长输管道水土保持工程设计施工

长输管线水土保持设计施工工法

1.前言

中石化榆济输气管道工程是国家十一五重点工程，全长1045公里，途经

陕西、山西、河南、山东四省。管道设计输量为30亿立方/年。它的建设对

缓解我国天然气市场供求矛盾，改善大气环境、提高人民生活质量，促进沿

线地区经济发展和能源机构调整具有积极作用。

水土保持是针对水土资源的损失而采取的保护生态环境、提高土地生产

力、防治水土流失、发展农业经济的综合措施，主要包括农业耕作措施、工

程措施、生物措施等。长输管线的水土保持设计与施工，管道的水土保持工

程建设的主要目的是保护管道运行安全、尽量减少因管道建设所造成的水土

流失和保护管线周围的生态平衡。

2. 工法特点

2.1适用于石油天然气长输管线的水土保持施工；

2.2适用于华北地区的山区、丘陵、黄土塬地貌水土保持施工；

2.3优化水土保持设计，根据实际情况采取合适的水土保持结构形式，提高水土保持的效果。

2.4施工程序化、管理规范化，降低劳动强度，易于保证安全。

3. 适用范围

适用于华北地区的山区、丘陵、黄土塬地貌水土保持施工；

4. 工艺原理

4．1、地形、地貌特点

榆林-济南输气管道工程线路全长1072km，其中黎城县段（线路11标段）长约45km，管径φ711mm。位于太行山脉的土石山区，水土流失严重；水土流失把地形切割得支离破碎、沟壑纵横，坡陡沟深；植被稀少；雨量少而集中，年降雨200-400mm，7-9月份占全年降雨量的60%-70%。

项目区土壤按土质分为褐土、黄绵土、山地棕壤，按土的类别可分为岩性土、

粗骨土及粉质粘土；被黄土所覆盖的部份土质多为湿陷性黄土。

4.2、水土流失现状

由于管道建设属于线性开发项目，线路较长，对地表的破坏面较大。本标段管线所经过的黎城县段多为土石山区，山区段土层极薄（厚度一般为100-200m，）。整个区段原生水土流失强度较强。水土流失主要方式分为自然侵蚀和人为侵蚀两个方面，自然侵蚀有水力侵蚀、风力侵蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀等多种类型，土壤侵蚀又以水力侵蚀和风力侵蚀为主。是山西省级水土流失重点治理区，也是国家级重点治理区。

本标段管线所经地段自然条件苛刻，管道工程建设极易对原地貌造成较大的损坏，损坏地表极薄的熟土层，若在建设的过程中采取的措施不当，极易造成后果较为严重水土流失，且治理难度较大。由于雨量稀少，植被恢复的难度最为突出。

4.3水保设计原理

以生物措施、工程措施、农业耕作措施为主要内容的水土保持综合治理措施，是管线水土保持工程设计与施工的基本原则。在水土保持工程责任范围内采取工程措施、农耕措施和生物措施相结合的综合防治体系，即对管道实行安全的保护也对因工程建设造成的水土流失进行了治理，达到防止水土流失、恢复生态、美化环境、保护管道安全运行的目的。

4.3.1、工程设计防御标准

浆砌石工程：20年一遇24小时最大降雨量，抗滑稳定系数1.3，抗倾覆安全系数1.5；

4.3.2、突出现场设计工作重要性

根据水土保持工程设计、施工“三同时”原则及输气管道工程线路长，沿线地形、地貌复杂多变，工程地质千差万别的特点，尤其是管沟开挖前和回填后的地形情况不符，所以因开挖工艺的不同对原地形地貌的破坏情况也不同，因此设计人员到现场根据实际情况在初步设计基础上，再次根据管沟回填后的真实地形、地貌确定管道保护和水土流失的综合治理方案，才能更切合实际。还有一些潜在的地质灾害、不良地质现象，也只有在管沟开挖或回填过程中才能被发现，所以水土保持的施工图应以现场设计为主。

4.3.3、黄土塬地形水保设计

在土层较厚的黄土塬地段，坡度较缓的丘陵坡地，在长期的水力侵蚀、风力侵蚀、冻融侵蚀等作用下，水土流失水土流失把地形切割得支离破碎、千沟万壑。由于土质松软，作业带宽，植被破坏比较严重，极易产生水土流失。因此，需要采取多种水土保持措施，即：浆砌石挡土墙、挡土坎、截水沟、排水沟、密集型植草、造林等综合措施，才能达到即治理水土流失，又保护管道的效果，见图4-1。

图4-1黄土塬地形水土流失综合治理布设图

4.4.4、山区、丘陵地形水保设计

在山区地形及丘陵坡地，由于土层较薄，管道开挖时基本把地表熟土层破坏，植被破坏尤为严重，治理措施不当更容易产生严重的水土流失。因此，需要采取多种水土保持措施，即：浆砌石、干砌石挡土墙、截水墙、栏渣墙、挡土坎、截水沟、排水沟、密集型植草、造林等，同时采取工程措施与生物措施相结合的综合措施，才能达到即治理水土流失，又保护管道的效果，见图4-2（在山区地形及丘陵坡地布设水土保持工程措施时，应沿山坡的等高线布设）。

图4-2 山区地形水土流失综合治理布设图

5. 工艺流程与操作要点

5.1、管道构筑物工程施工程序

图5-1 管道构筑物工程施工工序及过程质量控制流程图

5.2、材料准备

①、水泥采用P.S.A32.5等级；砌筑用玩为M7.5水泥砂浆；砂采用河砂或人工砂均可，含泥量不应大于3%；

②、浆砌石所采用块石应新鲜、坚硬、密实、无裂纹，应在砌筑前将块石上的泥垢冲洗干净，适当敲击使其平整，块石应有两个基本平行的面，大致平整，无尖角、薄边的块石，选料大小基本上均匀，无风化，质地坚硬，无夹泥、夹砂

的岩石，不使用小块石、翘口石、飞口石，块石直径不小于0.2 m，强度经检测应大于MU30；

③、排水管采用￠110U-PVC所料管，按设计间距呈梅花形布置；

④、挡土墙（或截水墙）与管道交叉处管道防腐层采用8 mm橡胶板包裹后再用水泥砂浆外包一层以保护管道。

以上所有材料进场前必须经过有资质的检验部门检验合格后方可进场。

5.3、基槽开挖

土方开挖采用机械与人工相结合开挖，开挖前必须测量放线；管沟基础开挖深度挖至管道底部不少于0.3 m，当挖至接近管道时，要先挖管沟，管沟部份必须用手持工具开挖，先把管道、光缆找出来，以免损坏管道和光缆，挡土墙基础深度1.0m，开挖时，两岸墙体基槽土方开挖宽度5.0m工作面，土方就近堆放，以备回填时使用。

在黄土塬地区开挖时，由于坎陡坡高，且土质大多属粉质粘土，极易塌方，基槽开挖深度超过2.0m时必须放坡或采取打木桩加挡土板相结合的防护措施，应设置专职人员进行现场监督管理，防止基坑塌方、滑坡造成人员的伤亡事故。

必须注意保护管道及光缆的安全，防止人为破坏，如果出现损坏应立即通知有关单位进行即时修复。

5.4、浆砌石砌筑

砌筑用M7.5水泥砂浆，砂浆要拌和均匀，随拌随使用，砌筑时砂浆一定要饱满。应在砌筑前将块石上的水秀、泥垢清理干净，块石安置要求自身稳定，适当敲击使其平整，块石与块石之间不直接接触；座浆及竖缝填浆饱满密实，铺浆均匀，先砌筑角石，再砌筑面石，然后砌筑腹石，隔一定距离砌丁石，同一砌层内，相邻块石错缝砌筑，避免竖向通缝及顺缝，按分缝自下而上砌筑；

墙体砌筑时应考虑与当地的地形、地貌充分结合；当墙体长度过长时每隔10-15m留置伸缩缝，缝内镶嵌沥青麻丝；

凡挡土墙高出地面1.0 m以上必须预埋￠110U-PVC管排水，间距2.0 m至