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漠大線水工保護措施及水毀現(xiàn)象治理

王 杉

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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(yán)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(yán)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(yán)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(yán)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(biāo)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(yán)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