摘　要：結(jié)合工程實(shí)例，分析濕陷性黃土地質(zhì)對(duì)輸氣管道的影響及采取水工保護(hù)措施的必要陛，提出了輸氣管道穿越濕陷性黃土的陡坡、沖溝的水工保護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：輸氣管道　水工保護(hù)　濕陷性黃土　陡坡　沖溝

Hydraulic Protection of Gas Transmission Pipeling at Collapsible Loess Steep Slope and Gully

Abstract：Combined with engineering example，the influence of collapsible loess geology On gas transmission pipeline and the necessity of hydraulic protection measures are analyzed．The hydraulic protection measures for gas transmission pipeline passing through the collapsible loess steep slope and gully are put forward．

Key words：gas transmission pipeline；hydraulie protection；collapsible loess；steep slope；gully

1　概述

蘭州市天然氣城市管網(wǎng)改建工程輸氣管道東延段(二熱專線)是蘭州市高壓輸氣管道的延續(xù)，起于東大坪門站，終于東崗調(diào)壓站。管道設(shè)計(jì)壓力為2.5MPa，長(zhǎng)度約為23.0km，管道最高點(diǎn)與最低點(diǎn)相對(duì)高差為587.548m。管道所經(jīng)區(qū)域位于蘭州市區(qū)南部，大部分地區(qū)被濕陷性黃土覆蓋，地形起伏較大，為防止管道沿線發(fā)生水土流失，應(yīng)采取水工保護(hù)措施。

2　濕陷性黃土地質(zhì)對(duì)輸氣管道的影響

濕陷性黃土的地質(zhì)特性：濕陷性黃土在我國(guó)主要分布在甘肅、山西、陜西的大部分地區(qū)，是一種非飽和的欠壓密土，具有大孔和垂直節(jié)理，在天然濕度下，其壓縮性較低，強(qiáng)度較高。但遇水浸濕時(shí)，土的強(qiáng)度顯著降低，在附加壓力與土的自重壓力下引起的濕陷變形，是一種下沉量大、下沉速度快的失穩(wěn)性變形，對(duì)管道危害性大。

輸氣管道敷設(shè)在濕陷性黃土地區(qū)經(jīng)過(guò)較大起伏地形時(shí)，由于施工過(guò)程中人為的擾動(dòng)作用，對(duì)原始邊坡地形地貌破壞較大。管道敷設(shè)于此類邊坡時(shí)，由于管溝內(nèi)回填土多處于松散狀態(tài)，在降雨條件下，溝內(nèi)回填土極易在坡面徑流的沖刷下發(fā)生流失，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成管道裸露甚至懸空。因此采取砌筑護(hù)坡、擋土墻、截水墻、排水溝、護(hù)墻、錨固墩等水工保護(hù)措施是必要的^[1]。

3　水工保護(hù)措施

管道水工保護(hù)通常指在穿越河流、沖溝、濕陷性黃土地區(qū)、河谷、沙漠等復(fù)雜地形地貌或地質(zhì)條件部位時(shí)，根據(jù)水文地質(zhì)特點(diǎn)對(duì)管道采取安全保護(hù)措施^[2]。本文根據(jù)濕陷性黃土地區(qū)的土壤性質(zhì)以及輸氣管道工程建設(shè)中經(jīng)常遭受水害破壞的情況，分析其原因，提出對(duì)輸氣管道穿越濕陷性黃土地區(qū)的陡坡及沖溝的水工保護(hù)方案。

3.1　管道通過(guò)濕陷性黃土坡和沖溝的處理

①陡坡處理方案

濕陷性黃土陡坡地段由于地面高差大，土層和巖層間差異也較大，管溝開挖以后容易把坡體原始的穩(wěn)定狀態(tài)破壞，造成回填土失穩(wěn)，必須采取水工保護(hù)措施^[3]。管道敷設(shè)在濕陷性黃土陡坡地段的土層受水影響，地層變化較大，管道宜淺埋，盡量減少開挖量。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，管道穿越不同坡度及長(zhǎng)度的陡坡，具體水工保護(hù)措施不同。

坡度為7°～l5°的陡坡：宜在管溝內(nèi)每隔l0m采用灰土回填，防止回填土流失?；彝裂毓軠陷S向回填長(zhǎng)度為1m灰土由石灰和土組成，石灰與土的體積比為3：7。

坡度為15°～30°的陡坡：由于植被不能有效防止水土流失，宜在管溝內(nèi)每隔10m設(shè)置漿砌塊石截水墻(見圖l)，截水墻沿管溝軸向長(zhǎng)度為2～5m(以下截水墻的要求同此)，并且恢復(fù)原有排水系統(tǒng)或根據(jù)地勢(shì)砌筑排水溝。

坡度>30°的陡坡：

a．如果地貌允許(如荒地)，首先進(jìn)行分階削方處理，使管道通過(guò)處的坡度≤30°；其次在有可能產(chǎn)生積水或高跌水的位置，考慮設(shè)置漿砌塊石截水墻(見圖l)、排水溝，將水疏導(dǎo)至遠(yuǎn)離管道的地方，避免出現(xiàn)漏斗、溶洞以及對(duì)管溝產(chǎn)生沖蝕。

b．當(dāng)?shù)孛膊辉试S削方處理時(shí)(如梯田)，根據(jù)地勢(shì)宜采用分段砌筑擋土墻(見圖2)、護(hù)坡(見圖3)等措施防止回填土流失。與護(hù)坡相比，擋土墻強(qiáng)度高、抗傾覆能力強(qiáng)^[4-5]，因此，當(dāng)設(shè)計(jì)地面標(biāo)高高于原地面標(biāo)高時(shí)，采用擋土墻，反之采用護(hù)坡。

c．無(wú)論按照上述a或b哪種情況處理后，都還需要根據(jù)坡長(zhǎng)及管徑設(shè)置錨固墩(見圖4)，一般坡長(zhǎng)>25m時(shí)，坡腳用素混凝土或灰土墩將彎頭錨固，坡長(zhǎng)>35m時(shí)，除下部彎頭錨固以外，陡坡上每隔15～20m采用錨桿固定，錨桿深度應(yīng)在原土或基巖中。

②沖溝處理方案

管道穿越濕陷性黃土沖溝溝底時(shí)通常采取兩種敷設(shè)形式：第一種形式是管道直接在溝底敷設(shè)，在管道上采取穩(wěn)管壓塊(見圖5)、護(hù)岸、護(hù)底措施；第二種形式是跨越，即在放坡后的坡面，選取一個(gè)地質(zhì)條件較為穩(wěn)定的位置，設(shè)置跨越基墩，管道跨過(guò)沖溝。

3.2　開挖濕陷性黃土坡體和填方處的施工要求

開挖濕陷性黃土坡體應(yīng)先將開挖處地面上的植被移植到已填方完畢的地面上，方可繼續(xù)下挖。

遇到坡體凹凸不平，需要削、填方處理，這時(shí)填方應(yīng)滿足下列要求：

將原地面上的植被移植后，先進(jìn)行夯實(shí)，使原土在0.5m深度內(nèi)的壓實(shí)系數(shù)≥0.93(原土層地質(zhì)不同，壓實(shí)系數(shù)也不同)。

在夯實(shí)后的原土上方分層填新土、分層夯實(shí)，每層新填土、夯實(shí)的高度不得超過(guò)0.3m，直到設(shè)計(jì)地面標(biāo)高，每層夯實(shí)系數(shù)均為0.93。

填土的含水量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))必須控制在14.5％～15.0％，含水量低時(shí)應(yīng)灑水，含水量超過(guò)l7％的土不得用作填土。

4　結(jié)語(yǔ)

水工保護(hù)是一種重要的環(huán)境保護(hù)措施，是輸氣管道建設(shè)中水土保持的重要組成部分，尤其是遇到濕陷性黃土的地質(zhì)，水工保護(hù)的組合使用尤為重要。因此，水工保護(hù)措施是保障輸氣管道安全運(yùn)行的關(guān)鍵措施之一。

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本文作者：王春海

作者單位：中交煤氣熱力研究設(shè)計(jì)院有限公司