（道路与铁道工程专业论文）公路水土保持评价技术与方法研究.pdf

摘要 公路工程水土保持评价是编制其水土保持方案的重要内容之一，也是公路项 目立项的重要限制因素。目前该评价尚未形成统一规范的评价方法和内容，本文 对其进行了初步的探讨。从水土保持的角度出发，对以下两个方面分析研究了评 价技术和方法： ( 1 ) 公路项目总体布局和路线方案的比选，总体布局评价是从比较宏观的角 度分析选线( 选址) 是否符合限制性规定和注重水土保持。在此基础上，再对比选 方案进行评价。通过对各种常用方法的研究比较，筛选出比较适合的路线方案比 选方法一层次分析法，然后建立评价指标体系，选取在公路建设中能够反映水 土流失情况的代表性因素，将其划归层次，拟定了评价指标层：工程因素、地质 因素、经济因素和景观因素，再进一步拟定分指标层，在解决实际问题时需根据 具体情况对指标进行调整。运用层次分析法可以量化不同的路线方案，从而择出 最优方案。 ( 2 ) 公路主体工程设计水土保持评价，包括土石方调配，取料场、弃渣场的 选址，工程占地，施工组织设计和主体工程中具有水土保持功能的措施的评价， 针对其各自的特点，提出评价要点、应遵循的原则以及可能存在的问题，其中， 对土石方调配中经济运距作了科学的定义，在旧公式的基础上，考虑了取弃土距 离和取弃土场的费用，使经济运距的定义更符合实际，进而优化土石方的平衡。 另外，对临时占地的面积给出了较精确的估算方法，以利于下一步防护措施的布 设。 最后，以“国家高速公路网荣城乌海公路山西境山阴平鲁段”为例进行 了水土保持评价，验证了评价方法的可行性和优越性。 关键词：水土保持评价，公路，评价要点 a b s t r a c t t h ee v a l u a t i o no fs o i la n dw a t e rc o n s e r v a t i o no nh i g h w a yp r o j e c ti so n eo ft h ei m p o r t a n t c o n t e n t so fw o r k i n go u tt h es o i la n dw a t e rc o n s e r v a t i o ns c h e m e ，a n di ti st h ei m p o r t a n t l i m i t i n gf a c t o ro fa p p r o v i n ga n di n i t i a t i n gah i g h w a yp r o j e c tt o o t h ee v a l u a t i o n h a sn o t f o r m e du n i f i e d ，n o r m a le v a l u a t i n gm e t h o d sa n dc o n t e n t sy e ta tp r e s e n t ，t h i sp a p e rh a sc a r r i e d o np r e l i m i n a r yd i s c u s s i o nt oi t f r o mt h es i d eo fs o i la n dw a t e rc o n s e r v a t i o n ，t h ep a p e r d i s c u s s e st e c h n o l o g ya n dm e t h o do fe v a l u a t i o nf r o mf o l l o w i n g r e s p e c t s ： ( 1 ) t h et o t a la r r a n g e m e n ta sw e l la sc o m p a r i s o na n ds e l e c t i o no fr o u t es c h e m e so ft h e h i g h w a y ，t h et o t a la r r a n g e m e me v a l u a t i o na n a l y z e st h a ti fl i n e s ( s i t e s ) a c c o r dw i t ht h e r e s t r i c t e dr e g u l a t i o no rp a ya t t e n t i o nt os o i la n dw a t e rc o n s e r v a t i o nf r o mm a c r o - s i d e o nt h i s b a s i s ， s e l e c t i n gt h es c h e m e sb e g i n s t h r o u g ht h ec o m p a r i s o no fv a r i o u sk i n d so fc o m m o n m e t h o d s ，t h ea n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ( a h p ) i sc h o s e nt h a ti sr e l a t i v e l ys u i t a b l ef o r s e l e c t i n gt h es c h e m e s ，t h e nt h es y s t e mo fe v a l u a t i o ni n d e x e si se s t a b l i s h e d t h ep a p e r c h o o s e st h e r e p r e s e n t a t i v e f a c t o r st h a tc a nr e f l e c tt h es o i le r o s i o ns i t u a t i o ni nr o a d c o n s t r u c t i o n ， a s s i g n e dt od i f f e r e n tl e v e l s ，d e t e r m i n e se v a l u a t i n gi n d e xl a y e r ：p r o j e c tf a c t o r ， g e o l o g i c a lf a c t o r ， e c o n o m i cf a c t o ra n dl a n d s c a p ef a c t o r ，a n dd i v i d e st h ei n d e xl a y e r f u r t h e r ，b u tt h ei n d e x e sn e e dt oa d j u s ta c c o r d i n gt ot h ec o n c r e t ec o n d i t i o n sw h i l es o l v i n gt h e p r a c t i c a lp r o b l e m u s i n gt h ea h p c o u l dt u r nd i f f e r e n tr o u t es c h e m e si n t oa m o u n t ，a n dt h e n s e l e c to u tt h eo p t i m u ms c h e m e ( 2 ) m a i ne n g i n e e r i n g sd e s i g n so ft h eh i g h w a y ， i ti n c l u d e st h ea l l o c a t i o no fe a r t h - r o c k w o r k ，t h es i t es e l e c t i o no fb o r r o wa r e ao fn a t u r a lb u i l d i n gm a t e r i a la n dd r e gf i e l d s ，p r o je c t o c c u p a t i o no fl a n d ，c o n s t r u c t i n go r g a n i z a t i o na n dd e s i g n ，t h em e a s u r e sw h i c h h a v ef u n c t i o n o fs o i la n dw a t e rc o n s e r v a t i o nd e s i g n e di nt h em a j o rp r o j e c t a i m e da tt h e i r so w n c h a r a c t e r i s t i c s ，t h ep a p e rp u t sf o r w a r dt h ef o c a lp o i n t so fe v a l u a t i o n ，t h ep r i n c i p l e st h a ts h o u l d b ef o l l o w e da n dp o s s i b l eq u e s t i o n s ，a m o n gt h e m ，s c i e n t i f i ce c o n o m i c a lt r a n s p o r t a t i o nd i s t a n c e i sc a l c u l a t e di nt h ea l l o c a t i o no fe a r t h r o c kw o r kw h i c hi so nt h eb a s i so fo l df o r m u l a ， c o n s i d e r i n gd i s t a n c e st ot h eb o r r o wa r e ao fn a t u r a lb u i l d i n gm a t e r i a la n dd r e gf i e l d sa n de x p e n s e s o nt h e mt om a k et h ec a l c u l a t i o nm o r ep r a c t i c a l ， a n dt h e no p t i m i z et h eb a l a n c eo ft h e a l l o c a t i o no fe a r t h r o c kw o r k i na d d i t i o n ，m o r ea c c u r a t ee s t i m a t i o nm e t h o dt ot h ea r e ao ft h e t e m p o r a r yo c c u p a t i o no fl a n di sp r o v i d e di nf a v o ro fs e t t i n go ft h en e x ts a f e g u a r d f i n a l l y ，t h es e c t i o nf r o ms h a n y i nt op i n g l ui ns h a n x ip r o v i n c eo ft h ee x p r e s s w a yf r o m r o n g c h e n gt ow u h a io fn a t i o n a le x p r e s s w a yn e ti st a k e na sae x a m p l et ob ee v a l u a t e df r o mt h e s i d eo fs o i la n dw a t e rc o n s e r v a t i o n ， a n dh a sp r o v e dt h ef e a s i b i l i t ya n ds u p e r i o r i t yo ft h e e v a l u a t i n gm e t h o d s k e y w o r d s ：e v a l u a t i o no ft h es o i la n dw a t e rc o n s e r v a t i o n ；h i g h w a y ；t h ef o c a lp o i n t so f e v a l u a t i o n i i i 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的 研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论 文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成 果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：付缸殳拗7 年石月ge t 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归 属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请 专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的 学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：付钮立 导师签名：、爷1 1 氏 2 0 0 7 年6 月ge l 7 年椭日 长安大学硕上学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景 地球上人类赖以生存的基本条件就是土壤和水分。在山区、丘陵区和风沙区，由于 不利的自然因素和人类不合理的经济活动，造成地面的水和土离开原来的位置，流失到 较低的地方，再经过坡面、沟壑，汇集到江河河道内去，这种现象称为水土流失。严重 的水土流失导致耕地减少、土地退化，加剧洪涝灾害，恶化生态环境，给国民经济发展 和人民群众生产、生活带来严重危害，成为我国头号环境问题。历时近三年的中国水土 流失与生态安全综合科学考察组于2 0 0 8 年1 1 月公布的调查结果显示，我国现有水土流 失面积3 5 6 9 2 万平方公里，占国土总面积的3 7 1 ，其中水力侵蚀面积1 6 1 2 2 万平方 公里，风力侵蚀面积1 9 5 7 0 万平方公里，水土流失对我国经济社会发展的影响是多方面 的、全局性的和深远的，甚至是不可逆的。我国水土流失不仅广泛发生在农村地区，而 且也发生在城镇和工矿区，几乎每个流域、每个省份都有。而且流失强度大，严重侵蚀 区比例高。我国年均土壤侵蚀总量4 5 2 亿吨，主要江河的多年平均土壤侵蚀模数为每年 3 4 0 0 多吨平方公里，部分区域侵蚀模数甚至超过每年3 万吨平方公里，侵蚀强度远高 于土壤容许流失量。与印度、日本、美国、澳大利亚等土壤侵蚀较严重的国家相比，我 国水土流失更为严重。 目前，水土流失加剧，主要来自人为水土活动。随着我国经济的发展，各类开发建 设项目如铁路、公路、水利水电、电力、矿山等基本建设项目愈来愈多。改革开放以来， 我国公路建设有了长足发展，取得了显著成绩。相继建成了一大批高速公路、大型桥梁 和长大隧道等基础设施。交通固定资产投资规模持续扩大，公路通车里程迅猛增长。仅 仅十多年，我国高速公路的发展走完发达国家四五十年的发展历程。2 0 0 4 年1 2 月1 7 日，国务院审议通过国家高速公路网规划。国家高速公路网规划采用放射线与纵横 网格相结合的布局方案，形成由中心城市向外放射以及横连东西、纵贯南北的大通道， 由7 条首都放射线、9 条南北纵向线和1 8 条东西横向线组成，简称为“7 9 1 8 网”，总 规模约8 5 万公里，将把我国人口超过2 0 万的城市全部用高速公路连接起来，覆盖1 0 亿人口，这标志着中国高速公路发展进入了新的历史阶段。至2 0 0 7 年底，原计划于2 0 1 0 年建成的“五纵七横 国道主干线已提前三年建成( 约3 5 0 0 0 公里) ，全国高速公路建 设里程达到了约5 万公里。2 0 0 8 年底，我国高速公路通车总里程突破6 万公里。面对 全球性金融危机，中央作出了加大交通基础设施建设拉动内需的战略决策，未来几十年 第一章绪论 我国高速公路建设仍将保持快速增长的良好势头。 大规模的公路建设促进了经济发展，带来很大的社会效益与经济效益，也带来了环 境破坏的负面影响。水土流失就是公路建设面临的主要环境问题之一。公路建设不可避 免地要改变地形地貌、扰动土壤结构、破坏植被，在我国公路水土保持体系尚不完善， 技术还不成熟的情况下，公路建设造成的水土流失仍需要重视。一是水土流失面积不断 扩大，一方治理，多方破坏，边治理边破坏，先破坏再治理现象屡有发生，老的流失区 治理了，人为造成的新的流失区又出现了；二是水土流失量不断加大，许多基本建设项 目造成的水土流失量是相当惊人的，如在公路交通建设方面，建设一条公路，其搬运扰 动的土石方量就达几十万立方米、几百万立方米，如长治至邯郸高速公路仅弃土( 渣) 就 产生水土流失9 9 3 万t ，福州至安溪高速公路新增水土流失每年多达3 5 万t ，影响沿线 路域面积6 0 4 h m 2 1 三是水土流失治理任务加重。生产建设过程中人为造成的水土流失 比自然因素造成的水土流失更难治理，治理成本更大。应该说，当前我国水土流失主要 是人为不合理的生产和建设活动所造成的。据统计，全国平均每年因开发建设活动等人 为造成的水土流失面积达1 万多平方公里，年流失量达8 亿多吨。我国许多地区生态环 境非常脆弱，类似公路这样的大规模建设项目，对周围生态环境会产生较大的影响，如 果处理不当会产生严重水土流失，诱发一系列不良的连锁反应。这些公路沿线地区的生 态环境一旦遭到破坏，自身很难恢复，其影响范围不仅是工程项目区本身，还会对整个 区域生态环境造成极大威胁。 大量的公路建设己经对自然环境产生了较大的扰动，直接影响到人类的生存环境。 为此，国家提出了要实现交通基础设施建设与环境保护协调发展的思想，即实现公路建 设的可持续发展。面对环境问题的挑战及经济发展对公路建设的迫切需求，协调公路建 设发展与环境资源供给制约的矛盾就成为公路建设可持续发展的重要研究内容。 我国政府对开发建设项目所造成的水土流失问题十分重视，开展了卓有成效的工 作：颁布实施了一系列法律法规、管理制度，制定了完备的技术规范与标准，形成较为 完备的法律、法规、规章制度和技术标准体系。中华人民共和国水土保持法第8 条 规定，从事可能引起水土流失的生产建设活动的单位和个人，必须采取措施保护水土资 源，并负责治理因生产建设活动造成的水土流失。该条规定明确了开发建设单位和个人 防治水土流失的责任与承担的义务。该法第1 9 条规定，在山区、丘陵区和风沙区修建 铁路、公路、水工程，开办矿山企业、电力企业和其他大、中型工业企业，在建项目环 境影响报告书中必须有水行政主管部门同意的水土保持方案；在山区、丘陵区和风沙区 2 长安大学硕士学位论文 依照矿产资源法的规定开办乡镇集体矿山企业和个体申请采矿，必须持有县级以上人民 政府水行政主管部门同意的水土保持方案，方可申请办理采矿手续。国务院于1 9 9 3 年1 月发出国务院关于加强水土保持工作的通知进一步强调了建立水土保持方案报告制 度，并强调各级计划部门在审批项目时要严格把关。1 9 9 8 年2 月5 日，水利部批准发布 了开发建设项目水土保持方案技术规范( s l2 0 4 9 8 ) ，水土保持方案编制设计工作得 到全面规范，此外水利部还出台了关于规范技术评审、水保方案审批管理、工程监理、 水保设施验收等规范性文件，开发建设项目的水土保持工作正一步步地走向完善。 我国水土流失治理工作不断取得新进展，2 0 0 7 年全国共完成水土流失综合防治面积 7 8 万平方公里，其中综合治理面积4 5 万平方公里，实施封育保护3 3 万平方公里。 全国共审批开发建设项目水土保持方案2 2 1 万个，其中国家大型开发建设项目2 6 0 个， 涉及防治责任范围1 1 2 万公顷。开发建设项目水土保持设施验收工作稳步推进，有效促 进水土保持方案的落实。全年共验收建设项目水土保持设施4 1 0 0 多个，其中国家重点 项目4 6 个。从验收的情况看，实施水土保持方案的项目，拦渣率在9 5 以上，植被恢 复系数、扰动土地治理率在9 0 以上。 1 2 问题的提出 虽然开发建设项目的水土保持工作已逐步规范化和趋于完善，但是在水土保持工程 设计中尚存在很多技术上的不足。公路建设项目水土保持工程设计一般分为项目建议 书、可行性研究、初步设计和施工图设计四个阶段。可行性研究在项目建设过程中占有 极其重要的地位，它确定项目的建设必要性、技术与可行性、经济合理性及实施可能性， 同时推荐最佳方案，以便为投资决策提供科学依据，减少和避免决策失误【l l 。工程可行 性研究阶段或项目核准前必须编报水土保持方案，并达到可行性研究深度，而且工程可 行性研究报告中应有水土保持章节。主体工程设计对水土保持方案起控制作用，反过来 水土保持方案又对主体工程起到制约作用。主体工程水土保持评价是水土保持方案的重 要内容之一。所谓水土保持评价，就是根据主体设计的选址、平面布置、施工组织等方 面逐一排除限制主体工程立项的制约性因素的工作，或虽遇到一些限制性因素但无法避 免、且可以通过提高防治标准等手段能有效控制可能带来的影响或减少可能的损失的论 证f 2 l o 根据开发建设项目水土保持技术规范( g b 5 0 4 3 3 2 0 0 8 ) 【3 】的规定，对主体工程 水土保持分析与评价包含的内容有： 1 从主体工程的选线o a k ) 、总体布置、施工方法与工艺、土石料场选址、弃土0 5 、 3 第一章绪论 渣) 场选址、占地类型及面积等方面，用扰动面积、土石方量、损坏植被面积、水土流 失量及危害、工程投资等指标做出水土资源占用评价、水土流失影响评价和景观评价， 提出或认定推荐方案。 2 对主体设计选定的弃土( 石、渣) 场从水土保持角度进行比选和综合分析，不符合 水土保持要求的，必须提出新的场址：主体工程设计深度不够的，由水土保持与主体设 计单位共同调查、分析比选，确定弃土( 石、渣) 场。 3 综合分析挖填方的施工时段、土石料组成成分、运距、回填利用率等因素，从水 土保持角度提出土石方调配的合理化建议，并对施工时序是否做到“先拦后弃”做出评 价。 4 评价主体工程设计。应从布置、范围、标准等方面评价能否控制水土流失，是否 满足水土保持要求。 5 经分析与评价，对主体工程设计中不能满足水土保持要求的应提出要求或在方案 中进行补充、设计。 但开发建设项目水土保持技术规范中只是规定了主体工程水土保持分析与评价 的大致内容，并未阐述具体的评价方法和评价角度。同时鼓励在水土流失防治中采用新 技术、新方法和新材料等。由于公路水土保持评价尚处于起步阶段，评价方法还有待改 进和完善，在分析评价中主要存在下面一些问题： 1 路线方案水土保持比选中评价指标和方法还需进一步研究，水土保持方案中路线 比选多是结合主要的定性因素，依赖设计人员的经验和判断来决定方案的取舍【4 】。对于 一些不同路线具有明显差异性的项目来说，采取这种比较粗糙的比选方法是可以确定最 优的路线方案。但是由于定性定量因素之间没有统一的度量尺度，当各方案的定量因素 差异较小，定性指标值又相互影响、相互交叉，很难将定性指标和定量指标综合起来进 行整体评价时，方案的取舍主要依赖主观经验和判断，难以作出科学的评价和选择。同 时由于设计人员对各因素的重要性看法不统一，在决定方案取舍时，常常会因着眼点不 同而结论各异。 2 土石方平衡方法存在缺陷。公路项目在工程可行性研究阶段仅给出“路基每公里土 石方数量表”，土石方纵向调运范围仅考虑在l k m 范围内，且当某公路涉及隧道路段时， 也不给出隧道开挖土石方数量，更没有考虑隧道开挖方的利用，在此基础上确定的取土 弃渣数量并不合理，路基土石方利用率低，不能满足水土保持要求。很多水保方案中土 石方平衡方法并不科学，经济运距的确定不合理，在土石方调配中没有考虑不同天然土 4 长安大学硕士学位论文 石方的密实度、不可利用方、只能用作下路基的填方、隧道弃渣和剥离的表土，导致设 计文件无法指导现场的施工。 3 对公路项目总体布局、取料弃渣场选址、工程占地、施工组织设计和主体设计中 具有水土保持功能工程的水土保持评价缺乏系统的评价方法，在各种水保方案和论文 中，多是依托于具体的工程作出水土保持评价，每个工程都有其各自的特性，这就需要 一种从整体出发，从不同角度可以对主体工程进行全面的水土保持评价的方法f 5 】。 1 3 国内外研究现状 美国、德国、日本等国家在公路建设方案比选中，对环境的保护是放在第一位的， 其次是技术方案与工程造价。也就是说，直接用环境影响来选择出一个最优方案，再对 此方案做详细的环境保护措施。比较典型的例子是k y a r k a t p e e 水坝，原来的估算结果是 该水坝将给当地人民带来巨大的利益和方便，但将水坝建设所产生的环境价值损失考虑 之后，其效益费用比 o ( 2 ) 口 = 彤 ( 3 ) = 1 若v f ，- ，k e 1 ，二，2 一，刀l 有口 = ，则称a 为一致性矩阵( 或称a 具有一致性) 。 除以上所述方法外，还有左右特征向量法、梯度特征值法等方法。这些方法的特点 是当判断矩阵a 为一致性矩阵时得到的权向量是相同的。这个向量真实地反映了各元素 之间的相对重要性程度。因此只要判断矩阵是一致性矩阵或几乎是一致性矩阵( 仅有很 少几个判断矩阵不满足一致性要求) ，那么得到的权向量与采用的计算方法关系并不大。 当判断矩阵偏离一致性的程度较大时，采用上述方法可能得出不相同的权重向量。为保 长安大学硕士学位论文 证计算出的权重值较为可靠，要求判断矩阵a 偏离一致性的程度不能太大，即需要对判 断矩阵进行一致性检验，满足一致性条件时，才能用上述方法计算出权向量。 3 ) 层次单排序。本质上是解判断矩阵a 的特征根问题：a 形= 五一，式中的五一是 a 的最大特征根，它所对应的特征向量w 归一化后就是排序权向量的一个估计，由正 矩阵的p e r r o n 定理可知k 存在且唯一，w 的分量也均为正分量。因此可求出名一及相 应的特征向量w ，并将此做为排序权向量。上述求w 值的过程即为层次单排序。 5 判断矩阵的一致性检验 由于客观事物的复杂性和人认识上的多样性，所构成的判断矩阵a 并不一定具有一 致性，但要求有大体的一致性，这样利用求权重方法求出的权重才能正确反映各元素之 间的重要程度。因此在求权重之前，必须对判断矩阵a 用下列指标进行一致性检验。 1 ) 一致性指标c i c = t 。无m a x - - n ( 2 1 1 ) 2 1 随机一致性指标 锨= c 尉= i 2 雨m a x 面- - ( 2 1 2 ) 尉伽一1 1 彤 、 式中：矩阵a 的最大特征值； 刀矩阵a 的阶数； 彤平均随机一致性指标，可采用表2 2 中所列数值。 当c r 2 3 】，【2 2 1 2 7 ) ， m i n ( ( 2 2 - 【2 7 】) + 0 9 2 【1 7 】+ 【1 9 】+ 【2 1 】- 【2 8 】) ，0 ) 。 挖余填缺”栏中 3 0 】一【9 】+ 1 2 】+ 【1 5 】- 2 2 】 【3 1 1 = 【1 7 】+ 【1 9 】+ 2 l 】- 2 3 】- 【2 9 】。 将公路全线以隧道、大桥( 含特大桥) 及路基工程标段为自然节点，同时考虑地形 3 0 长安大学硕士学位论文 地貌、经济运距等因素后，进行土石方平衡分段。表中应列出隧道的弃渣量，当隧道采 用单口掘进的施工方式时，出渣为单向出渣：当隧道采用两端两个施工面进行开挖时， 出渣也采用双向出渣的方式进行。此时要确定隧道开挖土石方数量向两端分配系数k i ， 0 m a x ( 2 7 】， 2 4 ) ，m i n ( ( 2 2 一m a x ( 2 4 】， 【2 7 】) ) + 0 9 2 ，【1 7 1 + 1 9 + 2 1 - 【2 6 】- 【2 8 】) ，o ) 。 “挖余填缺 栏作为下一步土石方调配的依据不计入不可利用方，不可利用方作为 弃方单独计列，则“挖余填缺栏中 3 0 = 【9 】+ 【1 2 】+ 1 5 】- 2 2 】- 【2 5 】； 3 1 2 【1 7 】+ 【1 9 】+ 【2 1 1 一 2 3 1 一】2 6 】一 2 9 1 。 4 土石方调配 “土石方调配表”见表3 6 。 3 l 第三章公路主体工程设计的水土保持评价 表3 6 土石方调配表 本桩利用 挖余( + ) 取、 ( m 3 ) 填余( ) 土方调配示意 累 石方调配示意 弃土 桩 ( m 3 ) 累计 计 位置 以 土方 运量( m 3 ) 石 运量( m 3 ) 号 数 匿 数 还 石 ( m 3 ) 方 土 石土石 量 距 量 距 代i ( m 3 ) v ( m 3 ) ( m )( m 3 )( m ) 土 l2 7z 82 93 03 l3 23 33 43 53 63 73 83 94 04 l4 24 3 4 4 其中：“累计土方【3 2 、“累计石方”【3 4 均按挖余、填缺分别累计，即：当上一 桩号“挖余填缺本桩号“挖余填缺 0 时则迭加，当上一桩号“挖余填缺 本桩号 “挖余填缺” o 时则重新累计。“运量 、“运距 栏则需根据欠方路段、余方路段的具体 情况、现场道路情况等灵活调配，确定土石方调配方向后可利用加权平均值计算土石方 具体运距。 由于不同运距采用不同的施工机械，而且不同类别土石方其定额不一样，故在确定 土石方调配方式后还需统计每一调配运距所对应的填、挖方数量中所含i 类土石方 的数量；借、废方数量统计也包含在内，在运距栏内注明“借方 、“弃方 字样。为便 于套定额，“运量 栏中数量不再采用压实方，而采用自然方【2 扪。 3 1 4 土石方平衡的评价要点 1 土石方的调运原则的合理性评价：是否最大限度地利用了开挖方，经济运距是否 合理，是否仅因调运距离或是造价原因，出现了又要弃渣又要取料的情况。 2 标段划分的合理性评价：是否出现了因标段划分不合理，导致某一标段开挖方没 有得到充分的利用而弃渣，而另一标段却出现了填方不够而大量取料的情况；是否可以 通过标段的调整消除以上问题，既可减少弃渣又减少取料，从而减少可能的环境影响。 3 施工组织设计合理性评价：是否可以通过如施工时序上衔接的调整，充分利用弃 渣。 4 大的挖填方必要性评价：是否可以通过选线等的优化，减少高填深挖对环境的影 响，是否可以通过设置桥梁、隧道等，使土石方的平衡更加合理和减少对现状地形地貌 和植被的破坏。 5 工程土石方平衡等是否与当地规划相协调，以免弃渣或取料落空，从而造成更大 范围的破坏。 3 2 长安大学硕士学位论文 6 土石方调运过程中是否涉及重要保护水域、文物保护单位等敏感区域。 根据以上要点对土石方平衡作出评价，分析其已采取的科学的方法、存在的问题， 并提出可以进一步补充完善的建议。如可考虑将弃渣与公路沿线地方规划相结合，予以 重新利用，或用来填筑当地的开发区场地或周边村民有组织地拉运弃渣用以填筑宅基 地、填筑沿线附近的低洼地掣2 9 1 。 3 1 5 土石方调配的一般要求 1 土石方调配应尽可能横向调配，以减少废方和借方。 2 调配土石方时应考虑桥涵位置，一般不作跨沟调运；也应考虑地形情况，一般不 宜往上坡方向调运。 3 不同性质的土石方应分别调配，以做到分层填筑。尽量将容易压实而压缩性小的 材料调配路床或上路堤，土石路堤和填石路堤的路床顶面以下3 0 5 0 e m 范围内，应填 筑符合路床要求的土，而把大粒径滚石、岩块及含缎大压缩性大的粘性土调配到填方下 部。 4 调配过程中应充分考虑路基填筑的先后顺序，尤对软基路段，要充分考虑施工期 软基预压期的关系，优先考虑预压时间长的路段的土石供给，对于预压时间短或不需要 预压的路段，则可以利用软基超载预压的卸载废方以及路堤超填刷坡废方。 5 综合考虑不同的施工方法、运输条件、地形情况等因素，选用合理的经济运距。 但经济运距不是唯一的指标，还要综合考虑弃方或借方的占地、防护和对农业生产等的 影响问题1 3 0 】。 3 2 取料弃渣场的水土保持评价 3 2 1 取料弃渣场的评价要点 1 取料场设置的安全性评价：取料场是否处于崩塌、滑坡危险、泥石流易发区。 2 取料场设置的必要性评价：根据借方数量分析取料场的设置数量和容积是否合适。 是否可利用附近工程的弃方。 3 取料场设置的合理性评价：是否避开正常的可视范围和涉及敏感目标，运距是否 合适，运输条件是否便利，是否有更好的替代方案。 4 取料方式的合理性评价：开挖面是否稳定，是否达到环境影响最小，经济上最省， 是否有更好的开采方式。 3 3 第三章公路主体工程设计的水土保持评价 5 弃渣场设置的安全性评价：弃渣场是否处于崩塌、滑坡危险、泥石流易发区或洪 水排泄区。 6 弃渣场设置的必要性评价：根据弃方数量分析弃渣场的设置数量和容积是否合适。 是否可将弃渣综合利用，比如可将开采后的料场作为弃渣场。 7 弃渣场设置的合理性评价：是否避开正常的可视范围和涉及敏感目标，运距是否 合适，运输条件是否便利，是否有更好的替代方案。 8 弃渣方式的合理性评价：弃渣堆是否稳定，是否达到环境影响最小，经济上最省， 是否有更好的弃渣方式。 9 隧道弃渣场地、弃渣方式是否有考虑。 对主体设计选定的取料场、弃土( 石、渣) 场从根据以上要点进行多方面评价，不符 合水土保持要求的，必须提出新的场址；主体工程设计深度不够的，由水土保持与主体 设计单位共同调查、分析比选，确定弃土( 石、渣) 场。并且对于取料场和弃土弃渣场优 化调整后所需增加或减少征地的面积、性质应予以详细说明。 3 2 2 取料弃渣场的设置原则 1 取料场的设置原则 1 ) 取料场位置规划 严禁在县级以上人民政府划定的崩塌、滑坡危险区、泥石流易发区内设置取料场。 取料场应避开正常的可视范围。 在山区、丘陵区设置取料场，应分析诱发崩塌、滑坡和泥石流的可能性。 取料场的位置应符合城镇、景区等规划要求，并注重与周边景观的相互协调。 取土场尽量少占耕地和林地，远离水源，选择荒山、荒坡、人口稀少地的低产田的 地方。 桥头两侧不宜设置取土场。 取土量较少时，可以在沿线两侧设置取土场，并结合路基排水和农田排灌。 地面横向坡度陡于l ：1 0 时，取土场应设在路堤上侧。 2 ) 借土方式的选择 根据工程所需的借土量，结合借土场的材料贮量，可将借土场分为三大类( 见图3 1 ) ： 沿等高线借土、不跨山脊坡面借土、跨山脊坡面借土。 长安大学硕士学位论文 取土饯 取线 八鳗 小秀山霄掘雨取土场舛山督借土蛹 沿簪高纯借土墙 图3 1 借土场分类图 根据取土区域的地形地貌、地质水文条件及土的贮量选择合理的借土方式。如果取 土区域同时有2 种以上取料方式，要根据环境影响最小、经济上最省的原则进行确定( 见 表3 7 ) 。从表3 7 中我们可以看出：在借土方式的选择上，沿等高线借土最佳，跨山脊 坡面借土次之，最后选择不跨山脊坡面借土。 表3 7 三种借土方式比较 优先选 借土方式优点缺点 择顺序 l 、借土量大1 、对周边环境影响大 沿等高线2 、不需护坡，投资省 l 借土3 、不需设坡面截流排水沟，投资省 4 、潜在的水土流失危害小 跨山脊坡 l 、借土量较大1 、需护坡，投资大 2 、不需设坡面截流排水沟，投资省2 、潜在的水土流失危害大 2 面借土 3 、对周边环境影响较大 1 、借土量小 不跨山脊 2 、需护坡，投资大 3 、需设坡面截流排水沟，投资大 3 坡面借土 4 、潜在的水土流失危害大 5 、对周边环境影响较大 2 弃渣场的设置原则 在公路建设项目中，弃渣场是最容易产生新的水土流失和加剧原有水土流失的区 域，也是水土保持措施规划的重点。 1 ) 弃渣场的位置规划 根据弃渣组成、弃渣量、占地面积和类型、防洪安全、地形地貌、可能发生的水土 流失及其危害，运距、安定性、运输道路建设、弃渣防护整治工程量、弃渣场后期利用 等情况综合分析比选，确定弃渣场地址。弃渣场的位置规划应遵循如下原则： 禁止在对重要基础设施、人民群众生命财产安全及行洪安全有重大影响的区域布设 弃渣场。 严禁在岩溶漏斗处、暗河口处、崩塌滑坡危险区和泥石流易发区弃渣。 严禁在县级以上人民政府划定的自然保护区、风景名胜区、森林公园、文物保护单 位、饮用水源保护区和地质遗迹保护区，以及基本农田保护区弃渣。 3 5 第三章公路主体工程设计的水土保持评价 弃渣场地应尽量布置在高速公路视野范围之外。同时还应考虑对景观的影响。当通 过植物措施或工程措施无法使公路取、弃土场与沿线景观协调时，宜另外选址。 弃渣场应远离河岸，不应在江河、湖泊和水库管理范围内设置弃渣场。若无法避免 时，应保证不束窄河道，不能影响洪水排泄，造成危害。如果必须设在河岸和河滩时， 应先取得水行政主管部门的许可，弃渣前先修建拦渣工程，并确保弃渣不占用泄洪通道， 有条件时可将弃方筑坝，以保护沿河村庄及农田安全。 避免在上游汇水面积过大的沟谷设置弃渣场，不能避免的应在施工期设置临时截、 排水系统，在施工结束后设置可靠的排水系统。 坡地弃渣应尽量设置在缓坡或平台上，以减少挡渣工程的工程量。 在水蚀区应避免选择在雨水汇流量大，冲刷严重的地方，防止因为弃渣而诱发泥石 流、滑坡和崩塌等次生灾害。在风蚀区应尽量避开迎风面。 应考虑渣场项部覆土复耕或恢复植被时，有无黏土及其运距是否合适。 软土区域不宜设置弃渣场，当必须设置弃渣场时，在弃渣前应进行软土处理。 渣场地址的选择，出考虑上述因素外，还要考虑后期利用，最好与当地经济发展结 合起来。 2 ) 弃渣方式的选择 根据工程所需的借土量，结合附近的地形地貌特点，可将弃渣方式分为四大类：填 洼( 塘) 弃渣、平地弃渣、沟道弃渣或坡面弃渣( 见图3 2 ) 。 彝产一地砸娩寿曩 、，l 淘邋拜曩墙缓锄弃囊翳 壤漶( 镭) 殍墨辅 平穗拜渡蜘 图3 2 弃渣场分类图 根据弃渣区域的地形地貌、地质水文条件及弃渣量选择合理的弃渣方式。如果弃渣 区域同时有2 种以上弃渣方式，要根据环境影响最小、经济上最省的原则进行确定( 见 表3 8 ) 。从表3 8 中我们可以看出：在弃渣方式的选择时，填洼( 塘) 弃渣最佳，平地弃渣 次之，最后考虑沟道弃渣或坡面弃渣。在同等条件下，应选择沟道不太长、流域面积较 小、切割较深、肚子较大、出口较窄、无人居住的沟壑，这样弃渣场容积较大，投资较 省，防护建筑物也较简单】。 长安火学硕士学位论文 表3 84 种弃渣方式比较 弃渣方式优点缺点优先选择顺序 填洼( 塘) l 、不需设挡渣工程，投资省l 、弃渣量小 2 、潜在的水士流失危害小2 、需设排洪工程，投资不大l 弃渣 3 、对周边环境影响小 l 、不需设挡渣工程，投资省l 、弃渣量不大 平地弃渣 2 、潜在的水土流失危害较小2 、需设排水沟和沉沙池，投资较 2 3 、对周边环境影响较小大 l 、弃渣量较大l 、需设挡渣t 程，投资大 2 、需设坡面截流排洪工程，投资 坡面弃渣大 3 3 、潜在的水土流失危害大 4 、对周边环境影响较大 1 、弃渣量大1 、需设挡渣工程，投资大 2 、需设沟内排洪工程，投资大 沟道弃渣 4 3 、潜在的水土流失危害大 4 、对周边环境影响较大 3 3 工程占地水土保持评价 3 3 1 工程占地水土保持评价要点 1 对占地的类型、面积作出说明，评价所占地是否具备水土保持功能。 2 是否对临时占地进行了精确统计。 3 3 2 临时占地的估算方法 在公路建设项目水土保持方案编制中，按开发建设项目水土保持技术规范的要 求，必须确定不同防治分区和县( 市) 行政区临时占地面积及类型。然而，在我国现行 的公路建设项目工程可行性研究报告中，往往只在投资估算部分根据永久占地面积按一 定比例给出临时占地面积，有些项目甚至不考虑临时占地面积，不能满足规范的要求。 临时占地面积包括取土场区、弃渣场区、施工生产生活区、施工便道区、拆迁房屋 及电力通讯专项设施改建区。由于目前公路建设中筑路材料大多直接从料场购买，根据 水土保持的有关规定，料场范围的水土保持防治责任归料场开发人，所以公路筑路材料 料场区不属临时占地范围。各类临时占地区的面积确定方法如下： 1 取土场区 依据项目工程可行性研究报告提供的路基每公里土石方工程数量估算表，采用分段 土石方平衡方法，确定分段借方量。然后根据某分段供土路线桩号范围和路线两侧地形 条件及土源条件确定取土场的位置，再由分段借方量和可行的取土厚度计算取土场的面 积，同时调查占地类型和所属的行政区。 2 弃渣场区 3 7 第三章公路主体工程设计的水土保持评价 依据项目工程可行性研究报告提供的路基每公里土石方工程数量估算表，采用分段 土石方平衡方法，确定分段弃方量。然后根据某分段弃方路线桩号范围和路线两侧地形 条件确定弃渣场的位置，再由分段弃渣量和可行的弃渣高度计算弃渣场的面积，同时调 查占地类型和所属的行政区。 3 施工生产生活区 施工生产生活区主要包括材料拌合场和施工人员居住区( 通常情况下二者合一) 、 沥青拌合场及大中桥梁预制场。公路工程施工通常分若干个路基标段和路面标段，并由 多家施工单位共同完成，根据现场调查，每个标段都须设置一处施工人员生活区和材料 堆放及拌合区，一般为管理和保护材料方便，二者都设在离所在标段较近的同一地点。 面积一般在1 公顷左右。因此可根据项目工程可行性研究报告提供的路基路面标段划分 情况确定材料拌合场和施工人员居住区、沥青拌合场的数量和面积。公路工程的桥梁施 工一般都在桥梁路段附近设置桥梁预制场，面积一般在1 - - 3 公顷不等，因此可根据项 目工程可行性研究报告提供的桥梁工程数量表确定桥梁预制场位置、数量和面积。 4 施工便道区 施工便道一般包括取土场施工便道、弃渣场施工便道和生产生活区施工便道等，施 工便道区的面积由需要新修建施工便道长度和宽度确定。通常上述区域都离路线较近 ( 较远时一般可利用原有老路) ，可根据项目工程可行性研究报告提供的1 1 0 0 0 0 路线平 面图和取土场区、弃渣场区、施工生产生活区的位置，并通过现场踏勘来确定相应的施 工便道的长度。 5 拆迁安置及专项设施改建区 公路工程拆迁主要包括房屋拆迁，专项设施指电力通