管道运行期水土保持工程施工图设计要点探讨

阳晓原，王　青，张　娜

(西安黄河工程监理有限公司，陕西 西安 710021)



管道运行期水土保持工程施工图设计要点探讨

阳晓原，王青，张娜

(西安黄河工程监理有限公司，陕西 西安 710021)

[摘要]现行的水利行业相关法律、法规及技术规范对管道运行期水土保持工程设计没有明确的规定和要求，针对这一情况，以西气东输管道工程甘陕地区管道运行期水土保持工程为例，从水土保持工程施工图的设计原则、技术路线、设计要点等方面提出了构想，探讨了管道运行期水土保持工程项目措施类型及布局，提出了拦渣工程、防洪排导工程、土地整治工程和植被建设工程等水土保持工程施工图设计要点，可为管道工程运行期同类水土保持工程施工图设计提供参考。

随着我国国民经济的迅猛发展及能源需求的日益增大，石油天然气长输管道建设得到了快速发展。自西气东输一线全线贯通以来，从管道长度来看，我国已建成输气、输油管道的总长度达到10万余km，其中原油管道约2.6万km、成品油管道约2万km、天然气管道约6万km；从管道数量来看，长输油气管道近300条，其中原油管道约90条、成品油管道约50条、天然气管道约160条[1]。随着各管道工程相继竣工验收并投产运用，在自然降雨及人为活动的干扰下，沿线出现不同程度的水毁及破坏，水土流失现象时有发生，为保证安全运营、防止水土流失，管道运营管理单位实施了管道运行期水土保持工程项目。现结合西气东输管道工程甘陕地区管道运行期水土保持工程施工图设计实践，就管道运行期水土保持工程施工图设计要点进行探讨。

1项目概况

西气东输管道工程甘陕地区管道所辖管线区段起自甘肃省镇原县，向东经过陕西省的宝鸡市、咸阳市、华阴市，止于陕西省潼关县。项目区多年平均气温10℃，全年无霜期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现，降雨年际变化较大，多年平均24 h最大降水量为56 mm。在强降雨及人为活动作用下，管道沿线作业带存在的水土流失现象主要表现为管沟下沉、田坎垮塌、沟壑下切、溯源侵蚀、局部山体滑坡、排水系统损坏和植被恢复不到位等。为保证管道安全运营、防止水土流失，管道运营管理单位实施水土保持工程项目，对存在水土流失现象的区域进行水土保持专项治理。

2设计原则

设计原则主要有：①经济适用、注重效益。合理采用技术标准与技术指标，有效控制水土保持工程规模，既能切实保护管道安全，又能防治水土流失，减小对生态环境的影响与破坏。②因地制宜，因害设防。针对管道运行期发生的水土流失，要有针对性地选择适宜的工程防护措施，而植物措施布设须紧密结合项目区自然因素、立地条件，尽量选用乡土树(草)种，保证林草成活率及保存率。③景观协调。各项水土保持措施要尽量与原地貌一致，与周边自然景观相协调，注重自然设计、柔性设计，建设优良的生态环境[2]。

该类项目一般由业主单位立项，再委托具有水土保持工程设计相关资质的单位开展现场调查、工程测量、措施设计、室内出图、设计技术交底和现场复核等工作。

3设计要点

3.1治理情况分类、措施设计及布局

(1)河(沟)道水毁。管道穿越河(沟)道路段，在强降雨作用下，发生溯源侵蚀，河道下切、冲刷严重，造成大量泥沙迁移，河(沟)道管道埋深不足，部分严重地段漏管，危及管道安全。①河(沟)道比降大、流量大、水流急、冲刷严重且造成漏管的地段，在管道下游8～10 m处垂直河道布设浆砌石溢流坝，以抬高河床，蓄水拦沙，保证管道埋深；在河道两岸设计浆砌石护岸，稳定两岸坡脚，防止河床继续下切造成两岸坡体坍塌，以保证管道安全和减少水土流失。②河(沟)道水流平缓、流量小、冲刷不严重且不会对管道造成直接威胁的地段，在管道下游8～10 m处垂直河道布设浆砌石防冲墙，以蓄水拦沙，保证管道埋深。③当地居民有农业生产要求的河(沟)道，宜采用浆砌石过水路面，既可保护管道安全、减少水土流失，又可满足地方群众的需求。

(2)台田地水毁。管道穿越台田地路段，经现场调查，大部分为虚土回填，顶部采用单斗挖掘机碾压，达不到土体稳定的压实密度(压实密度≥0.93)的要求，因黄土多具湿陷性，受雨水或浇灌影响，极易出现田坎坍塌和管沟塌陷，造成水土流失。①田坎较高且在公路等重要公共设施旁的台田地，宜在交界处设计浆砌石挡墙，以保证管道安全、田坎稳定并满足生产要求；沿管道走向隔10～30 m布设2∶8水泥土截水墙、砖砌截水墙和素土截水墙，截水防渗，防止管沟串水造成黄土沉陷；管沟沉陷处进行土方外购回填，恢复耕地。②农田段及一般地段田坎可设计为草袋堡坎或椽帮堰，以恢复田坎及保护农民用地。管沟沉陷及串水措施布设同上。根据当地群众要求尽量减少工程占地的实际，在保证管道安全和田坎结实的前提下，沿线田坎恢复设计为椽帮堰得到了普遍认可[3]。

(3)坡面水毁。管道工程建设后，已恢复地貌的地段，部分陡坡段管沟回填时在坡脚布设草袋挡土墙，但多处管沟和坡体作业带由于开挖沟槽后采用虚土回填，坡面未采取植物措施进行防护，也未布设有效的截排水系统，坡脚草袋挡墙经日晒雨淋已风化和腐烂，有的已经垮塌和破碎，失去拦挡和截渗作用。坡体无水土保持措施导致坡体发生次生滑坡和蠕变，危及管道安全。①若坡面较长且陡，则在坡脚布设浆砌石挡墙，坡顶进行土地整理形成反坡，根据坡度情况在坡面每隔一定距离修筑浆砌石堡坎或干砌石堡坎、浆砌石截水墙。在坡面和坡脚布设浆砌石排水沟，排除坡面汇水。在管道作业带造林、种草以恢复植被。②若坡面较短且缓，则在坡脚布设浆砌石或干砌石挡墙，坡顶进行土地整理形成反坡，坡体造林种草以恢复植被。

(4)伴行路水毁。管道工程在投产运行后，管道运营单位沿伴行路定期、不定期地进行巡检，维护管道运营安全。受投资、线路和实际情况约束，管道伴行路一般为土路和砂石路，在强降雨汇流冲刷及车辆长期碾压作用下，路面损毁严重，既影响正常的管道巡检，又有水土流失现象发生。应对道路进行修复，在道路两侧汇水处布设排水沟，引出路面汇水，在坡陡弯急处根据实际情况在道路上方加设阻水埂，避免形成汇流冲刷路面。

3.2施工图设计要点

(2)防洪排导工程。以截、排水沟为例做重点说明，截、排水沟按照2%的比降设计过水流量，基础必须为原土层或做处理的基础。截水沟一端应与急流槽相接，并在连接处布设消力池等消能防冲措施。排水沟、急流槽、截水沟每隔10 m布设一道伸缩缝，缝内填止水橡胶。在伸缩缝后布设一道齿墙，齿墙厚50 cm。

(3)土地整治工程。以田坎恢复椽帮堰设计为例。①椽帮堰主要适用于黄土区，田坎高度低于8 m的地区，施工期选择在夏、秋两季。②施工时必须用不含淤泥、腐殖土、冻土、膨胀土和有机质大于8%的土作为填筑料，土壤含水量经测定后确定，根据最优含水量进行配料，土壤含水量一般控制在16%左右。③夯填时在埂坎外侧每隔1.5 m埋设一根立柱，两立柱与埂坎间放置木椽。随着埂坎夯填升高，取下方木椽逐级向上安装，埂坎坡度采用木楔夹在立柱与木椽之间控制。④木椽安放好后，分层夯填，每层铺厚不得大于20 cm，夯实后不得大于15 cm，土方回填压实系数大于0.93。⑤椽帮堰边埂最大外侧埂坎坡度见表1，恢复时外侧埂坎在不得陡于表1给出值的前提下，可根据埂坎高度选择外侧埂坎坡度。

表1　椽帮堰边埂最大外侧埂坎坡度

(4)植被建设工程。依据石油天然气管道保护法的规定，在管道中心线两侧各5 m范围内，禁止种植乔木、灌木、藤类、芦苇、竹子或者其他根系深达管道埋设部位可能损坏管道防腐层的深根植物，结合《开发建设项目水土保持技术规范》(GB 50433—2008)要求，管道工程的植被建设工程设计[4]内容主要包括植物措施立地条件创建、乔灌草设计。该地区管道爬坡段坡面恢复植被时，可因地制宜在管道中心线两侧各5 m范围内混播紫花苜蓿和沙打旺，30 cm条播，播种密度45～60 kg/hm2；管道作业带其他区域穴状整地种植适生灌木紫穗槐，带土球苗木，胸径6～8 cm，种植适宜密度5 000～6 667株/hm2。

4结语

管道运行期应因地制宜、合理布局水土保持工程，在保障管道运行安全、防治水土流失的前提下，坚持以恢复原地貌为主，以安全、经济及与景观协调为原则，根据现场实际情况布设水土保持措施。充分认知并处理好这些问题，对保障管道安全运行、有效防治水土流失、建设“绿色管道”“生态管道”“和谐管道”具有积极的意义。

[参考文献]

[1] 姚赫，王森林.长输管道工程水土保持施工图设计若干问题探讨[J].人民长江，2013(11):89-91.

[2] 中华人民共和国水利部.GB 50433—2008 开发建设项目水土保持技术规范[S].北京：中国计划出版社，2008:61-62.

[3] 洪传勋,李玉生,马英武.浅析西部原油成品油管道工程水土保持防治措施体系[J].新疆水利，2008(6):31-32.

[4] 王礼先.生产建设项目水土保持设计指南[M].北京:中国水利水电出版社，2011:556-571.

(责任编辑孙占锋)

[中图分类号]S157

[文献标识码]C

[文章编号]1000-0941(2016)07-0017-03

[作者简介]阳晓原(1982—)，男，湖南邵阳市人，工程师，硕士，主要从事水土保持监测、规划设计、监理、科研工作。

[收稿日期]2015-10-20

[关键词]管道工程；运行期；水土保持工程；施工图设计