黄土地区公路建设中弃土场的选址及与水土保持措施设计
本期期刊速读内容来自《科技创新与应用》杂志2021年第17期文章《黄土地区公路建设中弃土场的选址及与水土保持相结合的防治措施》，作者姚成文。
姚成文（1987-），男，本科，工程师，研究方向：道路设计。
黄土地区公路建设由于自然地质条件的独特性及其复杂性，造成公路建设地带水土流失严重，这就需要在公路建设项目设计阶段对水土流失问题进行综合考虑，以适应近年来新形势下的公路水土保持技术工作的要求。文章根据公路建设中弃土场水土流失的特点，从保护公路沿线生态环境，水土资源，减少水土流失的角度出发，着重介绍了公路建设中弃土场的选址及防治水土流失的各种工程防护措施。
正文
俗话说“要想富，先修路”，公路建设是促进当地经济快速发展的重要举措之一。但是，由于公路是带状工程，其“逢山开路，见沟架桥”的填挖特性决定了公路建设会对项目所在地区的地形、地貌及生态产生巨大的影响，尤其是西北黄土地区植被较少，生态脆弱，路基开挖会产生大量的废方，如何结合项目区的地形、地貌，合理的设置弃土场，并对弃土场提出切实可行的水土保持综合防治方案，防止产生水土流失对公路建设活动至关重要，是响应生态文明建设的重要举措。
1 弃土场选址的基本原则
弃土场的选址对于弃土场设计至关重要，一个好的弃土场位置对于减少工程造价、最大限度地降低对生态环境破坏以及保证弃土场的安全稳定具有重要的意义。弃土场选址应避免引发次生灾害，避开滑坡、陡坡等极易诱发工程灾害的路段，本着少占良田，少破坏植被、少诱发新的地质病害，同时不影响路基安全稳定的前提，在路线走廊内进行弃土。
选择弃土场位置的原则：
（1）在部分沟底纵坡较平缓、汇水量较小且弃土场下游不应分布村镇的天然沟谷地段进行集中弃土。 （2）在平缓且经济效益低的山坡荒地上设置弃土场，弃土后考虑复垦；同时做好弃土场的防护及排水工作，表面应进行绿化防护，以恢复生态，避免形成新的不良灾害源及水土流失。 （3）立交的环形岛内场地的整平绿化来消化弃方；分离式路基之间尽量填平绿化消化弃方。 （4）弃土场多选在路线以外的冲沟或低凹处，弃土场依地形合理堆放，并碾压整平。冲沟弃土应沿冲沟纵向堆土，严禁弃土场堵塞涵洞、通道进出口，弃土场顶面设置了排水沟排除表面汇水，坡脚采用挡土墙防护，防止水土流失。 （5）弃土场应先挡后弃，弃土堆弃时应严格按有关设计、施工规范自下而上分层填筑并摊平碾压。为提高弃土堆的稳定性，弃土场要求弃土每1m厚度进行一次压实，压实度不小于80%，路基上游压实度不小于85%。 （6）弃土场弃土前应首先勘探现场地形、地貌，不能影响下游居民、牲畜等的生命安全，弃土场首先应进行清除表土，对于地面纵坡大于15%时，应开挖台阶，台阶宽2m，向内4%的横坡，以保证弃土场稳定。 （7）合理设置弃土场位置、合理控制弃土运距对降低工程造价起到至关重要的作用，运距最大不宜超过5公里，平均运距控制在2公里以内。 （8）弃土场选址应征得当地水保、环保、文物、国土等相关部门的同意，避免在水源地、自然保护区等地设置弃土场，防止因不符合相关部门的要求而导致后期环保、水保及安全评价等验收无法通过。 （9）弃土场选址时应注意尽量避开弃土场内的不良地质及特殊性岩土，尤其是滑坡、黄土陷穴等病害。
本文以甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司承担设计的G341线环县（二十里沟口）至车路崾岘（甘宁界）公路建设项目为背景进行说明，设计时速80km/h，主线整体式路基宽度25.5m，分离式路基宽度12.75m，采用双向四车道一级公路技术标准，路线全长78.8km。
项目地处庆阳市环县，区内丘陵起伏，沟壑纵横，地形支离破碎，沟谷纵横交错，下切深度大，天然沟道密度大，两侧沟坡陡峭，并常形成黄土陡坎，水土流失严重。属于典型的黄土地貌。
本项目由于受项目地形影响，填挖不平衡，导致废方较多，弃方总量为1818万方，根据沿线黄土冲沟等地形地貌灵活、合理地设置了弃土场21处。以下就弃土场的位置选取及防、排水的设计方案进行了总结和分析，方便今后大家对黄土地区弃土场设计进行参考。
由于项目位于山区，两山夹一沟的地形，路线沿沟侧台地布设，没有较为合理的弃土场位置，但调查中发现，沿线小型冲沟密集分布，虽然绝大部分横跨路线两侧，但沟底纵坡较小，沟道岸坡直立，上游汇水面积亦较小，可作为弃土场的理想用地。
同时，该冲沟边坡裸露，植被稀少，在重力、雨水作用下存在岸坡继续坍塌的可能性，水土流失问题严重。但结合项目设置弃土场后可缓解水土流失，做到了既消化了弃土，又减少了水土流失的效果。
如图1所示，以8号弃土场的选址进行说明，根据现场踏勘，发现该冲沟位于路线两侧，路线上游沟道长250m，沟深18~30m不等，沟底纵坡小于5%，设计中结合该地形设置了弃土场，该弃土场占地21亩，设计弃土方量30.2万方。
图1
该弃土场的选址结合地形灵活设置，既避免了集中弃土增加运距，减少了工程造价，同时减少了路基上游黄土冲沟内雨水继续冲刷沟底、沟壁坍塌等引起的水土流失问题，最大限度地保护了两岸的耕地及当地生态环境。同时设置的弃土场也可进行耕种，增加当地的耕地资源，变废为宝，从而使本项目对环境影响降到最小。
2 黄土地区公路建设中弃土场水土流失的防治
水土流失是指在水力、风力、重力及冻融等自然营力和人类活动作用下，水土资源和土地生产力的破坏和损失，从侵蚀动力方面区分，水土流失类型可分为水力侵蚀、风力侵蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀、植物侵蚀及化学侵蚀等。黄土地区弃土场的水土流失类型主要是水力侵蚀。拦渣墙、控制渣土体边坡坡度、排水工程、复垦绿化设施都是公路建设期间保证弃土场稳定、减少水土流失的有效方法。
拦渣墙：为了保证弃土场的安全稳定，同时为了防止弃土后雨水冲刷造成水土流失，弃土场的最低端坡脚处需要设置挡渣墙，提高坡脚的稳定性，防止渣体滑动及水力掏蚀造成的水土流失，弃渣场的挡渣墙需要根据实际情况灵活的选择防护方法，考虑到黄土地区公路沿线多以土方为主，可以使用浆砌石等材料，因为此类材料稳定性强，可以提高坡脚的稳定性。
控制渣土体边坡坡度：在公路建设过程中，需要结合现场情况灵活地选择弃渣方式，防止因设置方式不当出现水土流失等问题，需要规避弃土场出现高陡边坡。由于项目区位于西北干旱地区，年降雨量偏少，综合考虑弃土场的边坡稳定性及坡面绿化的成活率，弃渣土体边坡坡度比例设置方式必须合理，否则后期绿化成活率低，植被稀少，水土流失将会特别严重，综合考虑后将其坡率设为1:2。
排水工程：排水工程是黄土地区公路建设中最为重要的一项内容，因排水设置不完善导致路基不均匀沉降、陷穴等路基病害是黄土地区公路最重要的成因。因此必须重视排水设计工作，弃土场也不例外。在弃土场上游及两侧与原状土交界面应修建环形截水沟，排入涵洞，引离路基。
为了防止涵洞出水口冲刷形成坑洞，产生公路病害，引起水土流失，涵洞出水口须经消力池消力后再排入自然沟道中，减少水土流失。由于在路基上游冲沟内设置了弃土场，导致上游地面标高抬高，故该处的涵洞需要设置高位涵洞，同时为了防止填方路基后期不均匀沉降导致涵洞发生病害，涵洞需设置在侧壁的原状土上。
在弃土场的每级台阶都应该修建排水沟（横向），这样坡面的径流可以在一处汇集并进入弃土场两侧的排水沟中。排水沟采用现浇混凝土浇筑，截面宽度需要按照弃土场周围汇水的面积设定，截水沟与排水沟的边坡坡度设为1:1。
复垦绿化措施：弃土完成后水土保持最重要的措施就是恢复植被，需要进行复垦绿化的恢复工作。首先应进行弃土场表面的平整，然后将早期弃土场清除的表层腐殖土覆盖到弃土场表面，厚度30cm～50cm为宜，弃土场设计过程中采用了1.5×1.5m混凝土菱形网格框进行土层固化，防止植被未恢复期间，雨水汇流掏蚀表面造成水土流失。
网格内植树及撒草籽绿化，为保证成活率，前期应根据天气情况进行合理的洒水浇灌，满足草籽及幼苗生长需要，最大限度地减少水土流失。
图2
3 结束语
黄土地区地形起伏破碎、沟多坡陡、植被覆盖率低等，此类状况的存在容易引发土体崩塌、山体滑坡、水土流失等自然灾害，影响到公路通行及当地的生态环境，为了解决相关问题必须关注公路弃土场的选址及水土保持工作，发现生态建设与工程建设两者间的联系，结合实际情况采用科学的手段，将公路施工对工程区域生态环境造成的影响降至最低，完成水土流失防治工作。
本文分析了黄土高原地质情况下公路弃土场的选址及水土流失防治的方式，提高了地方生态环境的质量。
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