S7公路建设中水土保持措施的研究

◎ 尤丽红 上海川河水利规划设计有限公司

水是生命之源，土是生存之本，水土资源是人类赖以生存和发展的基本物质条件，是经济社会发展的基础性自然资源和战略性经济资源；在工程建设过程中人们对生态环境越来越重视。S7公路为全封闭高速公路，包括主线高架部分即地面辅道两大部分，主线高架道路的雨水径流以及地面辅路部分的路基填筑及路堑开挖是造成周边环境水土流失的主要原因；本文通过S7公路建设中水土保持措施的研究，提出在城市高速公路建设中水土保持的工作建议。

1.S7公路建设概况

S7公路位于上海市宝山区和嘉定区，横跨宝山区的罗店镇，跨越练祁河后进入嘉定区，经嘉定区徐行镇，终点至宝钱公路，道路起点（月罗公路）坐标为东经 121°32′85.71″，北纬 31°39′91.02″，终点（宝钱公路）坐标为东经 121°31′08.53″，北纬 31°45′10.16″。地处北亚热带南缘东亚季风盛行的滨海地带，属海洋性气候，四季分明，降水充沛，光照较足，温度适中，具有冬暖夏凉特点。根据历史资料统计，年平均降雨量约为1077.6mm～1098.9mm，全面平均降雨天数为90d～130d。工程呈南北走向，地势较为平坦，练祁河附近和嘉盛路两侧受道路施工影响局部较高，陆上钻探及静探孔标高一般在3.26～5.42m之间；项目区内部原为耕地、林地及园地等。工程涉及区域植被茂密，降雨量丰沛，开挖扰动后易造成水土流失。

2.S7公路建设引起的水土流失原因分析

2.1 高架道路雨水径流造成的水土流失

由于工程现场的植被会因为施工的原因造成破坏，因此打破了原地表土与植被的平衡关系，从而降低了表层土体的抗侵蚀能力；高架道路区域雨水径流汇集后，若直落地表将会对地表造成大面积冲刷，形成面蚀；若由落水管收集后沿高架立柱引流至地表沿路堤排入周边河道，若雨期时间较长，路堤坡面径流较集中时，侵蚀强度将会加强，极易形成沟蚀；因此高架道路雨水径流会造成一定的水土流失。

2.2 土石方开挖施工造成的水土流失

首先，S7公路建设中的立交、桥梁、挡土墙等结构基础施工时均需要土方开挖，路基施工中也涉及到了部分土方开挖，土方开挖必然会形成新的裸露的边坡，并且在施工期，修整施工便道等也会造成土体裸露；这些裸露的土体极易形成雨水溅蚀，当雨水汇集后形成径流后，重力侵蚀及水力冲刷是造成这些开挖面水土流失的主要原因。其次公路建设工程往往土方开挖巨大，S7公路土石方总开挖量约为36.524万m3，部分开挖土石方在开挖后不能及时利用回填将形成的大量岩石土体等废弃物，这些堆弃物在运输余弃过程中会形成一定的水土流失。

2.3 路基等填筑施工造成的水土流失

公路建设过程中土石方回填量较大，S7公路土石方回填量约为47.25万m3，大量的回填土石方在回填过程中会堆置在临时堆土场区，从而造成水土流失。路基填筑过程中若土方碾压不实，造成土质松散，在降雨中除了经受雨水溅蚀之外还会经受汇流的路基表面水冲刷，从而形成面蚀，造成水土流失。

3.水土流失危害

3.1 对沿线水环境造成影响

由于工程施工造成的弃土或者裸露土方在雨水冲刷中的泥沙会随水流排入周边河道，将会造成沿线河道水体悬浮物的增加，从而是河道水体浑浊不清，若为饮用水源将会有一定的影响。S7公路工程还包括13座桥梁及桥梁上下游30m的护岸工程，在桥梁及护岸工程施工中的施工围堰填筑及清理围堰时都将对下游河道产生一定不良影响。

3.2 造成周边河道的淤积

由于工程建设过程中开挖回填及碾压施工，造成裸露坡面增加，在降雨过程中以及人为原因做用下将会产生大量的泥沙，泥沙将会伴随着水流汇入河道，在流速较小的河床及港湾处淤积沉淀，因此水土流失会造成河道水体含沙量增加，河床淤积等。

3.3 使土地生产力下降

S7公路沿线占地主要为耕地、林地及园地等；这些土地均为较肥沃的土体，在工程施工过程中开挖回填及碾压施工后将会使肥沃的土壤被冲走，必然造成土地生产力的下降甚至完全丧失。

4.S7公路建设水土保持防治措施

本工程按照工程措施、植物措施、临时措施合理配置、统筹兼顾，形成综合防护体系的原则下进行防治措施布设。

4.1 设计方案中布设的防治措施

为了防止高架道路雨水径流造成的水土流失，本次工程设计，基于海绵城市-低影响开发雨水系统的设计理念，根据上海市海绵城市建设的要求，结合道路总体、路幅、路面、排水、绿化及景观设计方案，充分考虑当地特点，开展低影响开发雨水系统设计。

S7高架桥面雨水通过雨水立管至分隔带设置的消能井，漫流进入高架桥两侧的下凹式绿化带，下凹式绿化带通过地形处理设置挡水堰调蓄部分雨水，蓄水饱和后雨水向外侧溢流排入道路两侧新建排水沟然后排入周边规划河道。

4.1.1 排水防涝标准

雨水设计按照上海市雨量公式计算。

暴雨强度公式

式中：

q—设计暴雨强度（L/s·hm2）

表1 上海市年径流总量控制率与海绵城市设计降雨量的关系

p—设计暴雨重现期（年），高架、立交P＝10年，地面道路P=3年

t—降雨历时(min)，t=t1+t2

式中：

Q—雨水设计流量（L/s）

q—设计暴雨强度（L/s·hm2）

ψ—地面综合径流系数，视地面的不透水层覆盖情况而定，高架桥面取0.9，绿化取0.15，一般道路地区综合径流系数取0.5。

F—汇水面积（hm2）

4.1.2 年径流总量控制率

根据《上海市海绵城市建设技术导则（试行）》，年径流总量控制率考虑区域现状和相关规划、开发强度与建设情况等因素后确定，取值范围应为75%～80%。

本工程年径流总量控制率不小于80%。

4.1.3 排水方式

左半幅高架桥面雨水汇集后经雨水立管至桥下消能井，消能井溢流雨水漫流进入左侧下凹式绿化带，待绿化带土层饱和后水位上升，至水位高于下凹式绿地左侧壁后，溢流进入道路左侧的排水边沟，排入河道。右半幅高架下凹绿地设计同左半幅。

4.1.4 消能井

高架桥下消能井采用φ700砖砌检查井，雨水井盖采用溢流井盖，检查井底铺500mm碎石，用于消能。

4.1.5 下凹式绿地

下凹式绿地设计为不对称形式，靠近高架侧侧壁高于远离高架侧侧壁；每延米下凹式绿地蓄水量不小于0.46m3。

4.1.6 地形挡水堰

下凹式绿地每隔一定距离，利用地形设置挡水堰，以保证下凹式绿地的蓄水高度。挡水堰的高度、设置间距根据不同的道路纵坡、不同的下凹式绿地蓄水高度设置。

4.1.7 道路排水边沟

道路排水边沟为下凹式绿地超量雨水溢流排水设施，依据地面纵坡，分段就近排入河道，排水边沟位于道路两侧禁入栅内侧。

4.2 工程施工过程中采取的防治措施

工程施工过程中采取的防治措施包括：第一做好表土剥离工作。第二修建完善路基排水系统，如修建排水明沟、集水井等；第三在坡面开挖过程中做好坡面防护工作，如采用密目苫盖等措施保护；第四临时堆土区域布设苫盖拦挡及完善的排水设施；第五对工程占地范围内非硬质区域做好绿化恢复。

5.结论

综上所述，通过S7公路水土保持措施研究分析，对城市高速公路建设的水土保持工作的建议如下：首先在道路设计阶段要尽可能的采用海绵城市相关理论内容优化设计方案，从而可以减少后期工程使用阶段水土流失的发生量。其次在道路施工前期做好表土剥离工作，在过程中做好临时排水工作及开挖坡面的防护和临时堆土区的防护工作。