治溝造地工程設(shè)計與施工

治溝造地工程設(shè)計與施工摘要：治溝造地是國家在延安地區(qū)實施的增加耕地面積，改善生態(tài)環(huán)境的重要舉措，對于延安及黃土高原同類地區(qū)保障民生安全至關(guān)重要。那么治溝造地工程的設(shè)計施工就是這項國家舉措的重要過程，關(guān)乎政策實施的效果和效益，本研究旨在提出工程設(shè)計的流程、內(nèi)容以及施工方式，為治溝造地工程的落地提供依據(jù)。關(guān)鍵詞：工程設(shè)計；工程施工；治溝造地；規(guī)劃設(shè)計LeiNa（1.ShaanxiProvincialLandEngineeringConstructionGroupCo.,Ltd.,Xi’an,China；2.InstituteofLandEngineeringandTechnology,ShaanxiProvincialLandEngineeringConstructionGroupCo.,Ltd.Xi’an,China；3.KeyLaboratoryofDegradedandUnusedLandConsolidationEngineering,theMinistryofLandandResources,Xi’an,China；4.ShaanxiProvincialLandConsolidationEngineeringTechnologyResearchCenter,Xi’an,China）Abstract:GullycontrolandlandreclamationisanimportantmeasureimplementedbythestateinYan'antoincreasetheareaofarablelandandimprovetheecologicalenvironment.Itisessentialtoensurepeople'slivelihoodsafetyinYan'anandsimilarareasontheLoessPlateau.Thenthedesignandconstructionoftheditchcontrolandlandconstructionprojectisanimportantprocessofthisnationalinitiative,whichisrelatedtotheeffectandbenefitoftheimplementationofthepolicy.Thisresearchaimstoproposetheprocess,contentandconstructionmethodsoftheengineeringdesign,andprovidefortheimplementationoftheditchcontrolandlandconstructionproject.inaccordancewith.Keywords:engineeringdesign;engineeringconstruction;ditchcontrolandlandcreation;planninganddesign治溝造地是選擇合適的溝道，通過削坡取土，或在溝道周邊取土，修筑壩體，填平溝道，建設(shè)農(nóng)田[1-2]。填溝造地能夠立竿見影，當年建設(shè)，當年耕種，同時也具有一定的攔截泥沙，減少水土流失的作用[3-4]。但投資相對較大，需配建防洪設(shè)施。削坡必須因地制宜、適度可行，以不帶來新的生態(tài)和災(zāi)害問題為前提[5-6]。因此亟需通過土地工程技術(shù)措施進行規(guī)劃設(shè)計，在工程實施過程中，綜合考慮流域內(nèi)水、土資源條件及環(huán)境承載能力，以保護流域生態(tài)環(huán)境和維持區(qū)域生態(tài)平衡為前提，提高水土資源的綜合利用效率。1.土體結(jié)構(gòu)普探土體結(jié)構(gòu)普探作為土體有機重構(gòu)工程實施前期的重要準備工作，直接調(diào)控著平整后新增耕地土壤剖面構(gòu)造，進而影響著新增耕地的質(zhì)量。土層厚度探查方法包括直接測定和間接測定，直接測定方法主要有鉆孔法和剖面法，間接測定方法主要有探地雷達等方法。1.1鉆孔法以南泥灣治溝造地項目為例，利用普探技術(shù)，選擇土地區(qū)域，按照原地塊布局、河流走向、道路等將項目區(qū)劃分為86個田塊，運用土壤普探技術(shù)，按照劃分田塊布局，以“S”形法在所選擇的區(qū)域內(nèi)布設(shè)探測點，并對各探測點土層厚度進行測定。根據(jù)測定結(jié)果，制定合理的土體有機重構(gòu)方案。第一探測點1高程為142.16m，自探測點向下2.5m時未見石礫層或基巖層。第二探測點2的高程為139.47m，向下1.4m時未見石礫層或基巖層。第三探測點3的高程為138.95m，向下2.3m時未見石礫層或基巖層。第四探測點4的高程為137.29m，向下2.3m時未見石礫層或基巖層。1.2探地雷達方法通過在項目區(qū)內(nèi)選擇具有代表性的水田和玉米地作為采樣點，以高精度GPS記錄各個采樣點坐標，并利用探地雷達對土體結(jié)構(gòu)進行普探，得出項目區(qū)內(nèi)的土體結(jié)構(gòu)狀況。2.土體重構(gòu)設(shè)計為了準確反映土壤層次分布情況，探明土層厚度是否能夠滿足耕作要求或是否能實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)土體厚度平衡的要求，通過對溝道土層厚度進行普探，以便對土體厚度進行重構(gòu)。項目區(qū)內(nèi)現(xiàn)有耕地較為平坦，能基本滿足耕種要求，所以項目區(qū)現(xiàn)有耕地只需要局部進行土體構(gòu)建，以改良土壤，增加產(chǎn)量；在項目區(qū)內(nèi)塬面與溝坡交接處寬度小于10m的梯田根據(jù)地形進行適當歸并，以便于機械化耕作。坡度在15°以內(nèi)的溝坡地順等高線平整為臺狀條田，按條田做到局部土方挖填平衡。對原有小塊稻田進行歸并，以滿足機械化耕作要求。2.1壩地修筑在壩地區(qū)，根據(jù)淤地壩規(guī)模進行田塊規(guī)格設(shè)計。大中型淤地壩內(nèi)的壩地可長80-150m，寬20-30m；小型淤地壩內(nèi)的壩地可長25-50m，寬7-15m；土地平整度在建設(shè)竣工時應(yīng)控制在±15cm以內(nèi)，耕作后宜達到±5cm以內(nèi)，田邊修筑地邊埂。2.2條田修筑在邊坡條田區(qū)，條田應(yīng)修筑在土質(zhì)好、坡度緩、交通方便、鄰近水源的溝道兩側(cè)坡面，沿等高線集中布置；修筑階坡式條田時，緩坡區(qū)梯田以10-15m為宜，陡坡區(qū)梯田以5-8m為宜。機械化作業(yè)的邊坡寬度不宜小于6m（圖2）；梯田平整度在建設(shè)竣工時應(yīng)控制在±15cm以內(nèi)；田邊修筑埂坎，或反坡梯田。對于匯水面積較大的坡面，可因地制宜地布設(shè)一定數(shù)量的水窖，用以攔蓄道路徑流和梯田內(nèi)排出雨水，大力發(fā)展集雨灌溉農(nóng)業(yè)。圖1坡地條田修筑示意圖2.3客土回填客土土源應(yīng)盡量接近項目區(qū)，減少運輸距離，節(jié)約運輸費用，客土的土壤質(zhì)地、pH值、物理粘粒含量、礫石含量、容重、有機質(zhì)含量、速效磷含量、速效鉀含量、含鹽量應(yīng)適宜農(nóng)作物生長需要，覆土土層厚度一般不小于60cm，耕層達到30cm以上。2.4表土剝離與回填根據(jù)普探結(jié)果，為保持耕作層土壤水肥條件的可持續(xù)性，對于田塊土層厚薄不均的的區(qū)域要進行厚度整治。整治過程中首先剝離耕作熟化土層厚度25cm左右，填土厚度50cm以上。剝離的表土在田塊內(nèi)部另行堆方存儲，然后根據(jù)土體厚度進行增加處理，填埋完工后再進行表土回填，以保持耕作層土質(zhì)不變。挖方取土地段，保留表層熟土厚度20-30cm；當填方覆土地段的填土厚度超過50cm時，保留20-30cm厚的表層熟土；在填方覆土?xí)r，應(yīng)留有填土厚度20%左右的虛高，以保證新填土經(jīng)耕作沉陷后達到田面設(shè)計標準要求。2.5田塊劃分田塊以田間道路、生產(chǎn)路、田坎和排洪溝等分割各個田塊，規(guī)劃田塊近似長方形，對于局部邊角地帶，以實際地形而定。田塊布設(shè)兼顧塬、溝、坡各種地形，大彎就勢，小彎取直，以便利耕作。梯田原則上布置在15°以下的坡耕地上，耕作田塊的土層厚度應(yīng)便于耕作，具有較好的保水、保肥能力，適宜農(nóng)作物生長，其厚度要在50cm以上。2.6土地翻耕對新增耕地田塊，由于土壤耕作層密實、較堅硬、夾沙夾黏，必須進行土壤改良，應(yīng)采用機械、畜力、人工翻耕等方法疏松土壤，一般翻耕深度應(yīng)≥30cm。土地整治單元劃分為條田（包括稻田）和梯田兩種類型，條田每塊控制面積0.25-1.00hm2，以便利大型機械耕作；梯田大多修筑在5-15度的大坡地上，每塊梯田面積控制在0.15-3.50hm2，最小不應(yīng)小于0.03hm2。梯田耕作田塊內(nèi)土地平整后，田邊1m左右，左右反坡，做到外高內(nèi)低。水田區(qū)耕作田塊內(nèi)部布置格田。格田長度30-120m，寬度20-40m；格田之間以田埂為界，埂高30cm，埂頂寬20cm；水田區(qū)內(nèi)田面高差小于土面高差。3.治溝造地施工（1）黃土是非連續(xù)介質(zhì)，具有非均勻性、碎散性、自然變異性，濕陷性黃土孔隙比一般在1.0左右或更大，其顆粒間具有較大的結(jié)構(gòu)強度，因而壓縮性大、抗剪強度低、水穩(wěn)定性不良，在天然干燥狀況下可承受一定荷重，變形量也較小。但黃土受浸濕后，在自重或一定荷載作用下，其土體結(jié)構(gòu)被破壞，而產(chǎn)生顯著的附加下沉或形變，這是濕陷性黃土特殊的工程特性，在實施土體有機重構(gòu)工程時應(yīng)加以重點考慮。（2）治溝造地工程中，邊坡挖土要科學(xué)規(guī)劃和論證，能不挖高坡，盡量不挖，確保溝道坡體穩(wěn)定性和安全性。削坡取土?xí)r，應(yīng)當考慮與防治溝坡黃土滑坡和減輕陡坡土體滑塌險情的目標有機結(jié)合起來，避免為覆土方便而隨意取土，造成新的生態(tài)環(huán)境與地災(zāi)問題。（3）在一些溝道挖土填方會形成幾米甚至十幾米的客土層。國家《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（BGJ25-90）中，按照建筑物類別及場地的濕陷類型、等級等，對濕陷性黃土地區(qū)建筑物設(shè)計和施工提出了不同的措施要求。其中設(shè)計措施包括地基處理措施、防水措施、結(jié)構(gòu)措施等。因此，堅持建設(shè)標準、嚴格施工規(guī)范，保障高填方土層穩(wěn)定性、降低災(zāi)害風(fēng)險性。若不能按照規(guī)范處理，極易在外力作用下發(fā)生形變或環(huán)境災(zāi)害。（4）在自然溝道的表層淤泥、泥炭層中，由于微生物分解作用，土層往往會蓄積一定數(shù)量的氣體，這些含氣、濕土層在自重作用下長期得不到壓實，即使進行機械夯實或碾壓，也不能使土層充分壓實，土體甚至還會出現(xiàn)液化現(xiàn)象（俗稱“橡皮土”），實際上就是軟弱或不良土層。因此，治溝造地挖土填溝前，“清表墊基”是十分必要的環(huán)節(jié)，要防止從高坡挖土直接傾倒溝底碾壓客土。正確的方法是挖除溝道淤泥和夯實工程基礎(chǔ)，然后放臺階分層壓實填筑。（5）治溝造地田塊渠堤壩工程質(zhì)量是安全控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。建造時填土壓實的每層厚度應(yīng)在30cm左右，壓實前需要平地機整平，確保填土壓實的均勻性。同時，要重視處理好填土方的顆粒級配，保證較高的土體干密度。考慮到黃土丘陵溝壑區(qū)治溝造地重大工程的高標準、高質(zhì)量要求，碾壓后壩堤、洪道基底土層控制干密度（指單位土體體積中干土的質(zhì)量）應(yīng)保持在1.5g/cm3左右，對于取水、攔洪筑壩設(shè)施工程的干密度（容重）應(yīng)在1.8g/cm3以上。（6）在壓實度不夠或沒有采取嚴格防護措施的情況下，高填方土層格壩、邊坡容易造成填土沖刷甚至形成沖溝。若出現(xiàn)了類似的問題，首先要及時修補填充和壓實，然后漿砌片石急流槽或采取其他一類減小流速與沖刷的工程措施，防止再次發(fā)生沖刷，進而造成大規(guī)?；踔林卮鬄?zāi)害發(fā)生。4.工程創(chuàng)新在南泥灣土地整治項目實施過程中，為了滿足生態(tài)保護、休閑旅游、觀光農(nóng)業(yè)的需求，通過技術(shù)革新等現(xiàn)代化手段，實現(xiàn)了三個創(chuàng)新：（1）首次采用普探技術(shù)，利用土壤剖面挖取法、土鉆法或探地雷達法對地塊土層厚度進行探測，根據(jù)實際土層厚度制定平整方案，因地制宜劃分田塊；（2）通過對土壤持水性和土體壤中流研究，在地塊落差較大處開挖截水溝，截斷上游地塊土體壤中流對下游地塊的影響，同時兼顧“旱時蓄，澇時排”兩個功能，解決了溝道下濕地無法耕種的問題，實現(xiàn)了黃土高原溝道的壤中流無動力調(diào)節(jié)灌溉。（3）通過“攔、蓄、排”三者相結(jié)合的方式，科學(xué)布設(shè)攔水壩、蓄水池、灌排設(shè)施，解決了水源和灌溉排水問題。在灌排兩用渠的實施過程中，在渠上鋪設(shè)了蓋板，一方面便于田塊間生物的通行，是一條生物通道和生命走廊，有利保持田塊間的生態(tài)平衡；另一方面，便于行人游客深入田塊間，近距離感受自然風(fēng)光。通過南泥灣項目建設(shè)，我們探索出了治溝造地新模式，實現(xiàn)了治溝保生態(tài)，造地惠民生，再造“陜北好江南”。資助項目：陜西省土地工程建設(shè)集團科研項目（DJNY2021-29）。參考文獻：[1]劉彥隨,馮巍侖,李裕瑞.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)地理工程與農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展——以黃土丘陵溝壑區(qū)為例[J].地理學(xué)報,2020,75(10):2029-2046.[2]史佳良.黃土丘陵溝壑區(qū)地整治重大工程建設(shè)模式及效益評價[D].北京林業(yè)