治沟造地工程设计与施工

治沟造地工程设计与施工摘要：治沟造地是国家在延安地区实施的增加耕地面积，改善生态环境的重要举措，对于延安及黄土高原同类地区保障民生安全至关重要。那么治沟造地工程的设计施工就是这项国家举措的重要过程，关乎政策实施的效果和效益，本研究旨在提出工程设计的流程、内容以及施工方式，为治沟造地工程的落地提供依据。关键词：工程设计；工程施工；治沟造地；规划设计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治沟造地是选择合适的沟道，通过削坡取土，或在沟道周边取土，修筑坝体，填平沟道，建设农田[1-2]。填沟造地能够立竿见影，当年建设，当年耕种，同时也具有一定的拦截泥沙，减少水土流失的作用[3-4]。但投资相对较大，需配建防洪设施。削坡必须因地制宜、适度可行，以不带来新的生态和灾害问题为前提[5-6]。因此亟需通过土地工程技术措施进行规划设计，在工程实施过程中，综合考虑流域内水、土资源条件及环境承载能力，以保护流域生态环境和维持区域生态平衡为前提，提高水土资源的综合利用效率。1.土体结构普探土体结构普探作为土体有机重构工程实施前期的重要准备工作，直接调控着平整后新增耕地土壤剖面构造，进而影响着新增耕地的质量。土层厚度探查方法包括直接测定和间接测定，直接测定方法主要有钻孔法和剖面法，间接测定方法主要有探地雷达等方法。1.1钻孔法以南泥湾治沟造地项目为例，利用普探技术，选择土地区域，按照原地块布局、河流走向、道路等将项目区划分为86个田块，运用土壤普探技术，按照划分田块布局，以“S”形法在所选择的区域内布设探测点，并对各探测点土层厚度进行测定。根据测定结果，制定合理的土体有机重构方案。第一探测点1高程为142.16m，自探测点向下2.5m时未见石砾层或基岩层。第二探测点2的高程为139.47m，向下1.4m时未见石砾层或基岩层。第三探测点3的高程为138.95m，向下2.3m时未见石砾层或基岩层。第四探测点4的高程为137.29m，向下2.3m时未见石砾层或基岩层。1.2探地雷达方法通过在项目区内选择具有代表性的水田和玉米地作为采样点，以高精度GPS记录各个采样点坐标，并利用探地雷达对土体结构进行普探，得出项目区内的土体结构状况。2.土体重构设计为了准确反映土壤层次分布情况，探明土层厚度是否能够满足耕作要求或是否能实现区域内土体厚度平衡的要求，通过对沟道土层厚度进行普探，以便对土体厚度进行重构。项目区内现有耕地较为平坦，能基本满足耕种要求，所以项目区现有耕地只需要局部进行土体构建，以改良土壤，增加产量；在项目区内塬面与沟坡交接处宽度小于10m的梯田根据地形进行适当归并，以便于机械化耕作。坡度在15°以内的沟坡地顺等高线平整为台状条田，按条田做到局部土方挖填平衡。对原有小块稻田进行归并，以满足机械化耕作要求。2.1坝地修筑在坝地区，根据淤地坝规模进行田块规格设计。大中型淤地坝内的坝地可长80-150m，宽20-30m；小型淤地坝内的坝地可长25-50m，宽7-15m；土地平整度在建设竣工时应控制在±15cm以内，耕作后宜达到±5cm以内，田边修筑地边埂。2.2条田修筑在边坡条田区，条田应修筑在土质好、坡度缓、交通方便、邻近水源的沟道两侧坡面，沿等高线集中布置；修筑阶坡式条田时，缓坡区梯田以10-15m为宜，陡坡区梯田以5-8m为宜。机械化作业的边坡宽度不宜小于6m（图2）；梯田平整度在建设竣工时应控制在±15cm以内；田边修筑埂坎，或反坡梯田。对于汇水面积较大的坡面，可因地制宜地布设一定数量的水窖，用以拦蓄道路径流和梯田内排出雨水，大力发展集雨灌溉农业。图1坡地条田修筑示意图2.3客土回填客土土源应尽量接近项目区，减少运输距离，节约运输费用，客土的土壤质地、pH值、物理粘粒含量、砾石含量、容重、有机质含量、速效磷含量、速效钾含量、含盐量应适宜农作物生长需要，覆土土层厚度一般不小于60cm，耕层达到30cm以上。2.4表土剥离与回填根据普探结果，为保持耕作层土壤水肥条件的可持续性，对于田块土层厚薄不均的的区域要进行厚度整治。整治过程中首先剥离耕作熟化土层厚度25cm左右，填土厚度50cm以上。剥离的表土在田块内部另行堆方存储，然后根据土体厚度进行增加处理，填埋完工后再进行表土回填，以保持耕作层土质不变。挖方取土地段，保留表层熟土厚度20-30cm；当填方覆土地段的填土厚度超过50cm时，保留20-30cm厚的表层熟土；在填方覆土时，应留有填土厚度20%左右的虚高，以保证新填土经耕作沉陷后达到田面设计标准要求。2.5田块划分田块以田间道路、生产路、田坎和排洪沟等分割各个田块，规划田块近似长方形，对于局部边角地带，以实际地形而定。田块布设兼顾塬、沟、坡各种地形，大弯就势，小弯取直，以便利耕作。梯田原则上布置在15°以下的坡耕地上，耕作田块的土层厚度应便于耕作，具有较好的保水、保肥能力，适宜农作物生长，其厚度要在50cm以上。2.6土地翻耕对新增耕地田块，由于土壤耕作层密实、较坚硬、夹沙夹黏，必须进行土壤改良，应采用机械、畜力、人工翻耕等方法疏松土壤，一般翻耕深度应≥30cm。土地整治单元划分为条田（包括稻田）和梯田两种类型，条田每块控制面积0.25-1.00hm2，以便利大型机械耕作；梯田大多修筑在5-15度的大坡地上，每块梯田面积控制在0.15-3.50hm2，最小不应小于0.03hm2。梯田耕作田块内土地平整后，田边1m左右，左右反坡，做到外高内低。水田区耕作田块内部布置格田。格田长度30-120m，宽度20-40m；格田之间以田埂为界，埂高30cm，埂顶宽20cm；水田区内田面高差小于土面高差。3.治沟造地施工（1）黄土是非连续介质，具有非均匀性、碎散性、自然变异性，湿陷性黄土孔隙比一般在1.0左右或更大，其颗粒间具有较大的结构强度，因而压缩性大、抗剪强度低、水稳定性不良，在天然干燥状况下可承受一定荷重，变形量也较小。但黄土受浸湿后，在自重或一定荷载作用下，其土体结构被破坏，而产生显著的附加下沉或形变，这是湿陷性黄土特殊的工程特性，在实施土体有机重构工程时应加以重点考虑。（2）治沟造地工程中，边坡挖土要科学规划和论证，能不挖高坡，尽量不挖，确保沟道坡体稳定性和安全性。削坡取土时，应当考虑与防治沟坡黄土滑坡和减轻陡坡土体滑塌险情的目标有机结合起来，避免为覆土方便而随意取土，造成新的生态环境与地灾问题。（3）在一些沟道挖土填方会形成几米甚至十几米的客土层。国家《湿陷性黄土地区建筑规范》（BGJ25-90）中，按照建筑物类别及场地的湿陷类型、等级等，对湿陷性黄土地区建筑物设计和施工提出了不同的措施要求。其中设计措施包括地基处理措施、防水措施、结构措施等。因此，坚持建设标准、严格施工规范，保障高填方土层稳定性、降低灾害风险性。若不能按照规范处理，极易在外力作用下发生形变或环境灾害。（4）在自然沟道的表层淤泥、泥炭层中，由于微生物分解作用，土层往往会蓄积一定数量的气体，这些含气、湿土层在自重作用下长期得不到压实，即使进行机械夯实或碾压，也不能使土层充分压实，土体甚至还会出现液化现象（俗称“橡皮土”），实际上就是软弱或不良土层。因此，治沟造地挖土填沟前，“清表垫基”是十分必要的环节，要防止从高坡挖土直接倾倒沟底碾压客土。正确的方法是挖除沟道淤泥和夯实工程基础，然后放台阶分层压实填筑。（5）治沟造地田块渠堤坝工程质量是安全控制的关键环节。建造时填土压实的每层厚度应在30cm左右，压实前需要平地机整平，确保填土压实的均匀性。同时，要重视处理好填土方的颗粒级配，保证较高的土体干密度。考虑到黄土丘陵沟壑区治沟造地重大工程的高标准、高质量要求，碾压后坝堤、洪道基底土层控制干密度（指单位土体体积中干土的质量）应保持在1.5g/cm3左右，对于取水、拦洪筑坝设施工程的干密度（容重）应在1.8g/cm3以上。（6）在压实度不够或没有采取严格防护措施的情况下，高填方土层格坝、边坡容易造成填土冲刷甚至形成冲沟。若出现了类似的问题，首先要及时修补填充和压实，然后浆砌片石急流槽或采取其他一类减小流速与冲刷的工程措施，防止再次发生冲刷，进而造成大规模滑塌甚至重大灾害发生。4.工程创新在南泥湾土地整治项目实施过程中，为了满足生态保护、休闲旅游、观光农业的需求，通过技术革新等现代化手段，实现了三个创新：（1）首次采用普探技术，利用土壤剖面挖取法、土钻法或探地雷达法对地块土层厚度进行探测，根据实际土层厚度制定平整方案，因地制宜划分田块；（2）通过对土壤持水性和土体壤中流研究，在地块落差较大处开挖截水沟，截断上游地块土体壤中流对下游地块的影响，同时兼顾“旱时蓄，涝时排”两个功能，解决了沟道下湿地无法耕种的问题，实现了黄土高原沟道的壤中流无动力调节灌溉。（3）通过“拦、蓄、排”三者相结合的方式，科学布设拦水坝、蓄水池、灌排设施，解决了水源和灌溉排水问题。在灌排两用渠的实施过程中，在渠上铺设了盖板，一方面便于田块间生物的通行，是一条生物通道和生命走廊，有利保持田块间的生态平衡；另一方面，便于行人游客深入田块间，近距离感受自然风光。通过南泥湾项目建设，我们探索出了治沟造地新模式，实现了治沟保生态，造地惠民生，再造“陕北好江南”。资助项目：陕西省土地工程建设集团科研项目（DJNY2021-29）。参考文献：[1]刘彦随,冯巍仑,李裕瑞.现代农业地理工程与农业高质量发展——以黄土丘陵沟壑区为例[J].地理学报,2020,75(10):2029-2046.[2]史佳良.黄土丘陵沟壑区地整治重大工程建设模式及效益评价[D].北京林业