漠大線水工保護措施及水毀現(xiàn)象治理

大慶油田工程有限公司

漠大線水工保護措施及水毀現(xiàn)象治理

王 杉

大慶油田工程有限公司

漠大線是我國至關(guān)重要的長輸管道工程之一。漠大線所經(jīng)地區(qū)地形地貌復(fù)雜多樣，水文情況隨地形地貌不同而區(qū)別較大，具有一定的偶然性和隨機性，增大了水工保護工程的難度，且易發(fā)生水毀現(xiàn)象，造成管線埋深不足等嚴重問題。對漠大線水毀情況進行認真分析，提出以下建議：水毀治理工作應(yīng)從多方面入手，綜合截、排、導(dǎo)、疏等多種方法，使水害問題得以徹底解決。不能一味地將治理措施局限為堵水、回填覆土，否則適得其反，導(dǎo)致水流可能向管道沿線其他部位匯集沖刷，造成管道其他部位的水毀或其他不可預(yù)計的嚴重后果。水工保護設(shè)施及水毀治理工程的設(shè)計應(yīng)符合環(huán)境保護的要求，避免誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，減少對生態(tài)環(huán)境的影響，最大程度地滿足水工保護要求。

長輸管道；水工保護；水毀；管道埋深；治理措施

中俄原油管道漠河—大慶段（簡稱漠大線）是我國第一條通過永凍土區(qū)的管道。漠河在我國最北端，是俄羅斯原油進入我國的第一站。漠大線途經(jīng)大興安嶺林區(qū)、松嫩平原，穿越了黑龍江水系、嫩江水系，沿線森林、沼澤、凍土間隔分布，地質(zhì)條件復(fù)雜。由于地區(qū)環(huán)境因素的不同，國內(nèi)沒有成熟施工經(jīng)驗可以借鑒，漠大線是我國管道建設(shè)的一次全新挑戰(zhàn)。

漠大線水工保護的重點與難點在漠河至加格達奇地段，該地段多為永久凍土地帶，境內(nèi)丘陵山區(qū)多且森林茂盛，植被豐富，河水徜徉，地形復(fù)雜，多屬低山區(qū)，海拔多在450～1000m之間[1]。加格達奇至大慶地段多為平原地貌，為季節(jié)性凍土地帶。管道通過縱、橫山坡，給管溝外的水工保護帶來了一定的難度。

1 水保措施及效果

本工程的水工保護設(shè)計分為兩次，第一次設(shè)計是在詳細設(shè)計階段，針對一些重要的水工保護（主要是管溝內(nèi)部），如截水墻、混凝土現(xiàn)澆、混凝土配重塊以及一些河流護岸、坡等；第二次設(shè)計是在施工后期，地貌初步恢復(fù)后，針對現(xiàn)場的實際施工情況，如業(yè)主增加、完善和補充管溝以外進行的水工保護。

管道沿線多年凍土主要分布在漠河至加格達奇段，以南為季節(jié)性凍土，全線所經(jīng)區(qū)域的降雨量在400～600mm，地貌為較多丘陵。管道順坡敷設(shè)時設(shè)置截水墻，特殊地段設(shè)置木屑護坡以保護凍土環(huán)境?；謴?fù)后的坡面設(shè)置生態(tài)堡坎。當(dāng)有大面積匯水無法恢復(fù)原地貌時，設(shè)置防沖墻防止管溝內(nèi)水土流失。

本工程的水工保護多采用柔性防護，一次水保是針對管溝內(nèi)部的水工保護，保證了管道施工的質(zhì)量；二次水保是集中在管溝外部分，具有水工保持的功能。漠大線的水保工程起到了相應(yīng)的保護作用，使地表植被得到恢復(fù)，加強了地表的抗侵蝕能力，最大程度地保證了綠色管道和無污染管道的建成。

但由于漠大線管線所經(jīng)地區(qū)的地質(zhì)特殊性，水毀現(xiàn)象具有偶然性、突發(fā)性、難預(yù)測的特點。管道沿線仍有管道及水保設(shè)施遭受水毀損害，所以仍需定期觀察沿線水毀情況，及時制定處理措施，才能進一步保證管道運行期間的安全。

2 常見水毀現(xiàn)象及治理措施

漠大線水害主要表現(xiàn)為水力侵蝕、重力侵蝕、凍融侵蝕。管道運行過程中，水害對管道安全運行有極大威脅，水土流失引起的滑坡、泥石流等水毀現(xiàn)象以及水體本身對管道的沖刷侵蝕都影響著管道的安全運行。保護治理措施需要根據(jù)具體情況制定具體的解決方案，如果方案不適合所在地區(qū)將不能起到保護管道的作用，甚至可能適得其反，對管道造成更大的損傷。

2.1 沼澤、凍土等地區(qū)形成地表徑流

漠大線管道穿越部分沼澤區(qū)，地勢低洼，易形成地表徑流沖開管溝，帶走回填土，導(dǎo)致管道埋深不足。

治理措施：采用素土分層回填夯實。人工夯實為每層壓實厚度不大于200mm，機具夯實為每層厚度不大于300mm，壓實度不小于0.9，使回填后沖溝位置地坪與管堤頂面齊平。管道沿線加放砂袋，并設(shè)置石籠。

2.2 新修道路引起的水流變化

漠大線管道沿線修路，鋪設(shè)道路施工過程中加設(shè)過水涵或形成路邊水溝，造成局部河水流量增加，沖刷引起水土流失，導(dǎo)致管道埋深不足。

治理措施：在道路兩側(cè)設(shè)置擋土墻或護坡，保護道路路基及管道，保護長度應(yīng)大于擾動長度每側(cè)3m；加過水面或過水涵洞；設(shè)置排水溝，疏導(dǎo)積水從距離管溝位置較遠處流過，保護管溝。

2.3 已建水工保護受損

漠大線沿線山體坡度較大且受暴雨沖刷時可能引起較嚴重的水土流失，導(dǎo)致已建的水工保護措施損毀，管道不再受到保護而造成埋深不足。

治理措施：對已建水工保護被沖毀的應(yīng)修復(fù)被損水工保護設(shè)施，修復(fù)位置增設(shè)泄洪口；設(shè)置石籠護角消能，護角高1.5m，長6m；側(cè)沖溝基層土夯實，夯實系數(shù)不小于0.92，做成排水溝，保證泄洪要求[2]。

2.4 匯水形成的水流沖刷

管道在融沉地區(qū)橫向通過一側(cè)有低山、丘陵地區(qū)時，回填預(yù)留的沉降余量過高，山體匯水不能通過，在管道一側(cè)形成水流，沖刷管溝覆土導(dǎo)致埋深不足。

治理措施：根據(jù)管道走向與水流方向關(guān)系分為以下兩種情況。

（1）管線沿沖溝敷設(shè)處。預(yù)留沉降高度控制在300mm，如回填數(shù)月后未發(fā)生沉降或沉降現(xiàn)象不嚴重，管道上方回填土仍高于兩側(cè)耕地時應(yīng)整平，整平后標高與兩側(cè)耕地一致。沖溝內(nèi)填素土分層夯實，分層厚度不大于200mm，夯實系數(shù)不小于0.95[3]。填土后高度應(yīng)較兩側(cè)耕地高出200mm，與兩側(cè)耕地平緩過渡，以免阻水和積水。沖溝回填前應(yīng)將溝內(nèi)清理整平，填方范圍內(nèi)，沖溝內(nèi)溝頭至溝尾遠離管道中心線20m。

（2）管線與沖溝垂直相交處。管道下游5m處設(shè)置漿砌石輕型石谷坊，石谷坊頂端不得高于管道上游沖溝底面，石谷坊和上游沖溝間填土分層夯實，系數(shù)不小于0.95。沖溝側(cè)壁塌陷處填土分層夯實，夯實系數(shù)不小于0.95。沿原沖溝壁兩側(cè)設(shè)置漿砌石擋土墻，其中南側(cè)擋土墻墻頂不得高于原沖溝南側(cè)坡岸，與斜向沖溝向交出墻頂按斜向沖溝底面形狀砌筑，不得高于沖溝底面，基坑開挖時管線及光纜中心線兩側(cè)1m之內(nèi)禁止機械開挖，注意保護光纜。

2.5 邊坡較大易發(fā)生水土流失

管道在融沉地區(qū)橫向通過一側(cè)有低山、丘陵地區(qū)時，回填預(yù)留的沉降余量過高，在管道一側(cè)形成水流，沖刷管溝覆土導(dǎo)致埋深不足。

治理措施：素土回填夯實，沖溝上游每隔一段沿等高線設(shè)置一個干砌石排水溝，將水引入兩側(cè)樹林，見圖1。對原狀基層土進行夯實處理，夯實系數(shù)不小于0.92。

圖1 邊坡較大時的排水溝設(shè)置

3 建議

通過對漠大線水工保護措施的應(yīng)用效果分析以及水毀情況的經(jīng)驗總結(jié)，可為中俄原油管道二線及其他工程的水工保護設(shè)置提供建議：

（1）防范優(yōu)先于治理。設(shè)計前及施工過程中，應(yīng)多了解實際情況，觀察實際水文形勢，設(shè)計與施工緊密結(jié)合，制定合理的水工保護措施。

（2）對已實施的水工保持工程要加強管理，建立相應(yīng)的管護制度。

（3）水毀治理工作應(yīng)從多方面入手，綜合截、排、導(dǎo)、疏等多種方法，使水害問題得以徹底解決。不能一味的將治理措施局限為堵水、回填覆土，否則適得其反，導(dǎo)致水流可能向管道沿線其他部位匯集沖刷，造成管道其他部位的水毀或其他不可預(yù)計的嚴重后果。

（4）水工保護設(shè)施及水毀治理工程的設(shè)計應(yīng)符合環(huán)境保護的要求，避免誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，減少對生態(tài)環(huán)境的影響，最大程度地滿足水工保持要求。遵循預(yù)防為主，防治結(jié)合，徹底整治，不留后患的原則。水害治理措施安全可靠，施工方便，經(jīng)濟實用，是管道安全有效運行的重要前提。

[1]陳朋超，漠大線多年凍土災(zāi)害風(fēng)險分析及管理措施探討[J]，管道技術(shù)與設(shè)備，2012（1）：1-5．

[2]張勝利，黃土高原地區(qū)長輸管道水工保護[M]，北京：石油工業(yè)出版社，2009．

[3]王鴻，長輸管道水工保護工程施工技術(shù)手冊[M]，北京：中國計量出版社，2011．

13945959941、44515454@qq.com

（欄目主持樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.6.028