摘　要：结合工程实例，分析湿陷性黄土地质对输气管道的影响及采取水工保护措施的必要陛，提出了输气管道穿越湿陷性黄土的陡坡、冲沟的水工保护措施。

关键词：输气管道　水工保护　湿陷性黄土　陡坡　冲沟

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

兰州市天然气城市管网改建工程输气管道东延段(二热专线)是兰州市高压输气管道的延续，起于东大坪门站，终于东岗调压站。管道设计压力为2.5MPa，长度约为23.0km，管道最高点与最低点相对高差为587.548m。管道所经区域位于兰州市区南部，大部分地区被湿陷性黄土覆盖，地形起伏较大，为防止管道沿线发生水土流失，应采取水工保护措施。

2　湿陷性黄土地质对输气管道的影响

湿陷性黄土的地质特性：湿陷性黄土在我国主要分布在甘肃、山西、陕西的大部分地区，是一种非饱和的欠压密土，具有大孔和垂直节理，在天然湿度下，其压缩性较低，强度较高。但遇水浸湿时，土的强度显著降低，在附加压力与土的自重压力下引起的湿陷变形，是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形，对管道危害性大。

输气管道敷设在湿陷性黄土地区经过较大起伏地形时，由于施工过程中人为的扰动作用，对原始边坡地形地貌破坏较大。管道敷设于此类边坡时，由于管沟内回填土多处于松散状态，在降雨条件下，沟内回填土极易在坡面径流的冲刷下发生流失，严重时会造成管道裸露甚至悬空。因此采取砌筑护坡、挡土墙、截水墙、排水沟、护墙、锚固墩等水工保护措施是必要的^[1]。

3　水工保护措施

管道水工保护通常指在穿越河流、冲沟、湿陷性黄土地区、河谷、沙漠等复杂地形地貌或地质条件部位时，根据水文地质特点对管道采取安全保护措施^[2]。本文根据湿陷性黄土地区的土壤性质以及输气管道工程建设中经常遭受水害破坏的情况，分析其原因，提出对输气管道穿越湿陷性黄土地区的陡坡及冲沟的水工保护方案。

3.1　管道通过湿陷性黄土坡和冲沟的处理

①陡坡处理方案

湿陷性黄土陡坡地段由于地面高差大，土层和岩层间差异也较大，管沟开挖以后容易把坡体原始的稳定状态破坏，造成回填土失稳，必须采取水工保护措施^[3]。管道敷设在湿陷性黄土陡坡地段的土层受水影响，地层变化较大，管道宜浅埋，尽量减少开挖量。

根据现场实际经验，管道穿越不同坡度及长度的陡坡，具体水工保护措施不同。

坡度为7°～l5°的陡坡：宜在管沟内每隔l0m采用灰土回填，防止回填土流失。灰土沿管沟轴向回填长度为1m灰土由石灰和土组成，石灰与土的体积比为3：7。

坡度为15°～30°的陡坡：由于植被不能有效防止水土流失，宜在管沟内每隔10m设置浆砌块石截水墙(见图l)，截水墙沿管沟轴向长度为2～5m(以下截水墙的要求同此)，并且恢复原有排水系统或根据地势砌筑排水沟。

坡度>30°的陡坡：

a．如果地貌允许(如荒地)，首先进行分阶削方处理，使管道通过处的坡度≤30°；其次在有可能产生积水或高跌水的位置，考虑设置浆砌块石截水墙(见图l)、排水沟，将水疏导至远离管道的地方，避免出现漏斗、溶洞以及对管沟产生冲蚀。

b．当地貌不允许削方处理时(如梯田)，根据地势宜采用分段砌筑挡土墙(见图2)、护坡(见图3)等措施防止回填土流失。与护坡相比，挡土墙强度高、抗倾覆能力强^[4-5]，因此，当设计地面标高高于原地面标高时，采用挡土墙，反之采用护坡。

c．无论按照上述a或b哪种情况处理后，都还需要根据坡长及管径设置锚固墩(见图4)，一般坡长>25m时，坡脚用素混凝土或灰土墩将弯头锚固，坡长>35m时，除下部弯头锚固以外，陡坡上每隔15～20m采用锚杆固定，锚杆深度应在原土或基岩中。

②冲沟处理方案

管道穿越湿陷性黄土冲沟沟底时通常采取两种敷设形式：第一种形式是管道直接在沟底敷设，在管道上采取稳管压块(见图5)、护岸、护底措施；第二种形式是跨越，即在放坡后的坡面，选取一个地质条件较为稳定的位置，设置跨越基墩，管道跨过冲沟。

3.2　开挖湿陷性黄土坡体和填方处的施工要求

开挖湿陷性黄土坡体应先将开挖处地面上的植被移植到已填方完毕的地面上，方可继续下挖。

遇到坡体凹凸不平，需要削、填方处理，这时填方应满足下列要求：

将原地面上的植被移植后，先进行夯实，使原土在0.5m深度内的压实系数≥0.93(原土层地质不同，压实系数也不同)。

在夯实后的原土上方分层填新土、分层夯实，每层新填土、夯实的高度不得超过0.3m，直到设计地面标高，每层夯实系数均为0.93。

填土的含水量(质量分数)必须控制在14.5％～15.0％，含水量低时应洒水，含水量超过l7％的土不得用作填土。

4　结语

水工保护是一种重要的环境保护措施，是输气管道建设中水土保持的重要组成部分，尤其是遇到湿陷性黄土的地质，水工保护的组合使用尤为重要。因此，水工保护措施是保障输气管道安全运行的关键措施之一。

参考文献：

[1]丁尚龙，徐洁．长输燃气管道的水工保护措施[J]．煤气与热力，2002，22(3)：227-229．

[2]李培民．输气管道的水工保护措施[J]．中国新技术新产品，2009(18)：28-30．

[3]齐明，李连星，朱万美．沟坡段输气管道的水工保护[J]．煤气与热力，2006，26(8)：1-3．

[4]姜英硕，刘永健，汪东华，等．输气管道边坡挡土墙的设计与应用[J]．煤气与热力，2006，26(1)：14-16．

[5]姜英硕，刘永健，汪东华，等．湿陷性黄土地区输气管道的水工保护[J]．煤气与热力，2006，26(11)：15-17．

本文作者：王春海

作者单位：中交煤气热力研究设计院有限公司