威遠(yuǎn)—樂山輸氣管道工程施工工藝及水土流失防治研究

田紅衛(wèi) 王東 王旭東

（1.長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北武漢 430010；2.中國(guó)石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司輸氣管理處，四川成都 610000）

威遠(yuǎn)—樂山輸氣管道工程屬跨市（州）干線的天然氣輸氣管網(wǎng)項(xiàng)目，對(duì)推動(dòng)樂眉雅地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、提高當(dāng)?shù)厝嗣裆钯|(zhì)量、加快實(shí)現(xiàn)川中地區(qū)的碳中和等事項(xiàng)都具有積極的戰(zhàn)略意義。輸氣管道運(yùn)輸因其一次性投資少、運(yùn)輸成本低、安全性高等優(yōu)點(diǎn)而被大量上馬[1]；然而，在建設(shè)過程中，大規(guī)模擾動(dòng)將不可避免，這會(huì)嚴(yán)重破壞管道沿線原有的地形、地貌和植被等自然條件，加重管道沿線的水土流失，尤其是在地形變化復(fù)雜的川中地區(qū)[2-3]。因此，分析工程建設(shè)過程中的水土流失問題具有重大的生態(tài)意義[4]。本文以川中地區(qū)的威遠(yuǎn)—樂山輸氣管道工程為例，分析了工程的施工工藝、水土流失特點(diǎn)及其危害，總結(jié)出水土流失防治措施體系。本文對(duì)川中地區(qū)輸氣管道工程建設(shè)過程中的水土流失防治工作具有較強(qiáng)的施工指導(dǎo)價(jià)值。

1.項(xiàng)目概況

威遠(yuǎn)—樂山輸氣管道工程是樂眉雅供氣工程中的一條中轉(zhuǎn)管道。本項(xiàng)目起于威遠(yuǎn)縣鎮(zhèn)西鎮(zhèn)威脫水站，止于夾江縣甘江鎮(zhèn)樂山輸氣總站，涉及四川省內(nèi)江市威遠(yuǎn)縣、自貢市榮縣和樂山市井研縣、市中區(qū)、夾江縣，管道總長(zhǎng)124.07km，其中輸氣干線116.77km，輸氣支線7.90km，新建輸氣站場(chǎng)2座，改建輸氣站場(chǎng)4座，新建線路閥室5座，全線管徑DN813。沿線定向鉆穿越岷江1370m/次、茫溪河600m/次、越溪河625m/次，開挖穿越小型河流、溝渠和魚（水）塘2090m/80次；橋下頂箱涵穿越成樂高鐵100m/次、連樂鐵路80m/次，頂管或開挖穿越公路4070m/291次，輸氣干線作業(yè)帶寬度約16m～22m，輸氣支線作業(yè)帶寬度約6m～24m。工程總占地238.90hm2，其中永久占地8.81hm2，臨時(shí)占地230.09hm2；土石方開挖總量135.80萬m3，填方總量129.89萬m3，余方全部平攤于管道作業(yè)帶或穿越工程施工場(chǎng)地內(nèi)，無棄渣場(chǎng)。

項(xiàng)目全線海拔高度在356.0m～740.0m，跨越平原區(qū)及低山丘陵區(qū)，穿越岷江、越溪河、茫溪河等；項(xiàng)目區(qū)屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，土壤類型主要包括紫色土、水稻土和黃壤土，植被類型則以亞熱帶常綠闊葉林為主，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)林草覆蓋率為26.9%。

2.施工工藝

2.1 輸氣管道施工工藝

輸氣管道通常選用埋地敷設(shè)的方式作業(yè)。若項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的地質(zhì)條件不適合將管道全部埋地，則在局部地段上可選用土堤埋設(shè)或地上敷設(shè)的方式作業(yè)[1]。

2.2 站場(chǎng)閥室施工工藝

本項(xiàng)目的站場(chǎng)工程包括輸氣站場(chǎng)、閥室等，首先須剝離表層熟土，集中堆放并設(shè)置臨時(shí)防護(hù)；然后使用挖掘機(jī)開挖土石方，用翻斗車或推土機(jī)將土石方運(yùn)至填方區(qū)域，再分層碾壓，同時(shí)修建截排水設(shè)施，布置臨時(shí)苫蓋；在場(chǎng)地平整后，建造構(gòu)筑物，安裝設(shè)備，同時(shí)硬化地面，最后恢復(fù)植被。

2.3 管道作業(yè)帶施工工藝

在本項(xiàng)目中，管道敷設(shè)作業(yè)采用分段開挖、下管、回填的施工方式，將管溝開挖土方臨時(shí)堆存于管溝一側(cè)，下管后及時(shí)回填；當(dāng)管道通過陡坎、陡坡等復(fù)雜地段時(shí)，須分別采取放坡、護(hù)坡、堡坎、排水、分段設(shè)置擋土墻等措施；管道敷設(shè)盡可能利用現(xiàn)有道路，嚴(yán)格控制施工道路占地寬度，除必要的管溝開挖、布管、臨時(shí)堆土等場(chǎng)地外，盡量減少管道施工作業(yè)帶的寬度。

2.4 穿越工程施工工藝

本項(xiàng)目的穿越工程主要分如下3種情況進(jìn)行：

（1）穿越公路的方式。管道穿越公路時(shí)應(yīng)盡量采用頂管穿越方式，套管頂部埋深≥1.2m，套管伸出公路邊溝外側(cè)的長(zhǎng)度≥2m。公路的開挖穿越具有時(shí)間短、施工快等特點(diǎn)，施工場(chǎng)地布設(shè)簡(jiǎn)單，但開挖擾動(dòng)范圍較頂管等穿越方式大，可通過加強(qiáng)施工中的臨時(shí)防護(hù)措施減輕水土流失。由于大部分穿越采用頂管方式，對(duì)當(dāng)?shù)亟煌ㄓ绊戄^小。

（2）定向穿越河流的方式。管道穿越岷江、越溪河、茫溪河時(shí)采用定向鉆穿越方式，定向鉆穿越只需在河流兩岸設(shè)置入土點(diǎn)與出土點(diǎn)，這樣有助于減少擾動(dòng)面積。

（3）穿越溪溝的方式。管道穿越溪溝采用圍堰開挖方式，管道敷設(shè)完畢后，及時(shí)疏通溪溝，及時(shí)清理、撤走施工設(shè)備，恢復(fù)原地貌。在施工后期，應(yīng)在穿越段兩岸的穩(wěn)定地基上做好護(hù)岸措施，且應(yīng)盡可能使護(hù)岸措施與自然地貌融合。

2.5 道路施工工藝

本項(xiàng)目的施工道路土石方開挖采取半挖半填，挖方量全部用于填方，避免產(chǎn)生了余方、棄方，臨時(shí)堆土堆放在占地紅線內(nèi)，并采取擋護(hù)、苫蓋措施。使用結(jié)束后，需及時(shí)進(jìn)行跡地恢復(fù)、恢復(fù)原有土地性質(zhì)，以避免二次水土流失[5]。

3.水土流失特點(diǎn)及其危害

3.1 水土流失特點(diǎn)

（1）呈線狀分布[6]。輸氣管道工程屬線型工程，主要的施工作業(yè)區(qū)域暨擾動(dòng)區(qū)域?yàn)楣芫€作業(yè)帶，容易發(fā)生水土流失的地塊也呈線狀分布。

（2）流失時(shí)段相對(duì)集中[7]，流失強(qiáng)度空間相對(duì)分散[8]。本項(xiàng)目的水土流失集中發(fā)生于施工期內(nèi)的雨季，主要是破壞了原地表覆蓋層，在強(qiáng)降雨的作用下，極易造成水土流失。工程施工造成的水土流失也呈現(xiàn)空間分布不均的特點(diǎn)，相較于平原地區(qū)，低山丘陵地區(qū)的受侵蝕程度會(huì)普遍較高。

（3）單位流失量不大，但是流失總量大[8]。本項(xiàng)目的管道作業(yè)帶十分狹長(zhǎng)，多次穿越河流、自然保護(hù)區(qū)等敏感區(qū)，管溝開挖臨時(shí)堆土量大，局部產(chǎn)生臨時(shí)土石方較多。因此，單位施工段產(chǎn)生的水土流失量不大，但累計(jì)產(chǎn)生的水土流失量較大、水土流失嚴(yán)重。

3.2 水土流失危害

在工程實(shí)踐中，如果不能及時(shí)采取合理且有效的措施防治，則因施工過程而產(chǎn)生的水土流失，將會(huì)對(duì)項(xiàng)目區(qū)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重危害。

（1）站場(chǎng)閥室區(qū)。修建站場(chǎng)閥室將損壞項(xiàng)目區(qū)的原地貌植被，減弱表土層的抗侵蝕能力，增加了地表徑流量和沖刷強(qiáng)度；同時(shí)，局部的站場(chǎng)施工開挖會(huì)形成陡邊坡，若不布置防護(hù)則會(huì)加劇重力侵蝕，影響主體設(shè)施安全。

（2）管道作業(yè)帶區(qū)及穿越工程區(qū)。由于管道建設(shè)會(huì)挖損、占?jí)和恋氐纫蛩?，在短期的大到暴雨歷時(shí)內(nèi)，容易產(chǎn)生很強(qiáng)的地表徑流，且匯流時(shí)間短、沖刷力強(qiáng)、易形成山洪。管道穿越河流和自然保護(hù)區(qū)時(shí)，其開挖擾動(dòng)地面易發(fā)生水土流失，可加重洪澇災(zāi)害；穿越平原區(qū)時(shí)，其擾動(dòng)區(qū)域未及時(shí)清理平整也將影響農(nóng)業(yè)耕作及植被恢復(fù)。

（3）堆管場(chǎng)區(qū)。堆管過程會(huì)損害占地范圍內(nèi)的原有植被，減弱表層熟土的抗侵蝕能力，增加地表的徑流量和沖刷強(qiáng)度，因此須采取措施減弱堆管過程對(duì)植被的損害。

（4）施工道路區(qū)。修建施工道路會(huì)對(duì)地表產(chǎn)生強(qiáng)烈擾動(dòng)，嚴(yán)重破壞原地貌植被，將會(huì)造成顯著的水土流失；同時(shí)，道路施工會(huì)產(chǎn)生面積較大、分布零散的裸露邊坡，削弱原有土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性，容易誘發(fā)長(zhǎng)期的重力侵蝕，影響施工后期的道路建設(shè)及運(yùn)行期的交通安全。

4.分區(qū)防治措施體系

4.1 管道作業(yè)帶區(qū)

（1）土地整治及表土綜合利用。根據(jù)管道作業(yè)帶的表土厚度剝離表土，堆放在施工作業(yè)帶一側(cè)條狀堆放；其中表土與管溝槽挖生土分開堆放，均采用填土編織袋攔擋、彩條布苫蓋及鋪墊、臨時(shí)排水溝、沉沙池等臨時(shí)防護(hù)措施。施工結(jié)束后進(jìn)行土地平整，回填生土，回覆表土。

（2）永久截排水措施。在施工期間，在管道沿坡地段敷設(shè)時(shí)，在坡頂、坡腳、沖溝等地方設(shè)置截排水溝。

（3）復(fù)耕及植被恢復(fù)措施。施工結(jié)束后進(jìn)行復(fù)耕或恢復(fù)植被（撒播草籽）。

4.2 站場(chǎng)閥室區(qū)

（1）土地整治及表土綜合利用。根據(jù)站場(chǎng)閥室的表土厚度剝離表土，就近集中；其中表土與生土分開堆放，對(duì)臨時(shí)土堆和臨時(shí)裸露跡地均采用彩條布苫蓋的臨時(shí)防護(hù)措施。施工結(jié)束后進(jìn)行土地平整，回填生土，回覆表土。

（2）永久截排水措施及永久邊坡防護(hù)措施。在施工期間，站內(nèi)除硬化區(qū)域外其他空地鋪裝碎石，站場(chǎng)周邊設(shè)排水溝，排水出口與自然溝道順接，站場(chǎng)填方邊坡采用網(wǎng)格植草護(hù)坡或設(shè)置擋土墻，挖方邊坡坡腳設(shè)置擋土墻。

（3）復(fù)耕及植被恢復(fù)措施。施工結(jié)束后進(jìn)行復(fù)耕或恢復(fù)植被（包括撒播草籽和栽植灌木）及幼林撫育。

4.3 穿越工程區(qū)

（1）土地整治及表土綜合利用。根據(jù)穿越地塊的表土厚度剝離表土，就近集中；其中表土與生土分開堆放，對(duì)臨時(shí)土堆和臨時(shí)裸露跡地均采用編織袋攔擋、防雨布或彩條布苫蓋、臨時(shí)排水溝、臨時(shí)沉沙池等臨時(shí)防護(hù)措施。施工結(jié)束后進(jìn)行土地平整，回填生土，回覆表土。

（2）復(fù)耕及植被恢復(fù)措施。施工結(jié)束后進(jìn)行復(fù)耕或恢復(fù)植被（撒播草籽）。

4.4 堆管場(chǎng)區(qū)

（1）土地整治。施工前，采用彩條布進(jìn)行鋪墊。施工結(jié)束后進(jìn)行土地平整。

（2）復(fù)耕及植被恢復(fù)措施。施工結(jié)束后進(jìn)行復(fù)耕或恢復(fù)植被（撒播草籽）。

4.5 施工道路區(qū)

（1）土地整治及表土綜合利用。根據(jù)施工道路的表土厚度剝離表土，沿道路一側(cè)堆放，對(duì)表土采取填土編織袋攔擋、彩條布苫蓋等臨時(shí)防護(hù)措施。施工結(jié)束后進(jìn)行土地平整，回覆表土。

（2）永久截排水措施。在施工期間，在施工道路兩側(cè)依地形布設(shè)臨時(shí)排水溝、沉沙池。

（3）復(fù)耕及植被恢復(fù)措施。施工結(jié)束后進(jìn)行復(fù)耕或恢復(fù)植被（包括撒播草籽和栽植灌木）及幼林撫育。

5.結(jié)語

在產(chǎn)業(yè)體量上，我國(guó)同輸氣管道建設(shè)較完備的國(guó)家還存在較大的距離[9]，因此未來的市場(chǎng)十分廣闊。但是，根據(jù)估算，每新建設(shè)管道1km將新增水土流失量355t[6]。因此，如何有效控制輸氣管道工程建設(shè)中的水土流失防治是一大難題。本文以威遠(yuǎn)—樂山輸氣管道工程為例，對(duì)鋪設(shè)輸氣管道過程中的施工工藝進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，分析其水土流失的特點(diǎn)和潛在的水土流失危害，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)的地理特點(diǎn)、施工特征及水土流失特點(diǎn)，構(gòu)建了針對(duì)性較強(qiáng)的分區(qū)防治措施體系，以期消弭可以預(yù)期的巨大水土流失災(zāi)害。

筆者認(rèn)為，要防治輸氣管道工程建設(shè)造成的水土流失，首先應(yīng)做到“措施到點(diǎn)，措施到時(shí)”，強(qiáng)化水土保持防治措施的施工可行性和有效性；然后必須控制好施工進(jìn)度，尤其是精細(xì)化實(shí)施臨時(shí)措施，落實(shí)“三同時(shí)”制度；最后可以適當(dāng)開展科研探索活動(dòng)，將表土保護(hù)、植被恢復(fù)、微生態(tài)構(gòu)筑相結(jié)合，達(dá)成日韓式的生態(tài)效果[10]。