湿陷性黄土地区管道工程水工保护施工措施

摘要：近几年分公司在陕北地区承接的工程不少，而且按照分公司的发展规划陕北地区的工程项目会越来越多。由于陕北地区多为湿陷性黄土，本来水土保持工作拿度就大，加之施工过程中对地表植被的扰动，在雨季极易造成水土流失、水毁问题出现。所以，工程施工过程中的水工保护工作就显得尤为重要，水工保护施工的好坏直接影响着整个工程的施工质量。

关键词：湿陷性黄土 管道工程水工保护 探讨

中图分类号： P642 文献标识码： A

1概况

管道工程施工过程中所进行的施工作业带扫线、施工便道修筑及管沟开挖等对施工区域内的原始地形地貌进行了改变，破坏了原有的水土保持系统。由于陕北地区地属黄土高原，属自重湿陷性黄土，湿陷性黄土土质较均匀、土体粘粒含量较少，土粒较细，结构疏松、孔隙发育。在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较小。当在一定压力下受水浸湿，土结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，强度迅速降低。由于大量节理和裂隙的存在，黄土的抗剪强度表现出明显的各向异性。加之陕北地区地表生态系统本来就很脆弱，管道工程的施工过后，原有的水土保持系统被打破，为了保证管线运行后的安全，就必须采取相应的水工保护工程。

本文结合我单位2011年承建的靖西三线1标段工程的水工保护施工，总结了水工保护施工过程中好的经验，并且针对强降雨导致的水毁问题提出一些治理方法，为在以后的工程施工过中减少水工保护施工成本，更好的保证管线运行安全，对水工保护施工措施进行探讨。

2 水工保护形式

陕北地区地形支离破碎、千沟万壑，管道经过山区和冲沟段时由于地形条件复杂，地势陡峭，应当管道附近不稳定土体采用挡土墙进行保护，以支撑山坡土体，防止土体变形失稳横向挡墙，由上而下形成多级阶梯。挡墙基地处于管沟底的原土层，顶部与地面持平，即墙高等于管沟深度。这样在管沟回填后，即使回填土有所沉降，由于挡墙的存在，能够阻止水流的形成和回填土的流失，起到保护管道的作用。为了防止雨水侵蚀对管道作业带造成破坏，威胁管道的安全运行，水工保护工程在陕北湿陷性黄土地区就显得尤为重要。对于湿陷性黄土地区的输气管道水工保护，按其用途可分为挡土墙（坎）、护坡、护岸、截水墙、排水沟等[3、4]。

①挡土墙

挡土墙按其断面形式，可分为如图1所示的4种形式。湿陷性黄土地区挡土墙主要有灰(素)土夯筑、加筋灰(素)土填筑、草袋装灰(素)土叠垒、浆砌块(毛、卵)石等形式[5]。

灰(素)土夯筑，多在一般地段和高差很小的地域作挡土墙，如耕种田的土埂，或者管沟内砌筑。这种即是常说的干打垒挡土墙，形式经济，取材方便，但技术含量较低，抗冲击、抗倒覆、抗山洪能力较弱。

加筋灰(素)土填筑，多在高差较大的地域作挡土墙，如管道通过陡峭的腰岘时，支挡两侧的土体、高陡山坡上的挡土墙。特点是造价较低，强度较高，占地少，施工技术含量高，施工快捷，但在填筑时要加拉筋带。

草袋装灰(素)土叠垒，多在一般地段和高差较大的地域作挡土墙，如阶地、山坡上。特点是取材方便，施工简单，但造价较高，技术含量低，强度较低。

在靖西三线工程中设计图纸为灰土挡土坎，结合当地实际情况改为了编织袋素土土袋砌筑。施工起来方便、高效，施工效果较好。

浆砌块(毛、卵)石，多用于高差较大、常年有水流或有季节性洪水地域及坡度较大的地段作挡土墙。特点是强度高，技术含量较高，抗冲击、抗倒覆、抗山洪冲刷能力较强，且坚固、持久，但造价高，施工复杂，受环境和气温影响较大，施工设备较多。滤水靠泄水孔，泄水孔施工工艺复杂。

对于河床地段，由于地质复杂，冲刷较重的江河、冲沟，一般采用防冲墙或挡土墙，防冲墙、挡土墙应根据输气管道所处条件来确定是采用浆砌块石还是采用石笼；对于河床底部为岩石的，则采用压（配）重块或混凝土浇筑，为保护管道，在管道和压（配）重块土之间夹一层橡胶板。

②护坡、护岸

一般多采用石灰拌土夯筑(或袋装叠码)、浆砌石砌筑、混凝土(或钢筋混凝土)浇筑护坡、护岸。护坡应与截水墙、挡土墙及排水沟相结合，护岸应与管道穿越江河(沟)保护相配合。 石灰拌土夯筑，多用于坡地管沟回填，地表以下300mm表层夯填，其作用是防止表层水土流失。

浆砌石护坡、护岸，护坡多用于地势复杂、坡度陡的情况；护岸多用于地形复杂、冲刷严重，且瞬时洪峰较大，洪水过后河流会出现向左或向右改道的情况。

混凝土(或钢筋混凝土)护坡、护岸，护坡因造价较高，施工难度较大，所以很少用，一般在河床地质条件较好时采用连续浇筑混凝土以保护管道；护岸多用于两岸陡坡、河床地质较软、承载力不够且水流急、流量大、冲刷强的大中型河流和重要冲沟，多与压（配）重块相结合，在两岸下游整体浇灌。

在陕北地区，有条石、块石的地区可在当地采购条石、块石，护岸应首选条石。按照造价、技术、施工、寿命等综合考虑，选用条石都优于其他护岸方式。

通过靖西三线工程来看，不论护坡使用何种材料都将影响植被生长，在环境问题日益严峻的陕北地区，矛盾尤为突出。因此一般地段将护坡标高降低，在护坡上覆土300～500mm或堆放3～5层素土袋便于耕种或种植花草，并在坡顶或一侧设置排水沟。

③截水墙、排水沟

截水墙、排水沟多采用浆砌毛(块)石、混凝土现浇。

浆砌毛(块)石强度较高，抗冲击能力较强，但毛(块)石采购运输较困难，造价较高。

混凝土现浇，多用于水流急、流量大、水流期长的江河上的截水墙和排水沟，耐冲击，强度较高，寿命长，但造价高，施工工艺复杂，难度大，要求高。

3 水毁类型

从陕北地区常年雨水冲刷侵蚀形成千沟万壑的自然地貌就是不难发现，黄土地区的水土保持难度非常大，加之管道工程施工后对地表植被的扰动，在雨季极易造成水毁现象，结合靖西三线工程实际主要的水毁形式表现为雨水冲沟、落水洞及管沟的局部塌陷。

（1）水冲沟。由于湿陷性黄土的特性，在受到雨水浸泡或强降雨后地表径流的冲刷而形成。长度、宽度及深度因雨水大小不同会形成大小不同的冲沟。

（2）落水洞。主要沿管道长向分布，洞口形状呈圆形或椭圆形，且直径、深度不一，洞口内部大致呈漏斗形状。有的独立的，也有的在地表以下相互串通，形成排泄地表径流的暗渠。具有埋藏浅、分布密、发育快等特性。

（3）局部塌陷。主要出现在管沟范围，由于地表水汇集或者农田灌溉导致管沟位置塌陷，塌陷面积大小各异，深度一般在10～40cm之间。

4 水毁治理

水冲沟、落水洞的形成和发育与土层性质、地质构造、水的活动等因素有关，由于湿陷性黄土具有饱和且结构不稳定的特性，所以在这些区域内的水冲沟、落水洞主要是由地表径流水在地面凹地集聚、下渗、冲蚀，将土壤颗粒带走而形成的；局部塌陷主要是由于回填土未按照设计密实度和含水量要求严格回填，在自重压力或自重压力与附加压力作用下，受水集中浸湿后，土的结构会被迅速破坏并引发显著下沉。

在陕北湿陷性黄土地区治理水毁主要是以治水为重点，控制地表排水，分段截流排水为指导，因地制宜，因势导利，因害设防，以防为主.做到措施得当，安全可靠，经济合理。具体治理措施为“导、堵、填”：

导：设置挡水土坎、截排水沟，修筑排水渠、排水沟，将汇水排离危险区。

堵：采用灰土砌筑淤水坝，草袋子围挡、堵塞黄土碟形洼地、排水盲沟的出水口。

填：采用经夯实处理的黄土、灰土，填塞规模较大的黄土洞穴、高陡边坎等易崩塌的危险段。

5 结语

湿陷性黄土地区输气管道水工保护是一项技术性很强的系统工程，为保护管道安全输气，在水工保护工程设计时，就应根据不同地区地质特性，结合地貌、土体条件，采取相应的水工保护措施。上述措施已在不少工程中得到应用，经过多年工程验证[5]，由于湿陷性黄土地区地形、地貌的复杂性和沿线由于管沟开沟后地形、地貌的变化和不确定性，在实际工程应用中，还要根据现场实际情况因地制宜地采取相应措施，不断总结经验，适时调整设计与施工，以满足燃气输气管道工程的长期安全、平稳运行。

参考文献：

[1]《煤气设计手册》编写组．煤气设计手册(下册)[M]．北京：中国建筑工业出版社，1987．

[2]GB 50330—2002，建筑边坡工程技术规范[S]．

[3]顾晓鲁．地基与基础(第三版)[M]．北京：中国建筑工业出版社，2003．

[4]GB 50007—2002，建筑地基基础设计规范[S]．

[5]姜英硕，刘永健，汪东华，等．输气管道边坡挡土墙的设计与应用[J]．煤气与热力，2006，26(1)：14—16．