管道運行期水土保持工程施工圖設計要點探討

陽曉原，王　青，張　娜

(西安黃河工程監理有限公司，陜西 西安 710021)

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管道運行期水土保持工程施工圖設計要點探討

陽曉原，王青，張娜

(西安黃河工程監理有限公司，陜西 西安 710021)

[摘要]現行的水利行業相關法律、法規及技術規范對管道運行期水土保持工程設計沒有明確的規定和要求，針對這一情況，以西氣東輸管道工程甘陜地區管道運行期水土保持工程為例，從水土保持工程施工圖的設計原則、技術路線、設計要點等方面提出了構想，探討了管道運行期水土保持工程項目措施類型及布局，提出了攔渣工程、防洪排導工程、土地整治工程和植被建設工程等水土保持工程施工圖設計要點，可為管道工程運行期同類水土保持工程施工圖設計提供參考。

隨著我國國民經濟的迅猛發展及能源需求的日益增大，石油天然氣長輸管道建設得到了快速發展。自西氣東輸一線全線貫通以來，從管道長度來看，我國已建成輸氣、輸油管道的總長度達到10萬余km，其中原油管道約2.6萬km、成品油管道約2萬km、天然氣管道約6萬km；從管道數量來看，長輸油氣管道近300條，其中原油管道約90條、成品油管道約50條、天然氣管道約160條[1]。隨著各管道工程相繼竣工驗收并投產運用，在自然降雨及人為活動的干擾下，沿線出現不同程度的水毀及破壞，水土流失現象時有發生，為保證安全運營、防止水土流失，管道運營管理單位實施了管道運行期水土保持工程項目。現結合西氣東輸管道工程甘陜地區管道運行期水土保持工程施工圖設計實踐，就管道運行期水土保持工程施工圖設計要點進行探討。

1項目概況

西氣東輸管道工程甘陜地區管道所轄管線區段起自甘肅省鎮原縣，向東經過陜西省的寶雞市、咸陽市、華陰市，止于陜西省潼關縣。項目區多年平均氣溫10℃，全年無霜期180～210 d，多年平均降水量600 mm，降水主要集中在6—9月，且主要以暴雨形式出現，降雨年際變化較大，多年平均24 h最大降水量為56 mm。在強降雨及人為活動作用下，管道沿線作業帶存在的水土流失現象主要表現為管溝下沉、田坎垮塌、溝壑下切、溯源侵蝕、局部山體滑坡、排水系統損壞和植被恢復不到位等。為保證管道安全運營、防止水土流失，管道運營管理單位實施水土保持工程項目，對存在水土流失現象的區域進行水土保持專項治理。

2設計原則

設計原則主要有：①經濟適用、注重效益。合理采用技術標準與技術指標，有效控制水土保持工程規模，既能切實保護管道安全，又能防治水土流失，減小對生態環境的影響與破壞。②因地制宜，因害設防。針對管道運行期發生的水土流失，要有針對性地選擇適宜的工程防護措施，而植物措施布設須緊密結合項目區自然因素、立地條件，盡量選用鄉土樹(草)種，保證林草成活率及保存率。③景觀協調。各項水土保持措施要盡量與原地貌一致，與周邊自然景觀相協調，注重自然設計、柔性設計，建設優良的生態環境[2]。

該類項目一般由業主單位立項，再委托具有水土保持工程設計相關資質的單位開展現場調查、工程測量、措施設計、室內出圖、設計技術交底和現場復核等工作。

3設計要點

3.1治理情況分類、措施設計及布局

(1)河(溝)道水毀。管道穿越河(溝)道路段，在強降雨作用下，發生溯源侵蝕，河道下切、沖刷嚴重，造成大量泥沙遷移，河(溝)道管道埋深不足，部分嚴重地段漏管，危及管道安全。①河(溝)道比降大、流量大、水流急、沖刷嚴重且造成漏管的地段，在管道下游8～10 m處垂直河道布設漿砌石溢流壩，以抬高河床，蓄水攔沙，保證管道埋深；在河道兩岸設計漿砌石護岸，穩定兩岸坡腳，防止河床繼續下切造成兩岸坡體坍塌，以保證管道安全和減少水土流失。②河(溝)道水流平緩、流量小、沖刷不嚴重且不會對管道造成直接威脅的地段，在管道下游8～10 m處垂直河道布設漿砌石防沖墻，以蓄水攔沙，保證管道埋深。③當地居民有農業生產要求的河(溝)道，宜采用漿砌石過水路面，既可保護管道安全、減少水土流失，又可滿足地方群眾的需求。

(2)臺田地水毀。管道穿越臺田地路段，經現場調查，大部分為虛土回填，頂部采用單斗挖掘機碾壓，達不到土體穩定的壓實密度(壓實密度≥0.93)的要求，因黃土多具濕陷性，受雨水或澆灌影響，極易出現田坎坍塌和管溝塌陷，造成水土流失。①田坎較高且在公路等重要公共設施旁的臺田地，宜在交界處設計漿砌石擋墻，以保證管道安全、田坎穩定并滿足生產要求；沿管道走向隔10～30 m布設2∶8水泥土截水墻、磚砌截水墻和素土截水墻，截水防滲，防止管溝串水造成黃土沉陷；管溝沉陷處進行土方外購回填，恢復耕地。②農田段及一般地段田坎可設計為草袋堡坎或椽幫堰，以恢復田坎及保護農民用地。管溝沉陷及串水措施布設同上。根據當地群眾要求盡量減少工程占地的實際，在保證管道安全和田坎結實的前提下，沿線田坎恢復設計為椽幫堰得到了普遍認可[3]。

(3)坡面水毀。管道工程建設后，已恢復地貌的地段，部分陡坡段管溝回填時在坡腳布設草袋擋土墻，但多處管溝和坡體作業帶由于開挖溝槽后采用虛土回填，坡面未采取植物措施進行防護，也未布設有效的截排水系統，坡腳草袋擋墻經日曬雨淋已風化和腐爛，有的已經垮塌和破碎，失去攔擋和截滲作用。坡體無水土保持措施導致坡體發生次生滑坡和蠕變，危及管道安全。①若坡面較長且陡，則在坡腳布設漿砌石擋墻，坡頂進行土地整理形成反坡，根據坡度情況在坡面每隔一定距離修筑漿砌石堡坎或干砌石堡坎、漿砌石截水墻。在坡面和坡腳布設漿砌石排水溝，排除坡面匯水。在管道作業帶造林、種草以恢復植被。②若坡面較短且緩，則在坡腳布設漿砌石或干砌石擋墻，坡頂進行土地整理形成反坡，坡體造林種草以恢復植被。

(4)伴行路水毀。管道工程在投產運行后，管道運營單位沿伴行路定期、不定期地進行巡檢，維護管道運營安全。受投資、線路和實際情況約束，管道伴行路一般為土路和砂石路，在強降雨匯流沖刷及車輛長期碾壓作用下，路面損毀嚴重，既影響正常的管道巡檢，又有水土流失現象發生。應對道路進行修復，在道路兩側匯水處布設排水溝，引出路面匯水，在坡陡彎急處根據實際情況在道路上方加設阻水埂，避免形成匯流沖刷路面。

3.2施工圖設計要點

(2)防洪排導工程。以截、排水溝為例做重點說明，截、排水溝按照2%的比降設計過水流量，基礎必須為原土層或做處理的基礎。截水溝一端應與急流槽相接，并在連接處布設消力池等消能防沖措施。排水溝、急流槽、截水溝每隔10 m布設一道伸縮縫，縫內填止水橡膠。在伸縮縫后布設一道齒墻，齒墻厚50 cm。

(3)土地整治工程。以田坎恢復椽幫堰設計為例。①椽幫堰主要適用于黃土區，田坎高度低于8 m的地區，施工期選擇在夏、秋兩季。②施工時必須用不含淤泥、腐殖土、凍土、膨脹土和有機質大于8%的土作為填筑料，土壤含水量經測定后確定，根據最優含水量進行配料，土壤含水量一般控制在16%左右。③夯填時在埂坎外側每隔1.5 m埋設一根立柱，兩立柱與埂坎間放置木椽。隨著埂坎夯填升高，取下方木椽逐級向上安裝，埂坎坡度采用木楔夾在立柱與木椽之間控制。④木椽安放好后，分層夯填，每層鋪厚不得大于20 cm，夯實后不得大于15 cm，土方回填壓實系數大于0.93。⑤椽幫堰邊埂最大外側埂坎坡度見表1，恢復時外側埂坎在不得陡于表1給出值的前提下，可根據埂坎高度選擇外側埂坎坡度。

表1　椽幫堰邊埂最大外側埂坎坡度

(4)植被建設工程。依據石油天然氣管道保護法的規定，在管道中心線兩側各5 m范圍內，禁止種植喬木、灌木、藤類、蘆葦、竹子或者其他根系深達管道埋設部位可能損壞管道防腐層的深根植物，結合《開發建設項目水土保持技術規范》(GB 50433—2008)要求，管道工程的植被建設工程設計[4]內容主要包括植物措施立地條件創建、喬灌草設計。該地區管道爬坡段坡面恢復植被時，可因地制宜在管道中心線兩側各5 m范圍內混播紫花苜蓿和沙打旺，30 cm條播，播種密度45～60 kg/hm2；管道作業帶其他區域穴狀整地種植適生灌木紫穗槐，帶土球苗木，胸徑6～8 cm，種植適宜密度5 000～6 667株/hm2。

4結語

管道運行期應因地制宜、合理布局水土保持工程，在保障管道運行安全、防治水土流失的前提下，堅持以恢復原地貌為主，以安全、經濟及與景觀協調為原則，根據現場實際情況布設水土保持措施。充分認知并處理好這些問題，對保障管道安全運行、有效防治水土流失、建設“綠色管道”“生態管道”“和諧管道”具有積極的意義。

[參考文獻]

[1] 姚赫，王森林.長輸管道工程水土保持施工圖設計若干問題探討[J].人民長江，2013(11):89-91.

[2] 中華人民共和國水利部.GB 50433—2008 開發建設項目水土保持技術規范[S].北京：中國計劃出版社，2008:61-62.

[3] 洪傳勛,李玉生,馬英武.淺析西部原油成品油管道工程水土保持防治措施體系[J].新疆水利，2008(6):31-32.

[4] 王禮先.生產建設項目水土保持設計指南[M].北京:中國水利水電出版社，2011:556-571.

(責任編輯孫占鋒)

[中圖分類號]S157

[文獻標識碼]C

[文章編號]1000-0941(2016)07-0017-03

[作者簡介]陽曉原(1982—)，男，湖南邵陽市人，工程師，碩士，主要從事水土保持監測、規劃設計、監理、科研工作。

[收稿日期]2015-10-20

[關鍵詞]管道工程；運行期；水土保持工程；施工圖設計