陳強(qiáng)

中石油西部管道公司

我國西部黃土地區(qū)長輸管道多以埋地方式敷設(shè)，山體、溝谷、河流穿越多以大開挖方式，特殊情況也采用隧道、豎井、跨越方式。由于施工區(qū)范圍內(nèi)的地表植被遭破壞、土壤結(jié)構(gòu)被擾動,導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境的惡化和水土流失的進(jìn)一步加劇,所引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害直接威脅管道安全。因此黃土地區(qū)長輸管道工程地質(zhì)災(zāi)害防治工作越來越受到管道建設(shè)者的重視，其各種技術(shù)措施也不斷完善并推廣運(yùn)用。筆者結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，對相關(guān)技術(shù)要求做一探討。

1 工程地質(zhì)災(zāi)害防治術(shù)語及定義

1.1黃土地區(qū)管道工程地質(zhì)災(zāi)害

管道在建設(shè)過程中，其施工區(qū)域內(nèi)原有地表植被遭破壞、土壤結(jié)構(gòu)被擾動，在自然因素或人為活動的引發(fā)下導(dǎo)致管道附近土體垮塌、水土流失、地面塌陷和沉降等對管道構(gòu)成危害的災(zāi)害。

1.2削坡開級

通過削掉非穩(wěn)定體的部分，減緩坡度，減小滑動力，以及開挖邊坡，修筑階梯或平臺，達(dá)到相對截短坡長，改變坡型、坡比，降低荷載重心，維持邊坡穩(wěn)定。

1.3護(hù)坡工程

為治理邊坡水土流失采取的工程措施

1.4 濕陷性黃土

在上覆土層自重應(yīng)力作用下，或者在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下，因浸水后土的結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生顯著附加變形的黃土。

1.5非濕陷性黃土

在自重和外部荷載作用下被水浸濕后完全不發(fā)生濕陷的黃土。

1.6 黃土陷穴

在地表水容易匯集的溝間地或谷坡上部，由于地表水下浸進(jìn)行潛蝕作用而形成的圓形或橢圓型洼地。由于水對黃土中節(jié)理進(jìn)行侵蝕、潛蝕，把可溶性鹽帶走，使下部蝕空表層黃土崩塌而形成的，它可分為漏斗狀、豎井狀和串珠狀等三種類型。中國西北稱“灌眼”或“龍眼” 【1】 。

2 相關(guān)工程地質(zhì)災(zāi)害的防治措施

2.1坡體削坡開級措施

管線在黃土地區(qū)橫坡敷設(shè)時，當(dāng)邊坡高度大 于4m、坡比大于1： 1.5時，為保護(hù)管道安全，消除不穩(wěn)定坡體，應(yīng)采取削坡開級工程；用開級方式確保黃土邊坡的穩(wěn)定，開級方式分為直線型、折線形、階梯形三種形式。

①直線形：適用于高度小于20m、結(jié)構(gòu)緊密的均質(zhì)黃土邊坡，或高度小于12m非均質(zhì)黃土坡。由上至下施工，削成同一坡度，削坡后比原坡度減緩，達(dá)到黃土土質(zhì)的穩(wěn)定坡度（小于1：1.5）。

②折線形：適用于高度在12m～20m、結(jié)構(gòu)比較松散的黃土邊坡。由上至下施工，削坡后保持上部緩于下部的折線形，可分兩次或多次變坡。

③階梯型：適用于高12m以上、其結(jié)構(gòu)松散黃土邊坡；或高20m以上結(jié)構(gòu)緊密的均質(zhì)黃土邊坡。由上至下施工，以階梯狀削坡，依據(jù)土質(zhì)與當(dāng)?shù)乇┯陱搅髁看_定每一階梯小平臺寬度和兩平臺高差。小平臺寬度宜為2～2.5m，高差宜為4～6m。

以下是一處不穩(wěn)定坡體，以圖示意其削坡開級施工方案（不穩(wěn)定坡體部分采取分級臺階狀削方，共4階，臺階參數(shù)為5m×底寬5m，臺階放坡60°底部30m寬臺）。

2.2黃土陷穴的防治措施

管線在黃土地段時（尤其是濕陷性黃土地段），應(yīng)預(yù)防徑流作用下可能發(fā)生的落水洞、漏斗和溝內(nèi)潛蝕等陷穴地質(zhì)災(zāi)害。針對黃土陷穴治理，施工前應(yīng)探明陷穴范圍、深度及管道相對位置，采用明挖方式，先將陷穴內(nèi)浮土挖出，再分層人工夯實(shí)回填，其壓實(shí)度應(yīng)不小于0.93，最大干密度、最優(yōu)含水率執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》 GB/T50123。

回填方式有三種：素土回填、灰土回填、水 泥土回填；對溝內(nèi)潛蝕開挖時應(yīng)開挖延伸至管溝兩側(cè)1m，溝內(nèi)修筑截水墻，截水墻可選用素土、灰土、水泥土三種形式。

①素土回填：就地取用黃土分層夯實(shí)回填，黃土的干密度是濕陷性黃土治理的指標(biāo)參數(shù)【2】 。（見圖-干密度與濕陷系數(shù)關(guān)系曲線）

②灰土回填：以30％的石灰土為配合材料和黃土攪拌均勻（控制含水率），顏色一致，分層夯實(shí)回填；其最大虛鋪厚度見表－灰土/水泥土虛鋪厚度。

③水泥土回填：以10％～25％的強(qiáng)度等級32.5以上的普通硅酸鹽水泥為配合材料和黃土攪拌均勻（控制含水率），顏色一致，分層夯實(shí)回填；其最大虛鋪厚度見表－灰土/水泥土虛鋪厚度。

表—灰土/水泥土虛鋪厚度

在黃土陷穴治理的同時，應(yīng)采取防治結(jié)合的方法，做好截排水措施，防止地表水沖蝕治理區(qū)域。

2.3黃土沖溝（河道）的防治措施

黃土地區(qū)受水流影響，溝壑下切、溝頭溯源侵蝕和溝道侵蝕基準(zhǔn)面下降危及管道安全；在黃土沖溝施工中，不同的施工地段采取不同的施工方案，結(jié)合實(shí)際情況因地制宜，利用倒流排水、 工程加固（擋墻、護(hù)坡、防沖墻、過水面、谷坊等工程）及植被措施等綜合治理方法，局部控制沖溝的發(fā)展，確保管道安全。

根據(jù)沖溝的發(fā)育狀況（前期、過程期、完整期三種類型），不同類型的沖溝分別進(jìn)行治理。

①前期沖溝：指細(xì)溝或淺溝多以加固目的治理，防止和仰止溯源侵蝕；采用加大管道埋深，在最優(yōu)含水量的條件下將翻松的土夯實(shí)，壓實(shí)系數(shù)大于0.9。

②過程期沖溝：指沖溝橫斷面呈梯形或近似梯形，溝底縱剖面上游較陡，下游較緩，以接近均衡剖面。采用素土/灰土/水泥土夯實(shí)回填管溝部分；在兩側(cè)斜坡段，從管道底部每間隔5～10m夯筑灰土/水泥土截水墻一道；從管線到?jīng)_溝頂部分水線范圍內(nèi)整治地表（多采用水泥土護(hù)面、草袋護(hù)坡等形式），并夯實(shí)回填溝頭谷地；夯實(shí)回填斜坡上的洼地、坑、穴等，防止地表徑流滲入，并在溝坡頂部修筑環(huán)形截水溝，攔截疏導(dǎo)地表徑流。

③完整期沖溝：指沖溝已形成河流的主要支流，溝底縱剖面有均衡剖面形態(tài)，流水侵蝕作用十分活躍，易引起溝坡塌方、滑坡。溝邊坡治理應(yīng)采用折線型，上緩下陡，下部垂直高度不宜大于5m，采用漿砌石擋墻；上部略緩，可分為階梯狀多個坡面，采用漿砌石護(hù)坡、水泥土護(hù)坡、草袋護(hù)坡等；砌體后背回填土必須層層夯實(shí)回填，夯實(shí)系數(shù)大于0.8。溝底管道埋深應(yīng)大于2.5m，對于沖蝕作用較強(qiáng)的溝底需做漿砌石防沖墻、漿砌石過水面、谷坊、混凝土攔水壩等。其沖溝的處理加固方法需根據(jù)穿越段的形態(tài)、規(guī)模、土質(zhì)情況具體研究決定。

以下是幾處采用不同加固方式治理沖溝的照片

2.4黃土崾峴的防治措施

黃土崾峴是黃土梁兩側(cè)沖溝由于溯源侵蝕幾乎將梁脊切穿，形成非常狹窄的鞍部連接；陜北、隴東當(dāng)?shù)鼐用竦姆Q謂【3】 。崾峴治理時應(yīng)根據(jù)崾峴地形布設(shè)截、排水設(shè)施，避免地表徑流沖蝕崾峴；其崾峴坡面必須采取一定的工程和植被護(hù)坡措施進(jìn)行邊坡防護(hù)。現(xiàn)將黃土崾峴治理施工技術(shù)概括如下：

①施工時清除崾峴坡面的浮土及植被，對沖溝、陷穴進(jìn)行挖除，宜采用3:7灰土夯實(shí)回填。

②在坡腳穩(wěn)定部位開挖擋墻基礎(chǔ)，基礎(chǔ)深度至硬土層，對基底進(jìn)行夯實(shí)處理。

③在基坑內(nèi)修筑混凝土基礎(chǔ)，在混凝土基礎(chǔ)上修建漿砌石擋墻；夯實(shí)回填擋墻后部土體，使原崾峴坡面與新加固坡體結(jié)合穩(wěn)定；在擋墻上修筑護(hù)坡時，坡面應(yīng)比原崾峴坡面緩。

④加固崾峴填筑料可以為素土或灰土，如崾峴高度大于20m，宜采用加筋3:7灰土填筑，填筑壓實(shí)系數(shù)應(yīng)不小于0.95。

⑤新加固的坡面應(yīng)采取植物護(hù)坡措施，并在坡面的戧臺上修筑水渠，將水流引入排水渠中；排水渠基礎(chǔ)應(yīng)修筑齒墻，渠面宜修成階梯狀，并在排水渠末端修筑消能池，消能池后修筑明渠，將坡面徑流導(dǎo)出遠(yuǎn)離崾峴70m以外的坡體穩(wěn)定的溝底。

以下是兩處崾峴治理的照片

2.5地貌恢復(fù)治理和植被恢復(fù)治理

管道穿越黃土地區(qū)，擾動了原有的土壤結(jié)構(gòu)，破壞了植被。在暴雨徑流作用下，水土流失嚴(yán)重，破壞環(huán)境，危機(jī)管道安全。為使降雨就地攔截入滲，減少地表徑流，應(yīng)采取地貌恢復(fù)治理和植被恢復(fù)措施。

在進(jìn)行恢復(fù)治理時，依據(jù)地貌不同分為三種類型：

①起伏較小的平地：這里指坡度小于5°的平坦地段，多以植被恢復(fù)為整治方法，可采取撒草籽種草（含移植草皮、植生袋等）、造林等措施，之前的土地平整一般在前一年秋冬季，第二年春進(jìn)行植被恢復(fù)，有利于容蓄雨雪促進(jìn)生土熟化。

②略有起伏的坡地：這里指5°～15°的坡地，多以塑性工程固定加植被恢復(fù)為整治方法，采用水泥土護(hù)面、土工織物的護(hù)坡、植生帶護(hù)坡、框架式植草護(hù)坡、大面積撒草籽、合理造林等措施，出苗期間每天需灑水，保持土壤濕潤，植物保護(hù)期為1～2年內(nèi)應(yīng)進(jìn)行必要的封禁和撫育措施。

③起伏較大的陡坡臺地：這里指15°以上的陡坡臺地，多以塑性工程固定加固性工程固定加植被恢復(fù)為整治方法，采用草袋擋墻、堡坎、護(hù)坡；漿砌石擋墻、堡坎、護(hù)坡；水泥土護(hù)面、護(hù)坡；干砌石擋墻、堡坎、護(hù)坡；配合植被護(hù)坡加以大面積撒草籽、合理造林等措施；個別特殊地段還需采用拋石護(hù)坡等方法。

以下是幾種方式的地貌恢復(fù)治理和植被恢復(fù)治理成效照片：

3 結(jié)束語

黃土地區(qū)地貌類型多樣，對管道遇到的不同侵蝕問題應(yīng)建立不同的治理方法，提供符合設(shè)計要求及現(xiàn)場實(shí)際情況的設(shè)計參數(shù)，采用綜合治理的工藝，對管道建設(shè)具有很好的實(shí)用性。隨著我國管道建設(shè)的全面發(fā)展，黃土地區(qū)長輸管道工程地質(zhì)災(zāi)害防治措施也將不斷完善。 ◢

參考文獻(xiàn)：

【1】付攀升，劉高，劉從友，梁昌玉。濕陷型黃土區(qū)某長輸管道黃土陷穴災(zāi)害研究。中國科技，2008.11；

【2】曹家泉。隴東黃土工程地質(zhì)。陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2001；

【3】吳克信，付開偉，胡曉梅。黃土崾峴拓寬處理技術(shù)。天然氣與石油，2005,04

作者簡介：陳強(qiáng),1979年6月生,男，漢族、工程師，烏魯木齊市人，就職于中國石油西部管道分公司二工程項(xiàng)目管理部，從事國內(nèi)長輸管道建設(shè)管理工作。

2014年第4期（總第17期）