港珠澳大桥水土保持措施布局及效果

本期期刊速读内容来自《亚热带水土保持》杂志2019年9月的文章《港珠澳大桥工程水土保持措施布局及实施效果探讨》,作者王玮娟。

王玮娟( 1988-) ,女,河北省沽源县人,工程师,主要从事水土保持方面的设计工作。

港珠澳大桥是一座连接香港、珠海和澳门的桥隧工程,对完善国家及粤港澳三地的综合运输体系和高速公路网络,密切珠江西岸地区与香港地区的经济社会联系,改善珠江西岸地区的投资环境,提升珠江三角洲粤港澳湾区的综合竞争力,保持港澳地区的持续繁荣稳定,促进珠江两岸经济社会协调发展具有重大意义。

本文通过对大桥水土流失现状的了解,对水保措施的布局进行了探讨,可为今后类似工程项目提供借鉴。


1 工程概况

港珠澳大桥工程建设内容包括: 海中桥隧工程、香港口岸、澳门口岸、珠海口岸、珠海连接线及香港侧接线工程。

海中桥隧工程总长约35.578km,采用桥隧组合方案,隧道长6.753km、桥长28.82km,按照平原微丘六车道高速公路建设,主线海中桥隧设计速度100km/h,桥梁总宽度33.1m; 海底隧道单幅宽度14.25m,净高5.1m。海中桥隧工程分为海中桥隧主体工程和海中桥隧香港水域工程( 桥梁,长5.976km) 。

三地口岸及连接线由属地负责建造及营运( 香港口岸及接线、澳门口岸及接线不纳入本方案) 。珠海口岸及澳门口岸建立在填海而成的人工岛上。

水保方案的研究范围为: 海中桥隧主体工程、珠海口岸、珠海接线以及澳门口岸人工岛填海工程四部分。

海中桥隧主体工程全长约29.602km,采用桥隧组合方案( 其中隧道长6.753km) ; 珠海口岸填海面积为157.41hm2,澳门口岸填海面积为96.37hm2。

珠海接线工程起自珠海口岸人工岛,终点连接到规划建设的太澳高速公路,接线长13.890km,包括拱北隧道长约2.785km,南屏隧道长约2.820km,隧道单幅宽度14.00m,桥梁长5.986km,桥梁宽度31.50m,路基宽度32.00m,拟在南湾大道、横琴大桥北桥头及终点设置互通立交,设计速度80km/h。

本项目土石方总量约6142.00万m3,其中挖方总量约4310.00 万m3,填方总量约1832.00万m3,产生弃渣3129.29万m3,其中约3052.64万m3 为海中淤泥,经国家海洋局批准,抛弃到海上指定深海区域,另76.65万m3 由珠海市政府统一协调处理。

本项目占地495.25hm2,其中永久占地41.55hm2,临时占地53.70hm2。拟在斗门、淇澳岛、横琴岛等地设置施工营地、预制场,占地53.0hm2,施工临时道路2.0km,占地0.7hm2,珠海接线需拆迁建筑物19万m2。

工程于2009年12月开工, 2018年2月完工,总工期99个月。项目区各土地类型面积如图1 所示。
图1 项目区各土地利用类型面积对比图


2 水土流失现状

本项目海中桥隧工程、珠海口岸人工岛均为海中主体工程,对陆上没有直接影响,仅对施工期主体工程的施工有所影响,项目的水土流失区主要是珠海接线工程,根据沿线调查,水土流失敏感点为: 前山河( 前山河大桥及南湾立交) 、珠海保税区( 南横路高架桥) 、洪湾河道等。

根据《关于划分国家级水土流失重点防治区的公告》,拟建公路建设区域属于国家级水土流失重点监督区。根据《关于发布全省水土流失重点防治区通告的通知》,该公路沿线所经区域属于广东省水土流失重点监督区。根据《珠海市水土保持规划报告》( 广东省水利水电科学研究所等,2000) ,珠海接线工程沿线属于湾仔预防监督区。

根据《珠海市水土流失调查报告》( 广东省水利水电科学研究所等,1999) ,珠海市水土流失面积( 海岛除外) 为8534.8hm2,占全市陆地总面积的5.67%。其中人为水土流失面积为6181.2hm2,占流失总面积的72.42%,自然水土流失面积为2353.6hm2,占27.58%。项目所在的南湾城区社会经济基础条件较好,自然山体植被条件较好。

区域内水土流失均为人为水土流失,主要由开发平台、取料场和采石场等引起。项目沿线植被覆盖度大,目前水土流失轻微,现状侵蚀强度以微度、轻度侵蚀为主。

根据《珠海市水土保持规划报告》(广东省水利水电科学研究所等,2000) ,珠海市水土保持规划分近期规划和中远期规划。中远期规划(2005~2010年) 重点任务是强化预防监督,杜绝新的水土流失的发生,并且对侵蚀模数20000t/( km2·a) 以下的流失区进行治理。经调查,本区水土保持总体情况较好,水土流失轻微。


3 水保措施布局

3.1 总体布局原则
①分区治理原则。

公路工程建设过程中,由于各项目区水土流失强度不同,故在水土流失防治分区基础上,确定水土流失重点防治和一般防治项目区,制定最优方案和具体措施。

②互补性原则。

从水土保持要求出发,结合主体工程建设特点,全面规划,综合治理,形成以工程保植物,以植物促工程的互补防治形式。

③突出重点原则。

对重点部位的治理要加大加强措施的布设程度,进一步提高治理效果。

④绿化美化原则。

大桥与陆地的景观协调,珠海接线植物措施布设尽量与珠海市水土保持规划相适应,以当地适生优势树草种为主。


3.2 措施总体布局

根据项目区地形地貌、工程布局、建设时序、新增水土流失特点等因素,将本项目划分为4个防治分区: 海中主体( 包括桥隧和人工岛) 工程区、珠海接线工程区、施工临建区和临时道路。珠海接线工程区可进一步分为隧道工程区、路基工程区、桥梁立交区三个二级防治区。

主体设计中的边坡防护工程、护岸工程、排水工程、绿化工程等具有较好的水土保持功能,设计比较完善,但大部分在完工后或建设期的后期才能发挥作用。主体设计中没有考虑临时弃渣场的防护措施,以及施工临建区和临时道路的防护措施及其完工后的植被恢复措施。

针对以上情况,水土保持方案重点对海中主体工程区和珠海接线工程区施工期临时防护措施进行设计,对施工临建区和临时道路的防护措施及其完工后的植被恢复措施进行设计,形成完善的水土保持防治措施体系,使新增水土流失基本得到控制,生态环境得到显著改善。各分区水土保持措施如图2所示。
图2 水土流失防治体系图

  • ①海中主体工程区: 主体设计中没有施工期临时防护措施,为了避免施工期水土流失对项目施工造成影响,施工期在人工岛布设临时排水沟。
  • ②珠海接线工程区: 主体设计中没有考虑珠海接线工程施工期临时防护措施,为了减少施工期水土流失,本方案在路基工程区布设塑料挡板围闭施工,对填筑高度较高的匝道采用编织土袋拦挡; 隧道工程区洞口边坡防护工程一般在洞口开挖后会及时采取防护措施,但绿化措施相对滞后,建议适当提前; 桥梁立交区高架桥段拟采取塑料挡板围闭施工,立交区下游侧布设临时排水沟和沉砂池,堆放在该区的临时堆渣采用编织土袋拦挡,雨季利用土工布覆盖。
  • ③施工临建区: 为减少施工期水土流失,施工期在施工临建区预制场周边布设排水沟,在生产生活管理区内及周边布设排水沟; 项目施工结束后及时清理场地恢复植被。
  • ④临时道路: 为减少施工期间水土流失,施工期在临时道路两侧布设排水沟,完工后及时恢复植被。


4 水保措施及防治效果

工程中实施的各项工程措施均能很好地发挥作用,对控制工程水土流失起到较大作用。桥梁工程区跨水桥梁充分考虑洪水影响,在设计、施工过程中确保桥梁原有功能; 水中墩施工过程中采取施工围堰措施,在施工结束后进行拆除,采用新型施工工艺及设备,对泥浆进行重复利用,减少施工对环境的影响,岸坡施工区域落实临时拦挡措施; 沿线高架路桥梁施工过程中布置泥浆沉淀池,泥浆晒干后运往弃土场集中处理、防护,施工后期对场地进行平整恢复植被。

路基工程区施工过程中,在永久排水沟施工前,布置临时排水沟,雨季采取临时覆盖措施对边坡进行防护,工程施工后期,在路堤下游布置混凝土排水沟,排水沟与天然沟渠及相邻桥涵等排水设施衔接,形成完善的排水系统; 立交区边坡采用骨架护坡进行防护,骨架内栽植草本植物。

隧道进出口边仰坡开挖暴露面采用框架梁护坡,坡面采用植草间植灌木防护及骨架护坡结合植物防护措施,洞口边仰坡开挖线以外设置截水天沟,环向、纵向、横向排水管相互连通,排水侧沟、中心排水沟无淤积,排水顺畅。

临时弃土场遵循“先拦后弃”的原则,堆渣前根据需要下游修筑拦挡设施; 顺接天然沟渠时,周围设置排水沟; 施工结束后,及时外运渣土,并恢复原有地貌。

施工临建区及临时道路区在施工结束后,部分施工临建区移交给其他工程继续使用,其他占地已恢复为原地貌或重新布设植物措施进行防护。

经水保监测认定,项目区水土保持措施布局合理,防治措施体系完善,各项设施保存完好,水土保持措施基本实施到位,地表植被恢复情况良好,林草生长良好,水土保持工程和林草措施发挥了良好的水土保持作用,基本控制了工程建设期间的水土流失,

其扰动土地整治率达99.7%,水土流失总治理度达99.3%,土壤流失控制比1.0,拦渣率99%,林草植被恢复率达99.1%,林草覆盖率达33.0%,达到了《港珠澳大桥水土保持方案报告书》提出的设计目标值,各项措施水土保持效益发挥得当,扰动地表经治理后防治水土流失的功能基本得以恢复。


5 结论

该工程主体工程区中的植物护坡措施和临时防护措施有效地减少了土壤流失量。监测结果显示监测区都布置了适宜的水土保持防护措施,这些措施效果明显,有效地减少了土壤流失,同时对沿线也起到了有效的防护。建设单位基本落实了水保方案设计的各项水土保持措施,防治措施体系完善,布局合理。

本工程水土保持方案设计的各项水土保持措施基本得到落实,运营管理单位应加强水土保持设施的管理,确保水土保持设施正常运行并发挥效益。部分桥梁区桥底下植被恢复效果不理想,应在工程运行过程中加强植被管护,提高植被成活率。
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