用挡渣墙、排水设施、堆渣体削坡开级等工程措施及植物措施，以确保渣场的稳定，减少水土流失，避免对渣场下游造成危害。根据各渣场容量、堆渣高度、可能对周边环境造成的危害、经济合理和安全可靠的原则，分别确定各渣场的建筑等级，从而确定建筑物的洪水标准和整体稳定要求。

山区高速公路沿线地形变化较大，受实际地形条件限制，各弃渣场堆渣量亦变化较大。弃渣场以沟道堆渣方式为主，受地形条件限制，各渣场堆渣高度变化较大。在堆渣之前，对各渣场表层熟土进行剥离，剥离厚度20~30cm，根据施工进度分期进行，剥离的熟土堆放在渣场内较高的一角，表面夯实加以防护，在雨季应覆盖防水编织布。为确保渣体稳定，在施工过程中需严格控制堆渣程序，渣面每上升2～3m，用拖拉机平整渣面，并碾压3～4遍。

堆渣体的边坡角度直接关系到渣体边坡的稳定及水土流失的防治。宜充分利用渣料的自身稳定性能来维持渣体稳定，确定合理的堆渣坡度。挡渣墙顶设置马道，在渣体堆积完成后，渣面整治并布设植物措施进行防护。

4.3.2施工道路

项目施工及保通便道分布于公路主线各段，可根据各条道路的不同情况分别布置相应的工程措施和植物措施，达到控制水土流失、保护道路通畅、改善环境条件和安全运输的目的。主体工程设计时，宜充分利用已有交通道路，对现有道路进行扩建，以满足施工要求。对部分路段确需新修施工便道，应尽量结合地形地貌，保持挖填平衡。为了防止地表径流冲刷对施工便道产生破坏，减轻施工便道开挖形成边坡的水土流失，拟在施工便道高边坡侧修建截排水沟，水流排向附近自然沟道。排水沟与施工道路施工同步进行。

4.3.3施工场地

施工场地平整前应先剥离20~30cm的表层熟土，暂时存放在各自场边，夯实堆积边坡，表面撒些草籽以防止养分流失，在雨季应覆盖防水编织布，待施工结束后用于表层覆土。每个施工场地周边开挖排水沟，沟壁夯实。在排水沟出口处设沉沙池，水流经沉沙池沉淀后排向附近的自然沟道。排水沟与施工场地平整同时进行。施工结束后，对预制厂等设施场地产生的硬化层进行清除，清除的硬化层用于回填附近施工便道或运至附近弃渣场堆放，对清除后的施工场地进行土地整治并恢复植被。

4.4植物措施

在道路路基、边坡防护和排水工程完备的基础上，根据水土保持方案总体布局，结合公路沿线地形、地质条件和施工特点，按照各个路段的不同情况布设植物防护措施。植被覆盖层有效的减小了雨滴对地面的冲蚀，并增加地面糙率而减小了流速，气流结合水流的作用力被分散在覆盖物之间，同时植被覆盖物腐烂后可以增加土壤中有机质的含量，进一步改善了土壤的理化性质。随着植被在生态环境恢复与建设中的地位和作用日益突出，进一步增强植物措施的生态功能，特别是水土保持功能的定量化分析，对于水土流失的防治具有重要意义。

植物措施设置应根据每个绿化单体本身的立地条件、功能要求以及周围环境状况，因地制宜地进行绿化布局。同时，根据不同的地域环境及植物的生态学和生物学习性，适地适树地选择树种，特别要重视应用适应能力强、生长速度快的乡土树种及经过当地长期驯育的优良树种。通过多种绿化手段，协调、弥补和美化道路建造时对环境的破坏和不利影响，使高速公路巧妙地与大自然融合，提高沿线环境的生态景观质量，维护生态平衡。

植物措施总体构图以植物生态学理论为依据，模拟自然植物群落结构，配置千姿百态、变幻无穷的景观，部分路段和部位亦可采用规则或抽象式的布置手法，使统一中有变化，丰富多彩。按照“适地适树、适地适草”的原则，兼顾防护和绿化美化的要求，结合立地条件及植被特点，根据成活率和适应性的综合分析，选择当地适应性强、树形立直、冠形优美、枝叶茂密、生长迅速的优良乡土树种，使高速公路沿线尽快恢复植被，达到防治水土流失和改善生态环境的目的。

5 结语

尽管在高速公路选线时已采取多种避让措施以减少工程建设对原有生态环境的影响，然而由于高速公路工程量大、线型指标要求高，其建设过程中仍不可避免会对沿线生态环境造成破坏，致使3～5年甚至更长时间内都难以恢复。为保护高速公路沿线生态环境，促进当地社会、经济和环境的可持续发展，本文针对国内高速公路建设过程中高填深挖路段以及大规模的开山采石、取弃土等对沿线周边环境带来的影响进行分析，剖析高速公路施工对沿线原有植被和局部土壤结构破坏所产生的水土流失危害，从水土流失特点、水土保持预防与措施布局等方面入手，致力于维护公路建设与生态环境的协调发展，使高速公路沿线生态环境及经济社会得到可持续发展。

参考文献：

【1】《高速公路边坡生态防护技术分析进展与思考》［J］．（谭少华，汪益敏．水土保持分析，2004（3））。

【2】《高速公路建设中侵蚀环境及水土流失特征的分析》［J］.（史东梅，水土保持学报，2006（2））。

【3】《地铁建设项目水土流失特点及水土流失防治初探》（余姝萍、刘燕东、王泽林，“甘肃水利水电技术”，2011年第04期）。

【4】《高速公路建设水土流失与水土保持研究》（明道贵，《河北工业大学》，2006年）。

【5】《浅谈高速公路建设中的水土保持工作》（傅红阳，“浙江交通科技”2001年第01期）。

（作者简介：巩琼，女，1981.8，工程师，从事专业：水土保持，

郭英卓，男，1968.10，教授级高级工程师，从事专业：环评、水土保持）