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3.0 m呈梅花型布置，末端应设置砂砾反滤层或用反滤土工布包裹，以防止墙体背面较小颗土粒被水带走或堵塞排水孔，第一排排水管距地面高度不超过50.0 cm；

浆砌石压顶（30厚）及勾缝均采用M10水泥砂浆施工，勾缝前先清缝，缝深3cm，缝宽2cm，将缝冲洗干净，压顶及平缝均用钢抹压光；砂浆终凝后及时覆盖洒水养护。

5.5、土方回填

挡土墙基础砌筑完成且经监理、业主验收合格后，方可进行基槽坑的土方回填，回填土中的杂物一定要清除干净，尤其是块石或其它硬物，防止砸伤管道和光缆，周围回填细软松散土；浆砌石墙体墙后的土方回填工作必须待砌体砂浆强度达到设计值的70%后进行。所有土方必须分层回填，每层厚度不大于300mm，采用人工分层打夯夯实，防止漏夯。回填土含水量要适中，太湿、太干都不宜夯实。

5.6、干砌石砌筑

干砌石基槽底部应开挖至地面以下不小于0.5m以下无搅动土层，并将基底土层夯实至满足地基承载力的设计要求；石料应选用质地坚硬、无风化、剥落

及龟裂现象，单块重量不小于25kg，最小边均大于20cm，其余要求与浆砌石相同；砌筑采用卧砌法，错缝撘砌，无架空、通缝、浮石等现象；

5.7、草袋挡土墙码砌

采用优质、稻草编织的草袋，袋内装土2/3满，重量在35～40kg左右，铺平，缝隙要错开，防止竖向通缝，装土量要基本一样、均匀。码放整齐。草袋上方要覆一层土，防止太阳暴晒，以延长草袋的使用寿命。

5.8生物植被恢复

植被恢复是治理水土流失根本措施，在生物措施设计及施工上，要充分考虑各区气候特点，选择适合当地生长、根系发达、固土能力强、易成活的、生长快的草、树种，作为主要草、树种；在工程措施上，要根据影响内容、性质、和影响程度，制定科学、合理的防治措施。

5.8．1荒地绿化可采用灌草混播或移植的方式进行绿化，灌木采用幼苗种植，株行距1.5m×1.5m，种草按8g/m2撒播或条播。

5.8．2、种草、植草、植生袋

①种草:草种要选择适宜本地生长，生命力强，根系发达，抓地力强的草种。

根据本地实际情况，选择当地适生的草本植物较为适宜。播种时，土地要平整，埋深不宜太深，一般为2～3cm左右。播种方法：采用条播、撒播两种方法，三叶草、黑麦草芽俏短，可单纯采用撒播的方法种植。

条播：用铁锹或铁钯开沟，沟深2～3cm左右，开好沟后，将草籽均匀撒入沟内，然后覆土，注意保墒，必要时，要覆盖无纺布，保湿防晒。

撒播：用铁锹平整好土地，不得有深沟，大块土块。用铁钯（齿钯）把土地钯一遍。然后，撒草籽，播种量8g/m2左右，撒完草籽后，用平钯再钯一遍，把草籽埋好，埋深2～3cm左右。必要时，用无纺布覆盖，保持土壤湿润。

②植草:移植草种选用邻近地段或田埂上的野草。先在需植草地方挖沟，其深度3～5cm，根据现场实际，可以成排（行）移植，也可以呈“品”字形草簇移植。成排移植时，要沿等高线布设。移植草连根带土一起挖起，放入挖好的坑内，四边培土，踩实，隔2天后，如果无雨，需进行浇水保墒，一般需浇水3～5次，移植草丛完全成活后，可以停止浇水。

③植生袋:植生（绿生）袋是将选好的草、花、灌木种子、保水剂等材料，通过机械设备均匀地复合在两层可降解的无纺布（或木浆纸）中间，并覆上一层抗老化绿网，然后把复合好的材料按一定的规格缝制成连体的袋状，是一种新型边坡绿化材料。

7. 质量检测与控制

7.1、确立工程质量管理目标

工程质量达到国家标准《石油建设工程质量检验评定标准·输油输气管道线路工程》和《开发建设项目水土保持方案技术规范》SL204—98，实现水土保持工程合格率为100%，一次性通过验收，争创国家优质工程。

7.2、建立工程质量保证体系

7.3、质量控制及保证措施

7.3.1、质量控制

①施工程序：所有工序质量控制均按三级质量控制模式（三检制）进行。施工过程实行工序质量控制，即将施工对象按其施工工序的顺序，明确必须实行质量控制的若干个控制点。在各控制点中，依据工序的重要程度和控制的必要性划定出不同的控制等级，实施不定期、不同等级的检查活动。上道工序不合格，则不能进入下道工序施工，从而有效地控制施工质量；

②施工过程质量控制：施工过程质量控制是保证工程整体质量的重要组成部分和有效措施。因此，施工中的每道环节都要严格控制，层层把关，使各道工序质量都能满足工程设计要求，达到设计目的。

7.3.2、建立工程技术交底制度

根据有关规范制定切合实际的技术交底文件，在每项工程开工前，由技术负责人主持向技术管理人员和施工队进行技术交底，技术交底内容为：

①工程位置及施工环境条件

②设计图纸及技术要求

③工程技术的重点、难点、关键点和管理要点

技术交底是质量保证的重点内容，要采用监理正式表格记录，到场人员要签名，交资料员备案保存。

7.3.3、做好进场人员培训工作

①工人进场后，由有关人员组织进行专业技术、质量目标、安全生产、文明施工、道德风尚和劳动纪律方面的教育，在每个人心中牢固树立质量意识、安全意识，提高工人的思想素养和保质以及高效完成施工任务的信心和决心。

②为了保证参建的工程管理和技术人员能够胜任本职工作，必须持证上岗。

7.3.4、施工注意事项

①、做好前期准备工作，为工程开工创造良好条件。

②、严格按照设计所编制人员机构、施工设备，按时组织到位,及时投入施工。

③、工期管理上，建立健全以岗位责任制为中心的各项管理制度，制定工期控制措施，使各部门职责分明，各司其职。根据线路工程进度，将月、旬、周的施工计划任务下达到各专业施工队，定期检查计划完成情况，如未按期完成计划，则采取坚决的补救措施。合理使用劳动力和机械设备，避免窝工、停工、返工现象，努力提高工效

④、在施工过程中，根据地形和季节，认真做好统筹计划，协调好各方关系，虚心听取监理对施工管理和施工进度的控制措施、施工质量等方面提出的问题和建议，积极主动地配合其它参建单位，齐心协力，按期、优质完成各项施工任务。

⑤、做好与业主、监理、设计和协作单位的协调工作，及时处理施工的各种

问题，保证施工正常进行。

⑥、加强信息化工程管理，做到网通、话通,及时准确地传达施工信息，以便及时决策和处理。

7.3.5、建立材料检验、实验制度

①凡是进场的主要施工原材料，如水泥、砂子、石料、钢筋，必须经过当地具有试验资质的单位进行质量检验和配合比试验，取得试验资料后，方可进行施工使用。

②凡是现场施工使用的砼和砂浆都必须按规定取样送检，取得检验结果证明资料。

7.3．6、建立材料、设备质量进场检查制度

①凡进场施工使用的机械设备、仪器、工具，在使用前都必须进行质量检查，不合格的不得使用，防止施工中产生错误和误差，保证工程连续正常作业状态，保证工程质量。

②对进场的各种材料都要进行质量和证件的检查，如砂石料的粒度、强度、杂质含量；水泥的出厂厂家、标号、出厂日期、保管质量、出厂质量合格证件等，不合格的不得使用。在检查中，检查人员对材料进场数量，质量检查结果做好记录并签字，与本工程的其它资料同等保存。

③对施工中的每道工序和过程，特别是关键工序和特殊过程都要按技术要求进行自检和复检，未经检查和上道工序不符合质量要求的不准进入下道工序施工；施工过程失去控制及达不到质量要求的必须停工整改。

④凡是自检不合格的单元工程不能上报监理验收。

7．3.7、建立技术人员跟班作业制度

现场施工管理的技术人员必须要深入现场，跟班作业，对施工质量随时检查，

及时发现问题和解决问题，以保证工程质量，提高工作效率。

7.3.8、建立工程质量“三级三检”制度

①质量报验制度

分项工程施工完成后，先由施工班（组）自检合格——报现场施工员复查——由标段负责人作为单位工程的最后一道质检关口，检查认为合格后再以书面形式向项目分部打请验报告。

②分部工程自检

质检员接到标段的请验报告后，会同项目分部有关验收人员，根据相应的《工程施工质量验收规范》和该工程的基本要求、实测项目、外观鉴定，逐项进行检查，确认工程质量的合格与否，如不合格时，在自检通知单上注明其不合格的情况及处理意见，同时发限期整改通知，整改的结果及时反馈回项目分部，作为该工程点质量验收的依据之一。以上验收合格后再以书面形式报请监理、业主验收评定。

7.3.9、建立资料档案管理制度

①各项目分部都应设有熟悉业务的专职资料档案管理人员，把资料档案的管理工作做到正规、完整、真实、清楚。

②资料档案管理归属各部总工负责，总工要定期或不定期进行档案管理的检查和抽查，以保证档案工作的质量和水平。

③坚持技术档案“双套本”的存档办法，即日常纸张文本和电子文本，预防意外情况的出现和发生。

④资料管理执行严格存、取手续或借阅制度。

8. 安全措施

长输管线施工地域多位山区、黄土塬，施工工序繁多，施工安全隐患较多，

与管线交叉作业时有发生，为做好安全生产、文明施工，需做好如下安全防范措施：

8.1严格遵守国家安全管理规定，认真查找工序过程中发生的安全隐患，落实各项措施的实施；

8.2遵守国家有关的安全生产的强制性措施的落实，狠抓安全生产的“同时设计、同时施工、同时投入使用”三同时制度落实；

8.3施工用电、行车安全、高空作业、特殊工种等严格执行相应制度，杜绝无证操作现象；

8.4加强各种设备在施工间隙期间的检查和维修保养工作；

8.5认真落实“三工制度”中安全交底、安全过程控制、安全讲评制度；

8.6加强三级教育培训，在醒目位置悬挂各种安全标识和安全知识的标语牌，使之达到“我要安全”和做到三不伤害；

8.7建立完善的施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。

8.8严格执行中石化的“十大禁令”，确保工程实现“零”伤害。

9. 环保措施

9.1成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有防火及废弃物处理的规章制度，做好交通环境疏导，随时接受相关单位的监督检查；

9.2将施工场地和作业限制在工程建设允许范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工现场整洁文明；

9.3对施工中可能影响到的各种公共设施制定可靠的防止损坏和移位的实施措施，加强实施中的监测、应对和验收。同时，将相关方案和要求向全体施工人员详细交底；

9.4设立专用排浆沟，对废浆、污水进行集中，认真做好无害化处理，从根本上防止施工废浆乱流；

9.5定期清运沉淀泥砂，做好泥砂、弃渣及其它工程材料运输过程中的防散

落和沿途污染措施，废水除按环境卫生指标进行处理达标外，并按当地环保要求的指定地点排放。弃渣及其它工程废弃物按工程建设指定的地点和方案进行合理堆放和处治；

9.6对施工场地道路进行硬化，在晴天经常对施工通行道路进行洒水，防止尘土飞扬，污染四周环境。

10.经济效益分析

由于长输管线采取相应的水保施工措施，对于管线的保护、控制水土流失、保护生态平衡，取得了巨大的社会效益。2010年陕西、山西水量充沛，发生了30年一遇的洪水，由于施工措施得力，施工质量优良，保护了管线周边的水土流失，保护了管道的安全，为保证榆济管道10月30日通气做出了贡献，得到业主、监理的好评。

11. 工程实例

11.1中石化榆济输气管道工程

榆林－济南输气管道起于陕西省榆林市，穿过毛乌素沙漠南缘，在佳县过黄河，进入山西省；经临县、方山、离石、汾阳、平遥、武乡、沁县、襄垣、黎城、平顺进入河南省；经林县、安阳、汤阴、内黄到达濮阳清丰，再进入山东省莘县、聊城、茌平、抵达齐河宣章屯济南末站。管道途中穿越毛乌素沙漠、黄土高原，翻越吕梁山脉、太行山脉，穿越黄河1 次，线路总长约1045km。输气管道工程设计输量30x108m3/a。其中榆林－濮阳段，输气管线系统设计压力10.0MPa，管线采用Φ711 X65 螺旋缝埋弧焊钢管。工程2008年9月开工，2010年9月22日通气。晋长段设计水保工程量砌石170000方，草袋80000方，管线长度226KM，目前已完成水保浆砌石90000方，草袋35000方，由于根据实际情况，优化设计结构形式，加快施工进度，提高施工质量，确保管线高效安全运行。

12结束语

通过本工程的施工，对长输管线水土保持总结了一些看法和体会，在此提出

希望对大家的以后施工能有所帮助。