劉 敏，文 潔

（1.子洲縣水保生態(tài)檢測(cè)站，陜西 榆林 718400；2.子洲縣水資源工作站，陜西 榆林 718400）

1 概況

子洲縣石化輸氣管線全長(zhǎng)856 km，設(shè)計(jì)壓力10 MPa，年輸氣量200×108m3。子洲縣屬大陸性季風(fēng)氣候，年均降雨量428.1 mm，多集中在7—8月[1]，年均風(fēng)速2.8 m∕s，最大風(fēng)速16 m∕s。子洲縣西高東低，大部為黃土覆蓋，溝壑密集，支離破碎，峁小梁短。項(xiàng)目區(qū)水土流失以水力侵蝕為主，水力侵蝕又以面蝕為主，土壤侵蝕模數(shù)為2 500～4 000 t∕（km2·a），屬中度侵蝕區(qū)，而水土流失容許值為1 000 t∕（km2·a）[2]。

2 管道敷設(shè)分析

為了減少項(xiàng)目建設(shè)造成的水土流失，根據(jù)《輸油（氣）管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50251-2003）和《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》（GB50433-2008）、《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)》（GB50434-2008）[3]，子洲縣石化輸氣管道帶占地寬度按照30 m 設(shè)計(jì)，在敷設(shè)和施工中最大化地減少擾動(dòng)和占地，減輕水土流失。

2.1 一般地段管道敷設(shè)

管道采用埋地敷設(shè)為主，特殊地段也可采用土堤、地面等形式敷設(shè)，埋深一般應(yīng)大于1.0 m 和最大凍土深度。石方地段管底應(yīng)超挖0.2 m，并回填細(xì)土至管頂以上0.3 m；三、四級(jí)地區(qū)管頂最小埋深為1.2 m；河流大中型穿越管道，管頂埋設(shè)為最大沖刷層以下即河床穩(wěn)定層以下1.0 m，管溝斷面型式采用梯形。

2.2 特殊地段管道敷設(shè)

2.2.1 穿越經(jīng)濟(jì)作物段

為減少管道施工對(duì)經(jīng)濟(jì)作物的損壞，施工作業(yè)帶寬度應(yīng)盡量縮窄，宜采用溝下組焊方式減小施工作業(yè)帶寬度[4]。本工程管道根據(jù)管徑不同，確定通過(guò)經(jīng)濟(jì)作物區(qū)的施工作業(yè)帶寬度宜壓縮為12～16 m。

2.2.2 穿越水網(wǎng)及小型河流段

穿越水網(wǎng)及小型河流段含水量飽和、不易成溝、地基承載力小，應(yīng)采取清淤、回填、打樁、壓重等相應(yīng)的穩(wěn)管措施，將管線必須埋到?jīng)_刷及疏浚線深度以下，并及時(shí)做好水工保護(hù)，確保管道安全。

2.2.3 經(jīng)過(guò)城鎮(zhèn)街區(qū)及規(guī)劃區(qū)段

經(jīng)過(guò)城鎮(zhèn)街區(qū)及規(guī)劃區(qū)段需獲得有關(guān)部門(mén)批準(zhǔn)；在狹窄場(chǎng)地外組焊，溝下整體拖管就位，以縮小施工作業(yè)帶寬度；管頂埋深不小于1.5 m；在管溝的管道上方加設(shè)警示帶或混凝土蓋板保護(hù)管道，地面警示牌按100 m間距設(shè)置。

2.2.4 管道采用土堤埋設(shè)段

管道采用土堤埋設(shè)時(shí)需根據(jù)地形、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、土壤類別及性質(zhì)確定土堤高度和寬度，管底以下為黏性土?xí)r壓實(shí)系數(shù)為0.94～0.97，管頂覆土厚度不小于0.6 m，土堤頂部寬度不小于0.5 m 且大于管徑的2倍，邊坡按規(guī)范要求確定。

3 管道穿跨越分析

管道穿越包括水域穿越，公路、山體隧道穿越和電纜、光纜穿越等。本項(xiàng)目分別采用了挖溝法穿越、定向鉆穿越、頂管法穿越等方式，盡量減少地面擾動(dòng)，有利于保持水土。

3.1 大開(kāi)挖穿越施工工藝

對(duì)于水流量較小、沖刷不大的區(qū)段，可采用大開(kāi)挖穿越施工工藝。開(kāi)挖和管道就位前，采取排水降水措施，清除基底淤泥及雜物等，遇透水性較強(qiáng)地基時(shí)應(yīng)做好防滲處理。對(duì)于管道經(jīng)過(guò)中小型河流以及一般的溝渠，施工期盡量選擇在枯水季節(jié)，采用圍堰、導(dǎo)流開(kāi)挖方式穿越。穿越中小型河流或水域的管頂埋深應(yīng)在設(shè)計(jì)洪水沖刷或規(guī)劃疏浚線以下大于0.8 m 處，若無(wú)沖刷或疏浚水域則應(yīng)在河床底面以下大于2.0 m 處穿越。

3.2 頂管穿越施工工藝

頂管穿越是施加一定的壓力進(jìn)行掘進(jìn)后跟進(jìn)保護(hù)套管，頂進(jìn)完成后再穿入主管的施工方式[5]。高速公路、一二級(jí)公路以及鄉(xiāng)村公路均采用頂管法頂進(jìn)混凝土套管進(jìn)行穿越。頂管所用套管頂部距公路路面不小于1.2 m，距路邊溝底不小于0.8 m。頂管法施工不產(chǎn)生泥漿。施工前，首先確定工作坑的位置。工作坑布置在頂管施工段兩端，長(zhǎng)寬深一般為4.5 m×4 m×4 m，一般布置在頂管段外側(cè)5～10 m內(nèi)，施工時(shí)間安排在非雨季。工作坑開(kāi)挖形成的坑壁要及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，并利用坑壁土體作后背，后背土體壁面平整并與管道頂進(jìn)方向垂直。頂管施工完成后，進(jìn)行工作坑土方回填。

3.3 箱涵穿越施工工藝

管道穿越鐵路或與鐵路交叉時(shí)，可采用頂進(jìn)箱涵穿越、頂進(jìn)鋼筋混凝土套管穿越或橋下開(kāi)挖穿越的方式。管道與鐵路宜垂直交叉，在特殊情況下交叉角不宜小于30°。管道與鐵路橋梁交叉時(shí)，對(duì)管道采取防護(hù)措施后其交叉角可小于30°，防護(hù)長(zhǎng)度應(yīng)滿足鐵路用地范圍外3 m 的要求。本項(xiàng)目穿越工程量按箱涵或橋下開(kāi)挖穿越考慮。沿線穿越鐵路共計(jì)3次，穿越長(zhǎng)度60 m。

4 管道作業(yè)區(qū)水土保持措施

依據(jù)實(shí)地踏勘及1∶50 000 管道敷設(shè)總斷面圖，經(jīng)調(diào)查量測(cè)統(tǒng)計(jì)，管線在該區(qū)敷設(shè)于平坦地段的長(zhǎng)度約占總長(zhǎng)的1∕3，橫、順坡長(zhǎng)度比例為1∶2。依據(jù)管道在山地丘陵區(qū)布設(shè)情況分析可知，該區(qū)可能發(fā)生水土流失的環(huán)節(jié)和部位主要是施工期作業(yè)帶表土剝離、橫坡段管溝開(kāi)挖與回填、開(kāi)挖土方臨時(shí)堆放、占?jí)和恋?、擾動(dòng)地表等。

4.1 工程措施設(shè)計(jì)

4.1.1 表土剝離與回覆

為了保護(hù)表土資源，表土剝離厚度控制在20～30 cm。橫坡段作業(yè)帶表土剝離寬度約為作業(yè)帶寬度的1∕2（即上坡面開(kāi)挖寬度），剝離的表土?xí)簳r(shí)先行堆放在橫坡未開(kāi)挖段，最終倒回作業(yè)帶開(kāi)挖回填區(qū)頂部備用，剝離長(zhǎng)度共計(jì)24.52 km，表土方量88 254 m3；順坡段按管溝開(kāi)挖頂部最大寬度進(jìn)行表土剝離，剝離長(zhǎng)度共計(jì)19.03 km，表土方量40 748 m3。管溝開(kāi)挖的表層土與深層土分開(kāi)堆放，表層土堆放于外側(cè)，深層土堆放于內(nèi)側(cè)。

4.1.2 土地平整與復(fù)耕

管道敷設(shè)施工結(jié)束后疏松作業(yè)帶硬化表層，按照征占地類型，除各類耕地實(shí)施復(fù)耕外，其余全部實(shí)施土地平整，以利植被恢復(fù)。共平整土地19.35 hm2，復(fù)耕6.11 hm2。

4.1.3 護(hù)坡

該區(qū)管道敷設(shè)經(jīng)橫坡段因上坡面開(kāi)挖邊坡裸露，為預(yù)防水土流失，設(shè)計(jì)了邊坡防護(hù)措施：開(kāi)挖邊坡陡于1∶1.5的實(shí)施工程護(hù)坡（邊坡開(kāi)挖高度大于8 m的采用拱形骨架護(hù)坡，小于8 m 的采用菱形骨架護(hù)坡），骨架以漿砌石修筑；緩于1∶1.5的直接采取植物護(hù)坡。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，陡、緩邊坡比例分別為30%和70%。其中，拱形骨架護(hù)坡長(zhǎng)度10.2 km，挖土方51 024 m3，漿砌石15 307 m3，C20 混凝土1 531 m3；菱形骨架護(hù)坡長(zhǎng)度2.94 km，挖土方14 709 m3，漿砌石4 413 m3，C20混凝土441 m3。

4.1.4 橫、順坡截排水工程

管道在橫坡段敷設(shè)時(shí)，上坡面3 m 以外布設(shè)截水溝，攔截坡面雨季產(chǎn)生的徑流，并在上坡面坡腳處布設(shè)排水溝排泄坡面水，最終分段排向與管線相交的天然溝道內(nèi)，局部設(shè)計(jì)排洪明渠或消能順接工程。截排水工程長(zhǎng)12.26 km，挖土方31 686 m3，漿砌石22 186 m3。

管道在順坡段敷設(shè)時(shí)，在每級(jí)橫向擋墻頂內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)1 道橫向排水溝，另沿作業(yè)帶兩側(cè)或一側(cè)設(shè)計(jì)縱向排水溝，最終各級(jí)橫向排水溝匯入縱向排水溝并與天然溝道銜接，局部增設(shè)排洪明渠或消能順接工程。截排水工程長(zhǎng)2.45 km，挖土方9 316 m3，漿砌石6 570 m3。

4.1.5 管道水工保護(hù)

管道沿途經(jīng)過(guò)山地、丘陵區(qū)較多，極易產(chǎn)生水土流失。根據(jù)沿線地形地貌和地質(zhì)條件，按照各自特點(diǎn)分區(qū)域進(jìn)行水工保護(hù)設(shè)計(jì)。

（1）順坡敷設(shè)防護(hù)。管線順坡敷設(shè)防護(hù)主要是對(duì)作業(yè)帶范圍內(nèi)坡面進(jìn)行防護(hù)，避免邊坡、管溝遭受雨水沖刷，保持邊坡整體穩(wěn)定性和防止水土流失，保護(hù)管線安全，如圖1 所示。主要的工程防護(hù)措施包括素土草袋護(hù)坡、植生帶護(hù)坡、骨架護(hù)坡、噴漿護(hù)面、漿砌石護(hù)坡、截水墻、坡腳擋墻等。

圖1 管線順坡敷設(shè)防護(hù)

（2）橫坡敷設(shè)防護(hù)。在橫坡敷設(shè)防護(hù)中，要注意以下4點(diǎn)：①為減小坡面匯水對(duì)管溝的沖刷，橫坡敷設(shè)一般在削坡坡頂及坡腳設(shè)置截排水溝，截排水溝可采用漿砌石、混凝土等形式；②開(kāi)挖作業(yè)帶上方坡面根據(jù)坡面地質(zhì)情況，采用漿砌石護(hù)坡、護(hù)面墻、擋土墻、錨噴混凝土等方式進(jìn)行防護(hù)，作業(yè)帶下方一般設(shè)置漿砌石擋墻對(duì)堆棄的土石方進(jìn)行防護(hù)，如圖2 所示；③對(duì)于非巖石削方作業(yè)帶，可采用預(yù)制混凝土框格、砌石骨架護(hù)坡內(nèi)植草方式進(jìn)行防護(hù)，對(duì)于順管溝方向作業(yè)帶在縱坡坡腳的截水溝應(yīng)設(shè)置橫向排水溝，將匯水排至作業(yè)帶下方，沿管溝縱向參照順坡敷設(shè)形式設(shè)置截水墻，并在作業(yè)帶低洼處設(shè)置干砌石、漿砌石過(guò)水面，保護(hù)管溝及作業(yè)帶；④若坡體較破碎或土質(zhì)條件較差，為防止削方引起坡面坍塌或削方后出現(xiàn)局部垮塌，管線敷設(shè)可采用“淺挖深埋”的敷設(shè)方式，并在坡體上部進(jìn)行坡面防護(hù)處理。主要防護(hù)形式可采用漿砌石護(hù)坡、擋墻等。

圖2 管線橫坡敷設(shè)防護(hù)

4.1.6 河流沖溝單元防護(hù)

（1）岸坡防護(hù)。管線穿跨越大中型河流、沖溝的防護(hù)采用100 a 一遇洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，穿跨越大中型水域的防護(hù)在穿跨越單體中考慮，穿跨越小型河流、沖溝的防護(hù)采用50 a 一遇洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。巖質(zhì)段管溝回填土在水流沖刷作用下大量流失，所以對(duì)管溝岸坡采用漿砌石、現(xiàn)澆混凝土等護(hù)岸、擋墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)，護(hù)岸高度按照設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。土質(zhì)段岸坡受水力侵蝕易垮塌，受河流態(tài)勢(shì)影響較大，穩(wěn)定性差；特別是河床條件差的地段，由于岸坡坡腳的沖刷容易造成護(hù)岸工程的失穩(wěn)垮塌。河床較穩(wěn)定段，可采用漿砌石、混凝土預(yù)制板進(jìn)行護(hù)岸，護(hù)岸基礎(chǔ)設(shè)置在局部最大沖刷深度以下不小于1 m 或嵌入基巖內(nèi)；河床不穩(wěn)定段，護(hù)岸結(jié)構(gòu)可采用自身調(diào)節(jié)能力較好的草袋、模袋混凝土、石籠等形式，沖刷嚴(yán)重處護(hù)岸基礎(chǔ)可采用石籠、混凝土聯(lián)鎖板護(hù)腳。兩岸岸坡的防護(hù)寬度應(yīng)在管溝開(kāi)挖最大松動(dòng)帶的2 m 外，特殊情況地段防護(hù)寬度可適當(dāng)加寬。

（2）河床防護(hù)。管道在河流灘地范圍內(nèi)敷設(shè)時(shí)，埋設(shè)深度要根據(jù)河流穿越位置的沖刷深度及河流防洪等級(jí)等綜合確定。巖質(zhì)河床防護(hù)時(shí)，管線埋入穩(wěn)定基巖，采用混凝土澆筑管溝，既可以避免管溝受到?jīng)_刷，又可以避免管線受浮力、水流作用破壞；對(duì)于卵石、土質(zhì)河床及河床表面砂礫層較厚的河床，管線應(yīng)埋設(shè)在最大沖刷線1 m 以下，并設(shè)置混凝土配重塊或配重壓袋；對(duì)于流速較大的河流、沖溝，應(yīng)考慮采取混凝土護(hù)管或采用大塊石、干砌石、漿砌石、石籠進(jìn)行護(hù)坦；對(duì)于沖刷嚴(yán)重的河床、溝床，在管線下游一定位置可考慮設(shè)置漿砌石、石籠重力式地下防沖墻。

（3）水網(wǎng)單元。對(duì)于管道施工破壞的水網(wǎng)地區(qū)的湖、塘、溝、渠堤岸可按照原結(jié)構(gòu)恢復(fù)，對(duì)于土質(zhì)岸坡可采用漿砌石護(hù)岸、混凝土預(yù)制板護(hù)岸、石籠護(hù)岸或木樁+草袋護(hù)岸等方式進(jìn)行加強(qiáng)防護(hù)。對(duì)于溝、渠尤其是人工渠或帶有人工護(hù)岸的溝、塘，可考慮加大管道埋深，同時(shí)為防止水網(wǎng)地帶管線上浮，采用混凝土塊穩(wěn)管或配重壓袋壓載。山區(qū)長(zhǎng)陡坡段由于管道管徑較大，施工困難，線路設(shè)計(jì)時(shí)已盡量避讓，無(wú)法避讓的根據(jù)地質(zhì)條件、坡度確定合適的截水墻結(jié)構(gòu)、截水墻間距、坡面防護(hù)及合理布設(shè)橫向、縱向截排水溝。

4.2 植物措施設(shè)計(jì)

4.2.1 作業(yè)帶林草恢復(fù)

管道作業(yè)帶原占地類型為林草地的，施工結(jié)束后管道中心線兩側(cè)各5 m 范圍內(nèi)植草，以外范圍植灌種草恢復(fù)植被。作業(yè)帶草種撒播，品種選用白三葉、早熟禾、狗牙根等，用量60 kg∕hm2；灌木配置品種為紫穗槐，栽植密度5 000 株∕hm2。作業(yè)帶林草恢復(fù)面積79.46 hm2，草種4 768 kg，灌木39.73萬(wàn)株。

4.2.2 骨架植草護(hù)坡

該區(qū)管道敷設(shè)橫坡段因上坡面開(kāi)挖邊坡裸露，開(kāi)挖邊坡陡于1∶1.5 的實(shí)施拱形骨架護(hù)坡，骨架護(hù)坡內(nèi)植草，品種選用龍須草、早熟禾、三葉草等。植草面積8.83 hm2，草種530 kg。

4.2.3 坡面植草護(hù)坡

該區(qū)管道敷設(shè)橫坡段上坡面開(kāi)挖邊坡裸露，為預(yù)防水土流失，開(kāi)挖邊坡緩于1∶1.5 的直接采取植草護(hù)坡，植草量60 kg∕hm2，品種選用狗牙根。植草面積13.24 hm2，草種794 kg。

4.3 臨時(shí)措施設(shè)計(jì)

4.3.1 袋裝土擋護(hù)

該區(qū)管道作業(yè)帶范圍內(nèi)管溝開(kāi)挖臨時(shí)堆土采取袋裝土擋護(hù)措施。其中，橫坡段袋裝土擋護(hù)布設(shè)于臨時(shí)堆土的外側(cè)坡腳處；順坡段除外側(cè)擋護(hù)外，還應(yīng)在臨時(shí)堆土底部增設(shè)橫向袋裝土擋護(hù)。袋裝土擋護(hù)與管溝開(kāi)挖同步進(jìn)行，袋裝土就地利用開(kāi)挖表土，最終回填到管頂之上。袋裝土尺寸80 cm×40 cm×30 cm（長(zhǎng)×寬×高），作業(yè)帶長(zhǎng)度14 709 m，草袋土方量10 591 m3，草袋170 190個(gè)。

4.3.2 彩條布苫蓋

管溝開(kāi)挖臨時(shí)堆放土方除外側(cè)袋裝土擋護(hù)外，設(shè)計(jì)臨時(shí)堆土頂部采用彩條布臨時(shí)苫蓋。彩條布重復(fù)利用按5 次考慮，作業(yè)帶長(zhǎng)度14 709 m，彩條布41 185 m2。

5 結(jié)語(yǔ)

為了最大化減少項(xiàng)目建設(shè)帶來(lái)的水土流失，通過(guò)分析探討，在子洲縣石化管道項(xiàng)目建設(shè)中，分別采用挖溝法、定向鉆法、頂管法等進(jìn)行管道穿越敷設(shè)，并采取護(hù)坡、護(hù)岸、水工防護(hù)工程以及植物和臨時(shí)措施，可以有效減少項(xiàng)目建設(shè)帶來(lái)的水土流失。