漠大线水工保护措施及水毁现象治理

2015-02-15

油气田地面工程 2015年6期

大庆油田工程有限公司

漠大线水工保护措施及水毁现象治理

王杉

大庆油田工程有限公司

漠大线是我国至关重要的长输管道工程之一。漠大线所经地区地形地貌复杂多样，水文情况随地形地貌不同而区别较大，具有一定的偶然性和随机性，增大了水工保护工程的难度，且易发生水毁现象，造成管线埋深不足等严重问题。对漠大线水毁情况进行认真分析，提出以下建议：水毁治理工作应从多方面入手，综合截、排、导、疏等多种方法，使水害问题得以彻底解决。不能一味地将治理措施局限为堵水、回填覆土，否则适得其反，导致水流可能向管道沿线其他部位汇集冲刷，造成管道其他部位的水毁或其他不可预计的严重后果。水工保护设施及水毁治理工程的设计应符合环境保护的要求，避免诱发地质灾害，减少对生态环境的影响，最大程度地满足水工保护要求。

长输管道；水工保护；水毁；管道埋深；治理措施

中俄原油管道漠河—大庆段（简称漠大线）是我国第一条通过永冻土区的管道。漠河在我国最北端，是俄罗斯原油进入我国的第一站。漠大线途经大兴安岭林区、松嫩平原，穿越了黑龙江水系、嫩江水系，沿线森林、沼泽、冻土间隔分布，地质条件复杂。由于地区环境因素的不同，国内没有成熟施工经验可以借鉴，漠大线是我国管道建设的一次全新挑战。

漠大线水工保护的重点与难点在漠河至加格达奇地段，该地段多为永久冻土地带，境内丘陵山区多且森林茂盛，植被丰富，河水徜徉，地形复杂，多属低山区，海拔多在450～1000m之间[1]。加格达奇至大庆地段多为平原地貌，为季节性冻土地带。管道通过纵、横山坡，给管沟外的水工保护带来了一定的难度。

1 水保措施及效果

本工程的水工保护设计分为两次，第一次设计是在详细设计阶段，针对一些重要的水工保护（主要是管沟内部），如截水墙、混凝土现浇、混凝土配重块以及一些河流护岸、坡等；第二次设计是在施工后期，地貌初步恢复后，针对现场的实际施工情况，如业主增加、完善和补充管沟以外进行的水工保护。

管道沿线多年冻土主要分布在漠河至加格达奇段，以南为季节性冻土，全线所经区域的降雨量在400～600mm，地貌为较多丘陵。管道顺坡敷设时设置截水墙，特殊地段设置木屑护坡以保护冻土环境。恢复后的坡面设置生态堡坎。当有大面积汇水无法恢复原地貌时，设置防冲墙防止管沟内水土流失。

本工程的水工保护多采用柔性防护，一次水保是针对管沟内部的水工保护，保证了管道施工的质量；二次水保是集中在管沟外部分，具有水工保持的功能。漠大线的水保工程起到了相应的保护作用，使地表植被得到恢复，加强了地表的抗侵蚀能力，最大程度地保证了绿色管道和无污染管道的建成。

但由于漠大线管线所经地区的地质特殊性，水毁现象具有偶然性、突发性、难预测的特点。管道沿线仍有管道及水保设施遭受水毁损害，所以仍需定期观察沿线水毁情况，及时制定处理措施，才能进一步保证管道运行期间的安全。

2 常见水毁现象及治理措施

漠大线水害主要表现为水力侵蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀。管道运行过程中，水害对管道安全运行有极大威胁，水土流失引起的滑坡、泥石流等水毁现象以及水体本身对管道的冲刷侵蚀都影响着管道的安全运行。保护治理措施需要根据具体情况制定具体的解决方案，如果方案不适合所在地区将不能起到保护管道的作用，甚至可能适得其反，对管道造成更大的损伤。

2.1 沼泽、冻土等地区形成地表径流

漠大线管道穿越部分沼泽区，地势低洼，易形成地表径流冲开管沟，带走回填土，导致管道埋深不足。

治理措施：采用素土分层回填夯实。人工夯实为每层压实厚度不大于200mm，机具夯实为每层厚度不大于300mm，压实度不小于0.9，使回填后冲沟位置地坪与管堤顶面齐平。管道沿线加放砂袋，并设置石笼。

2.2 新修道路引起的水流变化

漠大线管道沿线修路，铺设道路施工过程中加设过水涵或形成路边水沟，造成局部河水流量增加，冲刷引起水土流失，导致管道埋深不足。

治理措施：在道路两侧设置挡土墙或护坡，保护道路路基及管道，保护长度应大于扰动长度每侧3m；加过水面或过水涵洞；设置排水沟，疏导积水从距离管沟位置较远处流过，保护管沟。

2.3 已建水工保护受损

漠大线沿线山体坡度较大且受暴雨冲刷时可能引起较严重的水土流失，导致已建的水工保护措施损毁，管道不再受到保护而造成埋深不足。

治理措施：对已建水工保护被冲毁的应修复被损水工保护设施，修复位置增设泄洪口；设置石笼护角消能，护角高1.5m，长6m；侧冲沟基层土夯实，夯实系数不小于0.92，做成排水沟，保证泄洪要求[2]。

2.4 汇水形成的水流冲刷

管道在融沉地区横向通过一侧有低山、丘陵地区时，回填预留的沉降余量过高，山体汇水不能通过，在管道一侧形成水流，冲刷管沟覆土导致埋深不足。

治理措施：根据管道走向与水流方向关系分为以下两种情况。

（1）管线沿冲沟敷设处。预留沉降高度控制在300mm，如回填数月后未发生沉降或沉降现象不严重，管道上方回填土仍高于两侧耕地时应整平，整平后标高与两侧耕地一致。冲沟内填素土分层夯实，分层厚度不大于200mm，夯实系数不小于0.95[3]。填土后高度应较两侧耕地高出200mm，与两侧耕地平缓过渡，以免阻水和积水。冲沟回填前应将沟内清理整平，填方范围内，冲沟内沟头至沟尾远离管道中心线20m。

（2）管线与冲沟垂直相交处。管道下游5m处设置浆砌石轻型石谷坊，石谷坊顶端不得高于管道上游冲沟底面，石谷坊和上游冲沟间填土分层夯实，系数不小于0.95。冲沟侧壁塌陷处填土分层夯实，夯实系数不小于0.95。沿原冲沟壁两侧设置浆砌石挡土墙，其中南侧挡土墙墙顶不得高于原冲沟南侧坡岸，与斜向冲沟向交出墙顶按斜向冲沟底面形状砌筑，不得高于冲沟底面，基坑开挖时管线及光缆中心线两侧1m之内禁止机械开挖，注意保护光缆。

2.5 边坡较大易发生水土流失

管道在融沉地区横向通过一侧有低山、丘陵地区时，回填预留的沉降余量过高，在管道一侧形成水流，冲刷管沟覆土导致埋深不足。

治理措施：素土回填夯实，冲沟上游每隔一段沿等高线设置一个干砌石排水沟，将水引入两侧树林，见图1。对原状基层土进行夯实处理，夯实系数不小于0.92。