摘要：本文以广东省某高速公路已有弃渣场水土保持设计为例，阐述了高速公路已有弃渣场水土保持总体设计布局。并结合高速公路已有弃渣场地形地貌、弃渣方式及弃土量，对高速公路已有弃渣场水土保持方案设计及实施路径进行了简单的分析，以期为高速公路已有弃渣场水土保持方案优势的充分发挥提供有效的借鉴。
关键词：高速公路；弃渣场；水土保持设计
前言
在高速公路建设项目施工过程中，需要运用大量的土石方材料，而由于高速公路建设线路较长。再加上地势、运输距离等因素的影响，极易产生较大数量的弃渣。为便于施工、避免随意弃渣情况，部分高速公路建设项目在附属模块设置了弃渣场。弃渣场水土保持效果对弃渣场的施工规范程度具有较大的影响。因此，对已经完成整治的弃渣场设计经验适当分析非常必要。
1.高速公路已有弃渣场概述
广乐高速公路包括坪石至樟市段、樟市至花东段两部分，其中坪石至樟市段水土保持方案报告书已编制完成。且编制完成的方案经广东省水利厅审批后同意施工；而广乐高速公路樟市至花东段顺接坪石至樟市段终点需经过英德、清远市清城区、广州市花都区等区域，与机场高速北延线直接相连。广乐高速公路樟市至花东段全长为139.819km，为双向六车道，设计行车速度120.0km/h。该高速公路工程内部共设有桥梁、隧道、互通立交数量分别为82座、9座。14座，工程桥隧比29.55%。项目预计施工工期为2010年1月至2013年12月，工期48个月。2008年01月，受建设单位广东省高速公路有限公司委托，招商局重庆交通科研设计研究院有限公司和中交第一公路勘察设计研究院有限公司联合承担本工程的可行性研究工作，并完成了可行性研究报告。
2.高速公路已有弃渣场水土保持总体设计布局及工程量
该高速公路已有弃渣场水土保持设计主要包括截排水工程、拦挡工程、护坡工程、土地整治工程几个模块。其中截排水工程，主要是在该高速公路路基填方边坡坡脚位置，或者取土场区域，合理布置；拦挡工程主要包括临时导流、表土临时拦挡和临时排水等模块；而护坡工程，则是在该高速公路路基填方边坡护坡，或者该高速公路取土场进行边坡开挖；土地整治工程主要是在施工结束后，以取土场、弃渣场为重点，进行土地整治。并在路基边坡、服务管理区、取土场、弃渣场和施工便道等区域，综合采用喷播植草防护、栽植乔灌木、撒播草籽等方式，进行植物措施设置。
该高速公路已有弃渣场水土保持主要工程量包括工程措施量、植物措施量、临时工程量三个模块。其中工程措施量包括挖土方（98978.0 m3）、C20混凝土预制块（670.00 m3）、土地整治（259.63hm2）、浆砌石方挡土墙（15743.00 m3）、水泥砂浆抹面（152506.00 m3）、浆砌石方护坡（57466.00m3），砂砾石（2511.00 m3）等几个模块；而植物措施量除546354.0个40cm×40cm穴状整地以外，还包括546354.0个30cm×30cm穴状整地及近二十万株黎蒴栲、紫穗槐、金合欢栽植作业。同时还需要进行近万株枫香、马占相思、常春藤、爬山虎栽植作业。整体草籽撒播量及面积分别为87772m2、221.5 hm2。临时措施工程量包括编织袋土（25682 m3）、临时排水挖土（22455m3）、临时覆盖彩条布（6300 m2）、水泥砂浆抹面（181020 m3）。
3.高速公路已有弃渣场水土保持方案设计及实施
3.1弃渣场水土保持防治目标
由于该高速公路将弃渣看做一个整体，该高速公路弃渣场水土保持设计目标主要为扰动土地整治率98%；水土流失总治理度97%；土壤流失控制比1.0拦渣率90%；林草植被恢复率99%；林草覆盖率30%。
3.2弃渣场水土保持方案设计及实施
依据上述计算结果，可得出该弃渣场地基承载力整体偏低，且边坡陡峭程度较大。因此，在该弃渣场削坡设计过程中，设计人员可采用坡脚支挡与削坡相结合的措施。即在该弃渣场边坡坡脚设置一4.4m高的重力式挡土墙支挡。随后在该边坡每间隔10-20m位置设置一宽1.9m的平台。其中首级边坡平台需要以支挡墙顶部为起始点，依据1/1.75的坡率，进行削坡处理；而次级边坡或后续边坡可依据1/1.15的坡率，进行削坡处理。在最后一级削坡处理后，可将部分削坡土方用于支挡墙墙背回填施工。其余土方则可均匀堆积在弃渣场坡顶位置，利用压土机碾压密实后，进行植被保护措施，以达到水土保持的目的。
一般来说，对于需要恢复林地的弃渣场，设计人员可采用针阔混交林与草籽撒播结合的方式，行间混交株距为2.1m。其中针叶树种可采用常见经济树种马尾松、圆柏，阔叶树种可选用本地树种枫香、木荷等。每公顷种植马尾松、木荷等针阔混交树木1668株，单位面积定制1668株，均采用一年生一级根苗。在植株种植方式、规格及要求确定之后，相关人员可选择规格为0.59m*0.59m*0.59m的穴状整地方式，在浇足底水的基础上，栽植适量根苗，并填土踏实。同时在树木栽植期间，向空隙地区均匀撒禾本科多年生狗牙根草籽，以保证地表植被在短时间内恢复（图1）。
图1 某高速公路弃渣场植被种植
其次，依据该弃渣场地质条件及弃渣组成成分，可以最不利条件下挡渣墙尺寸为依据，进行稳定性验算。在得出挡渣墙抗滑移系数、抗倾覆系数、合力偏心距及地基承载力后，确定该弃渣场支挡墙类型。
在具体计算过程中，由于该弃渣场前期勘测填土倾角为26.5°，渣体内摩擦角为31.9°，填土容重为18.9kN/m2，挡渣墙与填土间内摩擦角为17.7°，挡渣墙体容重为23.1kN/m2，挡渣墙摩擦系数及墙体内无附加荷载条件下地基承载力为201.0KPa。将上述数据代入稳定性计算公式，可得出结果如表1：
表1 某高速公路已有弃渣场挡渣墙稳定性计算结果
依据表1数据，结合《水土保持工程设计规范》GB51018-2014中5.7.5关于弃渣场挡渣墙基地抗滑稳定安全系数、抗倾覆系数的相关规定，高速公路弃渣场水土保持设计人员可以确定挡渣墙设计参数。同时依据上述数据，设计人员可选择俯斜式浆砌石重力式挡渣墙，整体挡渣墙背坡坡度为1/0.4，墙顶宽度在0.55m以上[3]。需要注意的是，在方案实施阶段，需清除挡渣墙基础范围内的杂草、树根、表面腐殖土、淤泥、风化严重演示，利用抗压强度在32MPa以上、厚度在16.0cm以上的片石。在敲除其尖锐突出部分后，平稳放置，分层错缝搭接砌筑。为保证挡渣墙稳定性，可在挡渣墙墙身位置采用M8.0水泥砂浆砌筑，而墙体外露部分则采用M12水泥砂浆勾缝。一般砌缝宽度需在3.5cm以上，上下层竖缝错开距离应在8.2cm以上。在水泥砂浆砌筑强度达到百分之七十以上时，可进行分层填筑夯实。并在沉降缝、伸缩缝位置，进行沥青麻絮的密实塞填。
最后，为降低雨水进入弃渣场对弃渣场造成的冲刷浸泡影响，该高速公路弃渣场水土保持设计人员可以选择弃渣顶、原地形结合位置设置截水沟。并在每级边坡坡面平台位置，进行平台排水沟的合理设置。同时设计人员可沿该高速公路弃渣场坡面，设置急流槽，以便在雨水量较大时引排至边坡顶部截水沟，以排除该高速公路废渣场坡面汇水量。其中在截水沟设计过程中，设计人员可依据《开发建设项目水土保持方案技术规范》（SL204-98）坡面清水洪峰流量计算公式，对该弃渣场最大洪峰流量进行计算。即：最大清水洪峰流量=0.278*径流系数*平均1h降雨强度*山坡集水面积。径流系数可采用该地区平均值0.51；平均1h降雨强度可采用20年一遇标准——62.60mm/h。依据上述公式，为确定截水沟具体面积，可采用梯形断面，以1/1000-3/1000为标准，内外坡度比均设置为1/1[4]。利用试验计算方式，假定该截水沟底宽一致，结合最大清水洪峰流量计算公式，可确定该截水沟最佳底宽值。需要注意的是，为保证施工效率，设计人员应控制截水沟底宽在0.51m以上。并采用24.9cm浆砌石护砌的方式，在截水沟下部设置8cm厚砂砾石垫层，保证截水沟运行稳定。
3.3高速公路弃渣场水土保持设计效益分析
通过上述设计方案实施效果，可得出该高速公路弃渣场水土保持设计具有生态、社会、经济三个方面效益。其中水土保持设计生态效益涉及了水圈生态效益，（改善地表径流状况）、土圈生态效益（改善土壤物理化学性质）、气圈生态效益（改善贴地层小气候）、生物圈生态效益（提高地面植物被覆程度）等几个方面，可以同步提高水源利用率、土壤保水保肥能力提高、大气湿度及物种多样性和群落的稳定性。
社会效益主要包括项目区水土流失控制效益增加、项目地区地段梯地面积增加、坡面排水能力增强等几个方面内容。通过工程实施，整体高速公路路段自然灾害抵御能力得到了有效的提升，有效的改善了生态环境。
经济效益主要包括直接经济效益、间接经济效益两个方面。其中直接经济效益主要指水土保持措施实施后，通过黎蒴栲、金合欢、枫香和马占相思混交乔木林及草本植株的种植，木材蓄积量、枝条和饲草产量得到了有效的提升；而间接经济效益则是通过水土保持方案设计的植物种的进一步加工获得的经济效益。如黎蒴栲是一种良好的造纸原料；金合欢可做建筑、家具、造纸用材等。
4.总结
综上所述，高速公路沿线地形地貌特殊，在改建、新建阶段会产生较大的填方工程量，会产生大量的废渣。而废渣的大量堆积，对高速公路沿线造成了较大的水土流失隐患。因此，高速公路废渣场水土保持设计人员应加强对自身工作职责的认识，根据沿线勘测数据，确定废渣场水土稳定性系数。随后结合原有废渣场地质性质，进行挡渣墙、边坡削坡形式的合理设计，保证高速公路沿线沟道行洪安全性。
参考文献：
[1]曹俊强. 32条试运行期高速公路的弃渣场调查与分析[J]. 山西水土保持科技，2015（4）：41-42.
[2]靳新红. 北京市山区高速公路弃渣场水土保持设计[J]. 中国水利，2016（12）：37-38.
[3]张仲. 黄土丘陵沟壑区弃渣场水土保持工程措施设计[J]. 公路交通科技（应用技术版），2018，14（9）：27-29.
[4]姜德文. 弃渣场的水土保持审查与管理[J]. 中国水土保持，2018（4）：4-7.
论文作者:王晓晖
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/17
标签：水土保持论文; 高速公路论文; 已有论文; 水沟论文; 工程论文; 废渣论文; 设计人员论文; 《基层建设》2019年第12期论文;