陈强

中石油西部管道公司

我国西部黄土地区长输管道多以埋地方式敷设，山体、沟谷、河流穿越多以大开挖方式，特殊情况也采用隧道、竖井、跨越方式。由于施工区范围内的地表植被遭破坏、土壤结构被扰动,导致区域内生态环境的恶化和水土流失的进一步加剧,所引发的地质灾害直接威胁管道安全。因此黄土地区长输管道工程地质灾害防治工作越来越受到管道建设者的重视，其各种技术措施也不断完善并推广运用。笔者结合工作经验，对相关技术要求做一探讨。

1 工程地质灾害防治术语及定义

1.1黄土地区管道工程地质灾害

管道在建设过程中，其施工区域内原有地表植被遭破坏、土壤结构被扰动，在自然因素或人为活动的引发下导致管道附近土体垮塌、水土流失、地面塌陷和沉降等对管道构成危害的灾害。

1.2削坡开级

通过削掉非稳定体的部分，减缓坡度，减小滑动力，以及开挖边坡，修筑阶梯或平台，达到相对截短坡长，改变坡型、坡比，降低荷载重心，维持边坡稳定。

1.3护坡工程

为治理边坡水土流失采取的工程措施

1.4 湿陷性黄土

在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的黄土。

1.5非湿陷性黄土

在自重和外部荷载作用下被水浸湿后完全不发生湿陷的黄土。

1.6 黄土陷穴

在地表水容易汇集的沟间地或谷坡上部，由于地表水下浸进行潜蚀作用而形成的圆形或椭圆型洼地。由于水对黄土中节理进行侵蚀、潜蚀，把可溶性盐带走，使下部蚀空表层黄土崩塌而形成的，它可分为漏斗状、竖井状和串珠状等三种类型。中国西北称“灌眼”或“龙眼” 【1】 。

2 相关工程地质灾害的防治措施

2.1坡体削坡开级措施

管线在黄土地区横坡敷设时，当边坡高度大 于4m、坡比大于1： 1.5时，为保护管道安全，消除不稳定坡体，应采取削坡开级工程；用开级方式确保黄土边坡的稳定，开级方式分为直线型、折线形、阶梯形三种形式。

①直线形：适用于高度小于20m、结构紧密的均质黄土边坡，或高度小于12m非均质黄土坡。由上至下施工，削成同一坡度，削坡后比原坡度减缓，达到黄土土质的稳定坡度（小于1：1.5）。

②折线形：适用于高度在12m～20m、结构比较松散的黄土边坡。由上至下施工，削坡后保持上部缓于下部的折线形，可分两次或多次变坡。

③阶梯型：适用于高12m以上、其结构松散黄土边坡；或高20m以上结构紧密的均质黄土边坡。由上至下施工，以阶梯状削坡，依据土质与当地暴雨径流量确定每一阶梯小平台宽度和两平台高差。小平台宽度宜为2～2.5m，高差宜为4～6m。

以下是一处不稳定坡体，以图示意其削坡开级施工方案（不稳定坡体部分采取分级台阶状削方，共4阶，台阶参数为5m×底宽5m，台阶放坡60°底部30m宽台）。

2.2黄土陷穴的防治措施

管线在黄土地段时（尤其是湿陷性黄土地段），应预防径流作用下可能发生的落水洞、漏斗和沟内潜蚀等陷穴地质灾害。针对黄土陷穴治理，施工前应探明陷穴范围、深度及管道相对位置，采用明挖方式，先将陷穴内浮土挖出，再分层人工夯实回填，其压实度应不小于0.93，最大干密度、最优含水率执行国家标准《土工试验方法标准》 GB/T50123。

回填方式有三种：素土回填、灰土回填、水 泥土回填；对沟内潜蚀开挖时应开挖延伸至管沟两侧1m，沟内修筑截水墙，截水墙可选用素土、灰土、水泥土三种形式。

①素土回填：就地取用黄土分层夯实回填，黄土的干密度是湿陷性黄土治理的指标参数【2】 。（见图-干密度与湿陷系数关系曲线）

②灰土回填：以30％的石灰土为配合材料和黄土搅拌均匀（控制含水率），颜色一致，分层夯实回填；其最大虚铺厚度见表－灰土/水泥土虚铺厚度。

③水泥土回填：以10％～25％的强度等级32.5以上的普通硅酸盐水泥为配合材料和黄土搅拌均匀（控制含水率），颜色一致，分层夯实回填；其最大虚铺厚度见表－灰土/水泥土虚铺厚度。

表—灰土/水泥土虚铺厚度

在黄土陷穴治理的同时，应采取防治结合的方法，做好截排水措施，防止地表水冲蚀治理区域。

2.3黄土冲沟（河道）的防治措施

黄土地区受水流影响，沟壑下切、沟头溯源侵蚀和沟道侵蚀基准面下降危及管道安全；在黄土冲沟施工中，不同的施工地段采取不同的施工方案，结合实际情况因地制宜，利用倒流排水、 工程加固（挡墙、护坡、防冲墙、过水面、谷坊等工程）及植被措施等综合治理方法，局部控制冲沟的发展，确保管道安全。

根据冲沟的发育状况（前期、过程期、完整期三种类型），不同类型的冲沟分别进行治理。

①前期冲沟：指细沟或浅沟多以加固目的治理，防止和仰止溯源侵蚀；采用加大管道埋深，在最优含水量的条件下将翻松的土夯实，压实系数大于0.9。

②过程期冲沟：指冲沟横断面呈梯形或近似梯形，沟底纵剖面上游较陡，下游较缓，以接近均衡剖面。采用素土/灰土/水泥土夯实回填管沟部分；在两侧斜坡段，从管道底部每间隔5～10m夯筑灰土/水泥土截水墙一道；从管线到冲沟顶部分水线范围内整治地表（多采用水泥土护面、草袋护坡等形式），并夯实回填沟头谷地；夯实回填斜坡上的洼地、坑、穴等，防止地表径流渗入，并在沟坡顶部修筑环形截水沟，拦截疏导地表径流。

③完整期冲沟：指冲沟已形成河流的主要支流，沟底纵剖面有均衡剖面形态，流水侵蚀作用十分活跃，易引起沟坡塌方、滑坡。沟边坡治理应采用折线型，上缓下陡，下部垂直高度不宜大于5m，采用浆砌石挡墙；上部略缓，可分为阶梯状多个坡面，采用浆砌石护坡、水泥土护坡、草袋护坡等；砌体后背回填土必须层层夯实回填，夯实系数大于0.8。沟底管道埋深应大于2.5m，对于冲蚀作用较强的沟底需做浆砌石防冲墙、浆砌石过水面、谷坊、混凝土拦水坝等。其冲沟的处理加固方法需根据穿越段的形态、规模、土质情况具体研究决定。

以下是几处采用不同加固方式治理冲沟的照片

2.4黄土崾岘的防治措施

黄土崾岘是黄土梁两侧冲沟由于溯源侵蚀几乎将梁脊切穿，形成非常狭窄的鞍部连接；陕北、陇东当地居民的称谓【3】 。崾岘治理时应根据崾岘地形布设截、排水设施，避免地表径流冲蚀崾岘；其崾岘坡面必须采取一定的工程和植被护坡措施进行边坡防护。现将黄土崾岘治理施工技术概括如下：

①施工时清除崾岘坡面的浮土及植被，对冲沟、陷穴进行挖除，宜采用3:7灰土夯实回填。

②在坡脚稳定部位开挖挡墙基础，基础深度至硬土层，对基底进行夯实处理。

③在基坑内修筑混凝土基础，在混凝土基础上修建浆砌石挡墙；夯实回填挡墙后部土体，使原崾岘坡面与新加固坡体结合稳定；在挡墙上修筑护坡时，坡面应比原崾岘坡面缓。

④加固崾岘填筑料可以为素土或灰土，如崾岘高度大于20m，宜采用加筋3:7灰土填筑，填筑压实系数应不小于0.95。

⑤新加固的坡面应采取植物护坡措施，并在坡面的戗台上修筑水渠，将水流引入排水渠中；排水渠基础应修筑齿墙，渠面宜修成阶梯状，并在排水渠末端修筑消能池，消能池后修筑明渠，将坡面径流导出远离崾岘70m以外的坡体稳定的沟底。

以下是两处崾岘治理的照片

2.5地貌恢复治理和植被恢复治理

管道穿越黄土地区，扰动了原有的土壤结构，破坏了植被。在暴雨径流作用下，水土流失严重，破坏环境，危机管道安全。为使降雨就地拦截入渗，减少地表径流，应采取地貌恢复治理和植被恢复措施。

在进行恢复治理时，依据地貌不同分为三种类型：

①起伏较小的平地：这里指坡度小于5°的平坦地段，多以植被恢复为整治方法，可采取撒草籽种草（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，第二年春进行植被恢复，有利于容蓄雨雪促进生土熟化。

②略有起伏的坡地：这里指5°～15°的坡地，多以塑性工程固定加植被恢复为整治方法，采用水泥土护面、土工织物的护坡、植生带护坡、框架式植草护坡、大面积撒草籽、合理造林等措施，出苗期间每天需洒水，保持土壤湿润，植物保护期为1～2年内应进行必要的封禁和抚育措施。

③起伏较大的陡坡台地：这里指15°以上的陡坡台地，多以塑性工程固定加固性工程固定加植被恢复为整治方法，采用草袋挡墙、堡坎、护坡；浆砌石挡墙、堡坎、护坡；水泥土护面、护坡；干砌石挡墙、堡坎、护坡；配合植被护坡加以大面积撒草籽、合理造林等措施；个别特殊地段还需采用抛石护坡等方法。

以下是几种方式的地貌恢复治理和植被恢复治理成效照片：

3 结束语

黄土地区地貌类型多样，对管道遇到的不同侵蚀问题应建立不同的治理方法，提供符合设计要求及现场实际情况的设计参数，采用综合治理的工艺，对管道建设具有很好的实用性。随着我国管道建设的全面发展，黄土地区长输管道工程地质灾害防治措施也将不断完善。 ◢

参考文献：

【1】付攀升，刘高，刘从友，梁昌玉。湿陷型黄土区某长输管道黄土陷穴灾害研究。中国科技，2008.11；

【2】曹家泉。陇东黄土工程地质。陕西科学技术出版社，2001；

【3】吴克信，付开伟，胡晓梅。黄土崾岘拓宽处理技术。天然气与石油，2005,04

作者简介：陈强,1979年6月生,男，汉族、工程师，乌鲁木齐市人，就职于中国石油西部管道分公司二工程项目管理部，从事国内长输管道建设管理工作。

2014年第4期（总第17期）