張春暉

（中國鐵路設計集團有限公司 機械動力與環(huán)境工程設計研究院，天津 300308）

0 引言

隨著生態(tài)文明建設的深入開展，國家對表土資源的重要性認識越來越深刻，《中華人民共和國水土保持法》第三十八條規(guī)定：“對生產(chǎn)建設活動所占用土地的地表土應當進行分層剝離、保存和利用”。目前，國內(nèi)生產(chǎn)建設項目數(shù)量多、類型廣，土石方開挖、回填量大，部分表層土及地表植被易遭到破壞，表土流失量較自然狀態(tài)下顯著增加，易引起河道淤積及水質污染[1]。

鐵路工程建設初期，需要清除地表附著的原生植被并剝離表土，如果實施過程中將表土作棄方處置則浪費土壤資源；在工程建設后期，站場、路基邊坡、棄土(渣)場、大臨工程進行生態(tài)恢復時表土資源匱乏，會影響植被恢復進展及恢復效果，增加綠化費用，可能對鐵路沿線的其他土地資源造成影響。

因此，表土作為難以再生、生態(tài)價值顯著的基礎性資源，如何有效的剝離、科學的保護和合理的利用并發(fā)揮其最大價值，已成為生產(chǎn)建設過程中亟待解決的關鍵問題[1]。目前鐵路行業(yè)在表土資源保護及利用方面的相關研究較少，技術及經(jīng)驗不足，亟需補齊短板，為鐵路生態(tài)文明建設做好技術儲備。為此，以長三角地區(qū)某鐵路建設項目為例，針對鐵路建設過程中表土剝離、保護和利用存在的問題、技術標準、實施方法展開探討，為表土剝離、保護和利用綜合防護措施體系的建立提供借鑒。

1 項目概況

1.1 項目區(qū)工程概況

該項目位于我國長三角地區(qū)的上海市、江蘇省和安徽省境內(nèi)，大致沿長江北岸東西走向，涉及3 個省(市)7 個市(區(qū))24 個縣(市、區(qū))，新建正線線路長度519.20 km，其中路基總長21.66 km，橋梁總長474.23 km/31 座，隧道長度23.31 km/4 座，全線橋隧比95.83%。工程占地面積共計3 164.17 hm2(永久占地2 298.09 hm2，臨時占地866.08 hm2)，表土剝離共計484.27 萬m3，全線設111 處表土臨時堆放場，表土臨時堆放場設置于各工程區(qū)征地紅線范圍不影響施工的位置，不再新增臨時堆置場地，剝離表土均用于后期綠化或復耕。

1.2 項目區(qū)自然概況

該項目沿線地貌類型主要為平原微丘區(qū)，依次經(jīng)過濱海平原、新三角洲平原、丘陵崗地、沖積平原、剝蝕丘陵及低山丘陵等地貌單元。沿線各城市多年平均氣溫13.9~16.4℃，多年平均降雨量1 055.7~1 293.2 mm，年平均蒸發(fā)量843.9~1 568.9 mm，年均風速1.8~3.8 m/s。項目區(qū)氣候類型屬亞熱帶季風氣候區(qū)，土壤類型以水稻土和潮土為主，土壤可蝕性相對較小，土壤侵蝕類型為水力侵蝕，侵蝕強度平原區(qū)以微度侵蝕為主，低山丘陵區(qū)以輕度侵蝕為主。項目區(qū)耕地占比大，植被類型以亞熱帶常綠闊葉林為主，林草覆蓋率約為13%~35%。

2 表土保護概述

2.1 表土剝離

表土剝離是指將占用耕地、園地、林地、草地等的表土剝離出來用于損毀土地的植被恢復、土地復墾等，需重點關注表土剝離原則、剝離厚度、剝離方法及機械選擇等方面[2]。

2.1.1 表土剝離原則

表土具有不可再生性，表土剝離應遵循“應剝盡剝”原則；具體實施階段表土剝離應遵循“先永后臨、先易后難、先厚后薄、先高后低”的原則；表土剝離應避開降雨及大風天氣，以避免水蝕、風蝕及徑流沖刷加劇水土流失。表土評價分類及表土剝離優(yōu)先級劃分如表1所示。

表1 表土評價分類及表土剝離優(yōu)先級劃分

2.1.2 表土剝離厚度

表土剝離前應進行現(xiàn)場表土調查，結合表土層厚度、土壤肥力、后期土地利用方向及施工條件等因素綜合確定，依據(jù)《水土保持工程設計規(guī)范》(GB 51018—2014)[3]，表土剝離厚度可取20～80 cm，但應在地下水常水位以上。對于不同水土流失類型區(qū)推薦表土剝離及回覆厚度如表2所示。

表2 不同水土流失類型區(qū)推薦表土剝離及回覆厚度

2.1.3 表土剝離方法及機械選擇

目前國內(nèi)普遍使用的表土剝離方法主要有3 種，分別為條帶剝離法、梯田模式剝離法和分層平移剝離法。較為常用的表土剝離機械為推土機、拖式鏟運機及挖掘機等。各表土剝離方法對照情況如表3 所示、表土剝離機械對照情況如表4所示。

表3 不同表土剝離方法對照分析

表4 表土剝離機械對照分析

2.2 表土保護

2.2.1 表土堆放原則

臨時堆土場的選址不得影響周邊重要基礎設施、居民點的安全，按照就近原則、交通便利確定堆放位置。

（1）分層堆放。表土剝離后，區(qū)分熟土和半熟土，各土層分開堆放便于回覆階段更好發(fā)揮表土價值。

（2）堆放高度。為促進土壤內(nèi)部氣體流動，保證土壤微生物存活、維持土壤養(yǎng)分，表土堆高一般不超過4 m。邊坡比控制在1:2以內(nèi)。

（3）堆放位置。表土堆放原則上應堆放于征地紅線范圍或主體工程臨時征地不影響施工的區(qū)域。堆土區(qū)邊長或直徑宜<20 m。

2.2.2 表土堆放方式

項目區(qū)地形地貌是影響表土堆放方式的首要因素，一般可分為5 類：填洼(塘)堆土、平地堆土、坡面堆土、山坳堆土、溝道堆土[5]。

推薦堆土方式依次為：填洼(塘)堆土、平地堆土、山坳地堆土、坡面堆土。溝道堆土易發(fā)生上游集水區(qū)域地表徑流沖刷坡面，故不推薦。

2.3 表土利用

剝離的表土富含大量的有機質、營養(yǎng)元素和本地種子庫，可用于植被恢復、土地復墾、土壤修復等，利用自身剝離表土的優(yōu)勢主要有2 個方面：表土含有較多有機質，有利于改善土壤理化性質，提升土壤發(fā)育初期質量；表土所含營養(yǎng)元素及本地種子庫，可促進本區(qū)域植物生長及植被群落建設，實現(xiàn)回覆區(qū)域與周邊地貌的和諧統(tǒng)一[6]。

表土利用應堅持3 個分配原則：先原后異，應先滿足原地利用，剩余表土可考慮區(qū)間調配或異地利用；先永后臨，應優(yōu)先用于本工程永久用地的綠化或復墾；先高后低，應先用于高標準植被建設及土地復墾區(qū)域[7]?；馗哺餐练绞街饕?種，分別為平面均勻式、圓形點狀式、坑狀式、帶(條)狀方式，不同覆土方式適用范圍及要求如表5所示。

表5 不同覆土方式適用范圍及要求

3 鐵路表土剝離、保護及利用

3.1 鐵路項目表土剝離

3.1.1 沿線表土調查

該工程項目區(qū)分布的土壤類型主要為水稻土和潮土，部分地區(qū)分布粗骨土、海濱鹽土、黃棕壤等。根據(jù)區(qū)域地層巖性特征的調查結果，占地范圍內(nèi)表層土壤厚度約為10~50 cm。其中，平原地區(qū)林地可剝離厚度10~20 cm，低山丘陵區(qū)林地可剝離厚度5~15 cm，占用林地的隧道洞口、取土場、棄土(渣)場邊坡坡度較大，表土不易剝離，部分渣場溝心區(qū)域為草地，表土夾雜碎石，不易分離。工程沿線土壤表土層厚度情況如表6所示。

表6 工程沿線土壤表土層厚度情況

3.1.2 表土剝離厚度及方法

工程施工準備期對占地類型為耕地、園地、林地、草地的區(qū)域進行表土剝離。結合項目區(qū)實際情況及表土層分布綜合確定剝離厚度：耕地、園地30 cm，林地、草地15 cm，回覆厚度15~50 cm 不等。表土剝離面積結合表土分布情況估算，施工擾動較大的區(qū)域表土按面積剝離，施工生產(chǎn)生活區(qū)現(xiàn)狀植被覆蓋、施工擾動很小的區(qū)域不剝離。

工程表土剝離采用機械剝離為主、人工剝離為輔的方式進行作業(yè)。地形較為平坦的區(qū)域采用機械進行剝離，而地形較陡、機械無法操作的地方可采用人工剝離表土。

3.2 鐵路項目表土保護

表土臨時堆放及保護期間為防止水土流失，采取臨時種草、臨時攔擋、臨時排水溝等措施進行防護。工程共剝離表土484.27 萬m3，區(qū)間調配144.91 萬m3，表土回填484.27萬m3。

3.2.1 表土臨時堆放場設置

全線共設置表土臨時堆土區(qū)111 處，總占地面積152.57 hm2，其中57 處堆置于站場、橋梁、隧道、路基工程區(qū)征地紅線范圍不影響施工的區(qū)域，54處堆置于工程施工生產(chǎn)生活區(qū)、棄土(渣)場、取土場臨時占地范圍內(nèi)，均不新增臨時占地。各工程區(qū)表土臨時堆放場設置情況如表7所示。

表7 各工程區(qū)表土臨時堆放場設置情況

3.2.2 堆置方式及堆放時間

表土臨時堆放場應集中堆置于以上指定位置。按照“先攔后堆”原則，堆土前先在堆土場周邊布設填土編織袋攔擋后方可堆存土方。當場地表面倒?jié)M后播撒草籽，表層土應保持一定適度透水性，利于后期苫蓋期植被生長。同時，土堆頂面應保持中間高于周邊的三角狀，便于排水。每處臨時堆土場最大堆渣高度不宜超過4 m。表土臨時堆放時間自表土剝離存放開始至土建施工完成后；表土不宜長期堆放，具備回覆條件后應及時覆土綠化、復耕。

3.2.3 表土堆存期防護

表土堆存期內(nèi)，自然沉降、水蝕和風蝕均會引起表土結構損壞和養(yǎng)分流失，為有效保護堆存期內(nèi)的表土資源，應當采取臨時攔擋、臨時排水、臨時沉沙及臨時覆蓋等措施進行系統(tǒng)性防護。

（1）臨時攔擋。鐵路工程臨時攔擋措施有裝土編織袋攔擋、土埂、干砌石擋墻等；結合堆土區(qū)地形地貌，平地堆土宜在堆土區(qū)周邊布設，坡面堆土應在邊坡下側修建臨時攔擋。臨時攔擋工程的規(guī)模應根據(jù)堆土高度、地面坡度、降雨強度等分析確定，本工程表土臨時堆高均控制在4 m 以下，坡度為1:1.5 至1:2.0，坡腳四周采用裝土編織袋攔擋，梯形斷面，頂寬0.5 m、高1.0 m，邊坡1:0.5。

（2）臨時排水。堆土場周邊及下游設置臨時排水設施：排水溝、暗涵、抽排水管等。臨時排水規(guī)模應根據(jù)排水級別、匯水面積、徑流系數(shù)、降雨量等因素分析確定。本工程施工利用期間，為防止堆土區(qū)內(nèi)積水影響施工，擬在各自堆場四周設置簡易排水溝。堆土場臨時排水溝采用梯形斷面，底寬40 cm、深40 cm，邊坡1:0.5，只開挖不襯砌，邊坡需拍實。

（3）臨時沉沙。排水溝末端設置沉沙池，沉沙池容量根據(jù)一次暴雨搬運堆積泥沙量來確定。本工程臨時沉沙池尺寸4 m×2 m×1.5 m(長×寬×深)，開挖邊坡1:0.5，以利于邊坡穩(wěn)定，只開挖，不襯砌，沉沙池使用期間應定期挖泥清淤。沉沙池上層雨水可用作綠化灌溉、車輛沖洗及灑水降塵等，場地利用結束后，回填沉沙池。

（4）臨時覆蓋。臨時覆蓋措施應根據(jù)堆放時長分別確定：①對堆放時間較短、不超過一個生長季節(jié)的表土，采用密目網(wǎng)、土工布、防塵網(wǎng)等臨時覆蓋，風沙區(qū)場地可采用礫石覆蓋；②對堆放時間較長的表土，應進行臨時種草，減少表土流失，改善土壤結構和肥力。該工程各防治分區(qū)施工時間均超過1 年，故表土堆土場采用撒播草籽覆蓋。

3.3 鐵路項目表土調配及利用

3.3.1 表土調配、利用原則

（1）就近利用原則。該工程表土利用遵循“就近利用”原則，對于表土剝離數(shù)量不足的臨時占地跡地恢復區(qū)域，可考慮調配利用臨近區(qū)域富余表土資源，避免增加新的工程創(chuàng)面。

（2）節(jié)約成本原則。利用該工程剝離表土可減少外購種植土費用；同時，表土中富含有機質和營養(yǎng)元素，可減少生土培育過程中有機肥、緩釋性復合肥等用量，最大限度節(jié)約成本。

（3）充分利用原則。該工程表土利用堅持以表土剝離為出發(fā)點，以充分利用為落腳點，過程中做好剝離與利用的銜接，避免表土閑置浪費，做到應用盡用，發(fā)揮表土價值[8]。

3.3.2 表土調配、利用方案

該工程表土剝離面積1 758.67 hm2，表土回填面積1 593.87 hm2，共剝離表土484.27 萬m3，剝離表土優(yōu)先用于本區(qū)域回填，富裕表土資源就近調配至臨近臨時占地區(qū)域用于后期跡地恢復，本次區(qū)間調配表土量144.91萬m3，表土回填484.27萬m3。各防治分區(qū)表土剝離、調配及回填情況如表8、圖1所示。

圖1 表土流向圖

表8 表土剝離及回填平衡表

4 結束語

根據(jù)鐵路工程建設的實際情況和項目區(qū)自然環(huán)境特征，量身定制表土剝離、保護及利用方案[6]，通過沿線表土實地調查確定表土剝離厚度及剝離量，利用工程永久及臨時占地區(qū)域設置表土臨時堆放場，采用攔擋、排水、沉沙、覆蓋措施防止堆放期水土流失，結合工程植被恢復及復耕需求有效調配表土資源，進而建立系統(tǒng)的表土資源防護措施體系，工程表土保護率可達95%。在國家大力推動生態(tài)文明建設的背景下，綠色鐵路建設穩(wěn)步提升，在保障主體工程穩(wěn)定安全的前提下，最大限度減少鐵路建設擾動地表面積，優(yōu)先開展工程土石方資源化、減量化、無害化利用，不斷提高植被覆蓋率已成為行業(yè)共識。同時，在努力實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標的大環(huán)境下，鐵路行業(yè)碳減排更需充分利用表土資源，有效發(fā)揮其含有較好有機養(yǎng)分及本地種子庫等特點，助力鐵路工程生態(tài)體系及植被恢復高質量建設、提高復耕土地生產(chǎn)力。