深圳地区天然气管道水土流失特点及机理探讨

2019-10-14戴锦程

山西建筑 2019年17期

戴锦程

(深圳金栋建工科技有限公司，广东深圳 518026)

1 概述

天然气管道的敷设扰动和破坏了原始地形地貌，造成管道沿线土壤的松动和裸露，加速了管道沿线的水土流失，对管道沿线的生态环境及管道安全运行造成了不利影响。因此，加强对管道工程水土流失特点的分析和水土流失产生机理的研究，有利于开展针对性的水土流失防护，科学合理的控制水土流失[1]。

2 工程简介

本工程是深圳市燃气集团股份有限公司高压天然气管道从求雨岭至安托山总长约30 km的八个标段(详见图1)。整个管道(求雨岭—安托山)从北往南铺设，沿线地形地貌复杂，地貌单元主要有低丘陵、残丘、冲洪积平地及沟谷地貌，其中，丘陵、残丘地段属地质灾害易发区。整个调查段潜在的地质灾害类型主要为崩塌、滑坡及水土流失等。

3 工程施工及防治措施

3.1 工程施工

整个管道的埋设采用了埋地敷设、定向钻穿越、顶管穿越等施工方式。由于定向钻穿越和顶管穿越均是在不扰动管线上部原状土的基础上开展的埋设，一般不考虑水土流失的影响。所以，本文主要探讨埋地敷设段的管道，其施工如图2所示[2]。

3.2 工程防治措施

管道在丘陵、残丘等地貌埋地敷设时，其开挖回填形成了大量松散土边坡。根据管道与边坡相交方式的不同，管道敷设防治方式可分为沿坡体横向敷设防治和纵向敷设防治两种情况，具体的防治方案见图3～图6。

管道沿坡体横向敷设时，削坡修建了作业带，土石方堆放在作业带外侧的坡面上，并在边坡堆放侧修建了挡土墙。管道回填土上方则设置了固定松散回填土的生物砖，并进行了植草。

管道沿坡体纵向敷设时，采用坡改梯的方式对开挖面进行了防护，产生的弃渣填于梯田中，回填土上方则采取生物砖、植草等措施固定土体。

4 水土流失特点及机理分析

在调查发现的105处灾害点中，水土流失点共55处，占整个灾害点的52%，是天然气管道地质灾害的主要类型。各水土流失点区间分布情况详见表1。

表1 水土流失统计表

4.1 水土流失特点

1)水土流失呈线状分布，局部水土流失量不大，但总量较大。总的水土流失面积达到58 049 m2。

2)管道埋地敷设段通过六套不同地层，岩土体组成较复杂，但从水土流失发育情况来看，55个水土流失点均发育在花岗岩风化区。

3)通过考察水土流失灾害点发育的地形，可以发现水土流失点大多发育在坡度10°以上的斜坡地段，且一般处于斜坡中下段。进一步统计分析表1可以得出图7所示水土流失区间分布图，从图可以发现，调查段管线水土流失主要集中在15°～19°和25°～29°的区间。

4)55个水土流失点中，沟蚀点40个，占据了63%，说明整个管线段以沟蚀为主。

5)水土流失沿管线埋设方向发育，且集中在开挖区及生物砖与土体接触带。

6)管线水土流失主要发生在管道建设期及建成初期，这两个时期的水土流失占据了整个水土流失的60%以上。

4.2 水土流失机理分析

1)整个管线区“热岛”效应显著，年平均气温23.1 ℃，极端最高气温38.7 ℃，极端最低气温0.2 ℃。年降水量多达1 925 mm，且主要集中在夏季，以台风暴雨居多[3]。夏季，梅雨持久，暴雨频繁，台风雨强降水，是管线区水土流失的频发期。

2)管线水土流失区成土母岩主要为粗中粒云母花岗岩、中粒云母花岗岩。风化物具有晶粒粗大，矿物组成复杂，物理崩解作用极易进行，进一步分解作用较为缓慢的特点。岩石风化崩解后主要为砾土质或粗砂土质，其中含多量的石英和长石颗粒，粘结力差，容易发生溜泻现象。此种粗粘母质进一步风化，长石、云母、角闪石等矿物分解成粘粒，分解时间较长，由于石英等矿物难以风化，粗粒较多，土壤粘结力不强，在雨水的冲刷作用下，极易发生侵蚀。

3)受区域构造的影响，管道沿线整体山势多呈北西向～北东向展布，与构造线走向近于一致，丘陵区构造切割侵蚀作用强烈，造成管线区岩体较破碎，地形起伏较大，多形成20°～30°的较陡斜坡。管线经过的丘陵、残丘地貌占线路总长79%。

4)管道施工建设中，土石方临时堆放、管道敷设、管沟回填等作业，对土体的扰动，是水土流失发生的主要诱发因素。

总结以上各方面可以得出，求雨岭—安托山段天然气管道水土流失的形成机理如图8所示。