高铁建设项目水土流失防治研究？

~ 随着社会经济和科学技术的发展，加之高铁运速快、乘坐方便、舒适性好等优点，乘坐高铁已成为越来越多人的出行选择。高铁具有线路长、占地面积大、建设周期长及桥隧比例大等特点，在施工过程中不仅会大量地扰动地表、破坏植被、损坏水土保持设施，还会产生大量的弃土(石、渣)，会造成沿线地区大面积的水土流失，若不及时采取有效的防治措施，将会对生态环境造成极大的破坏，并对沿线群众的生命、财产安全构成严重威胁。因此，研究高铁建设过程中的水土流失防治非常必要。在对高铁建设项目水土流失防治研究的重要性和高铁建设特点，以及国内外近期开展高铁项目的研究进行阐述的基础上，分析了高铁建设产生水土流失的特点及原因，对如何进行水土流失防治区划分与防治措施布设等提出了思路，以期为高铁项目水土流失防治提供参考。
《高速铁路设计规范》(TB10621—2014)和2014年元月起实施的《铁路安全管理条例》规定:高速铁路是指通过改造原有线路，使运营速度达到200km/h以上，或新建高速线路，使运营速度达到250km/h以上的客运专线。高铁的建设不仅方便了人们的出行，缩短了时空距离，而且促进了沿线地区经济的发展，加之我国幅员辽阔，人口众多，因此高铁建设在我国具有广阔的前景。根据我国《中长期铁路网规划》，到2020年，我国将全面建成以“四纵四横”为主网架，总长1．6万km的高速铁路客运专线。如此规模的高速铁路建设，在促进经济发展、社会进步的同时，也将对沿线生态环境产生极大的影响，如在施工过程中产生的水土流失，在运营过程中产生的噪声等，因此开展高铁建设的环境保护具有现实意义。纵观之前对水土流失防治方面的研究，大部分针对小流域及其他类型生产建设项目，直接针对高铁建设中水土流失防治的研究很少，本文通过借鉴相关线性生产建设项目，尤其是铁路建设中水土流失防治经验，结合自身的实践对高铁建设项目水土流失防治进行剖析。
1研究的目的、意义
随着高铁的飞速发展，其建设过程中的水土流失问题也日渐突出。在高铁施工过程中扰动地表、破坏植被，损坏水土保持设施，以及大量的土石方开挖和堆弃，势必造成严重的水土流失，直接危及项目区及周边的生态环境，并对高铁施工、安全运行和区域人民的生命、财产安全构成潜在威胁。高铁具有线路长、占地面积大、建设周期长等特点，在其建设过程中往往会产生较大的水土流失量。如邢亭婷［1］在对西成高速铁路(四川段)现状水土流失调查的基础上，运用类比侵蚀模数法，得出高铁建设中水土流失主要发生在工程施工期间，水土流失发生的重要区域为弃渣场(在3．3年的施工期间水土流失量为17．66万t，其中新增水土流失量为15万t)，水土流失类型主要为水力侵蚀;郭丽［2］在分析新建宝兰客运专线两侧5km范围内土壤侵蚀现状时，通过类比陇海线宝鸡至兰州段，预测出宝兰客运专线在施工期可能造成的水土流失总量为58．1万t，其中新增水土流失量37．7万t，主要区域是黄土丘陵沟壑区的弃土弃渣场。由此可见，高铁在建设过程中产生的水土流失量是巨大的，高度重视高铁建设过程中新增水土流失问题，积极开展水土流失防治工作，建立完善的水土流失防治机构，布设合理的防治措施体系，具有重要意义。
2国内外研究现状
高速铁路虽然先在国外兴起，如世界上第一条高速铁路“东海道新干线”是日本于1964年建成通车，此外，法国、德国、意大利也是早期高铁技术较好的几个国家，但是他们在高铁发展过程中大多注重技术方面的提升，对高铁建设过程中造成水土流失的研究较少。在国内，针对高铁建设中水土流失防治方面的研究主要从水土流失量预测、水土保持监理及监测和高铁建设对生态环境的影响等方面展开，直接针对高铁建设中水土流失防治的研究较少。以武广客运专线为例，通过水土流失影响指数评价模型定量分析，评判了工程的水土流失影响程度。
3研究的主要内容
高铁项目水土流失防治的研究，应首先从高铁建设的特点进行分析，其次就高铁施工中产生水土流失的特点及原因展开讨论，最后针对不同区域水土流失特点，采取有效的水土流失防治措施，使水土保持工程措施与植物措施、永久措施和临时措施有机结合，合理确定水土流失防治措施的总体布局，以形成完整、科学的水土流失防治措施体系。
3．1高铁建设的主要特征
与普通铁路建设项目相比，高铁建设中不同于普通铁路的特点有以下几个方面:
①高速铁路的轨道采用无缝衔接，非常平顺，以保证行车安全和舒适性。②新建高速铁路基本上采用无砟轨道，就是不用石子的整体式道床。③高速铁路的弯道少，弯道半径大，选线难度较大。④高速铁路的桥隧比较多，线下桩基础施工及隧道开挖等极易产生水土流失。高铁项目施工工艺的特殊性，导致其形成水土流失的特点也与其他线性工程的施工不尽相同，因此在进行高铁建设项目水土流失特点分析时，应从其本身的施工工艺和施工特点进行分析。
3．2高铁建设项目水土流失特点及成因
高铁项目线路长，施工跨度大，沿线会经过不同的地形地貌、气候类型区和不同的土壤侵蚀类型区，因此在进行水土流失防治措施布设时首先应结合高铁的项目组成、沿线地形地貌及施工组织和不同的施工工艺与方法，分析高铁项目施工期可能产生水土流失的形式、范围与特点。造成水土流失的原因总体来说可分为两类，即自然因素和人为因素，高铁项目也不例外。自然因素主要从降水(降水量及其年内分配、雨季时段及降雨集中程度、暴雨强度与频率)、风力(年平均风速、最大风速、大风日数及其出现频率)和地形地貌、土壤等方面来分析探讨高铁施工及运行期间可能造成水土流失的成因及其特点;人为因素主要从施工过程中土石方的挖、填、调、运，弃土(石、渣)的堆弃方式，对地表、植被、水土保持设施的破坏和施工过程中一些不合理的施工工艺与方法等角度进行水土流失成因分析。
3．3高铁项目水土流失防治
借鉴普通铁路建设和线性生产建设项目水土流失分区防治的成功经验，高速铁路建设亦采取分区防治、突出重点的防治策略。科学地划分水土流失防治分区，因地制宜构建水土流失综合防治措施体系，是高铁建设水土流失防治的关键。
3．3．1水土流失防治分区依据《开发建设项目水土保持技术规范》(GB50433—2008)及相关规程与标准所规定的分区依据、原则和方法，分析高铁项目各组成部分、沿线地形地貌、不同施工工艺与方法造成的水土流失差异，以及治理方向，按科学、合理原则划分高铁项目水土流失防治分区，并明确各防治分区的水土流失特征与治理重点。综合分析一些文献资料和报批方案，结合高铁项目组成及平面布局，将高铁项目水土流失防治分区大致分为以下几个区域:
①路基工程防治区(包含路堑工程);②桥涵工程防治区;③隧道工程防治区;④站场工程防治区;⑤取、弃土(石、渣)场防治区;⑥施工道路防治区;⑦施工生产生活防治区;⑧改移工程防治区。由于高铁项目占地广、动用土石方量大、临时占地多，并且施工难度大，精度要求高，所以科学合理地划分水土流失防治分区是防止高铁项目水土流失的前提。
3．3．2水土流失防治措施体系水土流失防治措施体系布设是指在防治分区的基础上，根据各分区自然环境条件和工程实际情况，分区布设不同部位的水土流失防治工程措施、植物措施和临时措施。防治措施的布设应本着尽量减少对防治责任范围以外区域的扰动，最大限度地减少土石方的挖、填、调、运，以优先改善生态环境、注重水土资源的综合保护与利用的原则进行布设。高铁项目水土流失防治措施体系布设，除应遵循普通铁路和一些线性生产建设项目水土流失防治措施体系布设的基本原则外，还应着重从以下几个方面入手。(1)工程措施和植物措施相结合。高铁项目水土流失防治的工程措施和植物措施相结合主要是指在对路基(路堑)、桥涵隧道出入口的一些边坡进行防护时，在满足主体工程安全要求的前提下，尽量采用一些菱形或者弓形框格护坡，通过内置土用灌木或草本进行绿化，不仅可以改善生态环境、降低噪声，还能起到美化景观的作用。
(2)工程措施和临时措施相结合。高铁项目水土流失防治的工程措施和临时措施相结合主要是指工程后期作为永久措施的临时截排水沟和渣土的临时拦挡，与施工前表土剥离后的临时养护等相结合，合理安排施工组织与施工时序。此外还应注重一些大的临时设施拆除和土地整治过程中的临时防护措施。
(3)对弃土(石、渣)应优先考虑综合利用。高铁项目由于弃方量较大，应专门规划弃土(石、渣)场区，对弃土(石、渣)进行综合利用，不能利用的集中堆放，并按“先拦后弃”进行拦挡，后期再进行覆土绿化。综上所述，高铁项目水土流失防治措施体系的布设还应注重防治措施的时效性，各防护措施在时间安排上应具有合理性，这样才能充分发挥效用。以追求有效控制和尽量减少水土流失为原则，有效治理项目区水土流失为目的，坚持工程建设与保护水土资源相结合，因地制宜，因害设防，使防治措施形成一个具有针对性、科学合理的体系。
3．3．3水土流失防治措施典型设计结合高铁项目组成及其建设、运行过程中可能造成水土流失的部位、时段和特点，按照措施体系分区布设的各类防治措施，给出对应措施的典型设计与图件，以供相关人员参考与应用。
①表土保护与临时防护措施(如表土保护，临时拦挡、排水、苫盖、沉沙池)的典型设计。②路基区防治措施(如路堤、路堑的工程、植物和综合护坡及截排水措施)的典型设计。③桥隧防治措施(如桥梁和隧道施工中的拦挡和截排水措施)的典型设计。④站场及附属设施区防治措施(如车站及其他场区地面、道路、边坡及绿化等，以及供水工程的管道敷设)的典型设计。⑤取土场防治措施(挡水土埂、截排水沟、削坡开级、护坡等措施)的典型设计。⑥弃土(石、渣)场防治措施(如挡渣墙、截排水、护坡等措施)的典型设计。⑦施工生产生活区防治措施(如平整场地、绿化等)的典型设计。⑧施工道路防治措施(截排水、护坡及植物措施)的典型设计。
4结语
本文通过分析高铁项目的特点，结合高铁项目的组成、平面布局及施工工艺，认为搞好高铁项目水土流失防治工作应该做好以下几点:
(1)依据高铁沿线地形地貌特点、气候水文特征，结合所建高铁项目组成、施工工艺，合理确定高铁项目水土流失特点及产生水土流失的主要原因。
(2)依据《开发建设项目水土保持技术规范》(GB50433—2008)等相关规范划分水土流失防治分区的原则和方法等，结合高铁项目水土流失的特点，科学合理划分水土流失防治分区。
(3)根据水土流失防治分区，借鉴该地区同类工程防治水土流失的成功经验，合理确定水土保持措施的总体布局，以形成完整、科学的水土流失防治体系。
(4)针对施工各部分引发的水土流失特点和造成的危害程度，有针对性、正确合理地做出典型设计。通过分析高铁建设产生水土流失的特点及原因，进行高铁建设项目水土流失防治分区划分和防治措施布设，并在合理布设措施的基础上给出相应的典型设计，使之形成一个完整的水土流失防治措施体系，以期在高铁项目建设过程中起到防治水土流失、改善生态环境的作用。

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