孫濤 張斌 王波

西氣東輸甘陜輸氣分公司

摘要：油氣長(zhǎng)輸管道80%～90%處于埋地狀態(tài)。由于管溝內(nèi)的回填土結(jié)構(gòu)疏松、固結(jié)程度差，遇水極易發(fā)生沿管溝方向的水土流失，引起管道露管或懸空，對(duì)管線安全運(yùn)營形成威脅。修建截水墻是防治管溝水土流失簡(jiǎn)單有效的辦法。對(duì)常見截水墻的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析比對(duì)，探討應(yīng)用一種預(yù)制拼裝的FRP艙格截水墻專利新技術(shù)，其經(jīng)濟(jì)合理、施工便捷、材料易取的優(yōu)點(diǎn)，可以彌補(bǔ)常見截水墻的不足，實(shí)現(xiàn)工程的最優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：管道懸空；施工原則；FRP截水墻

截水墻是設(shè)置于管溝內(nèi)部、包裹于管道外表面用于減弱或消除坡面地表徑流對(duì)管溝回填土沖刷作用而間隔設(shè)置的地下阻水構(gòu)筑物，是管道水工保護(hù)工程的重要設(shè)施[1]。截水墻必須同時(shí)具備兩項(xiàng)功能：一是封水性，以減弱或消除坡面徑流順管溝的沖刷作用；二是一定的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，以支擋斜坡上管溝土體土壓力的下滑趨勢(shì)。

1  截水墻施工的基本原則

1.1  截水墻基礎(chǔ)穩(wěn)定原則

截水墻工程施工最關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是開挖制作穩(wěn)固的基礎(chǔ)，截水墻基礎(chǔ)質(zhì)量很大程度上決定了截水墻整體工程質(zhì)量。實(shí)際施工中，專業(yè)設(shè)計(jì)人員要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況合理制定并選取最佳截水墻方案，加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)地基處理工作，提高地基的整體牢固性，保證截水墻整體基礎(chǔ)工程質(zhì)量。要充分分析土質(zhì)特點(diǎn)、管道懸空特點(diǎn)、工程造價(jià)等，合理篩選截水墻施工材料。從截水墻材料選擇入手提高截水墻施工技術(shù)水平，以防在后期管道運(yùn)行中發(fā)生坡面塌陷、管道懸空、管道裸露等不良現(xiàn)象。

1.2  因地制宜原則

截水墻施工往往面臨著較為復(fù)雜的施工環(huán)境，管溝內(nèi)的回填土結(jié)構(gòu)疏松、固結(jié)程度差，遇水極易發(fā)生沿管溝方向的水土流失，引起管道露管或懸空。設(shè)計(jì)時(shí)需要因地制宜，加強(qiáng)前期勘察，根據(jù)管道所處環(huán)境不同的坡面角度、土壤類型、塌陷或懸空長(zhǎng)度，通過計(jì)量、計(jì)算等手段提高設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，為后續(xù)施工工程質(zhì)量監(jiān)管提供條件。

2  常見截水墻工程

2.1  漿砌石截水墻

漿砌石截水墻（圖 1）是最為常見的截水墻形式，為設(shè)計(jì)首選方案。漿砌石材料價(jià)格低、易獲取、經(jīng)濟(jì)性好；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工難度小。同時(shí)，各種建筑材料及建筑廢棄物也能用作漿砌石截水墻材料，能滿足大部分施工需求。但漿砌石截水墻工程量比較大、材料質(zhì)量較重，自重容易導(dǎo)致地基移位和變形。在管道運(yùn)營及后期維修養(yǎng)護(hù)期間，易出現(xiàn)管道防腐層被石塊劃傷、料石和料石之間的大孔隙造成截水墻水工保護(hù)體開裂，整體阻水性能變差或失效。為此在管道周圍采用磚塊砌筑，在土體嵌入部分采用漿砌石砌筑的方式進(jìn)行施工，可有效改善和加強(qiáng)漿砌石截水墻的安全性和可靠性。

圖 1 漿砌石截水墻

2.2  混凝土截水墻

混凝土截水墻（圖 2）也是常見的截水墻方式，與其他截水墻相比，具有較高的強(qiáng)度和良好的抗沖擊能力和抗?jié)B能力，整體結(jié)構(gòu)相對(duì)安全穩(wěn)定。混凝土截水墻的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在管道坡度大、透水性很小的地基環(huán)境中，一方面對(duì)管道起穩(wěn)固和加強(qiáng)作用，另一方面防滲漏效果好能有效阻擋土體的滑動(dòng)和水流沖刷帶走泥土。其缺點(diǎn)是成本高，一旦澆筑成型很難拆除，給后續(xù)管道運(yùn)營和維修過程中管道開挖施工帶來一定難度。

圖 2 混凝土截水墻

2.3  袋裝土截水墻

袋裝土截水墻（圖 3）適用于各種地理環(huán)境。其中水泥土截水墻是將水泥和土按照一定比例拌合后分層夯填沿管道成間隔狀排列；草袋土截水墻施工方式類似，兩者都具有非常好的穩(wěn)定性；可就地取材，充分節(jié)約成本。缺點(diǎn)是，在管道建設(shè)期由于有開挖好的管溝，截水墻施工比較方便，而運(yùn)行階段因禁止使用大型機(jī)械開挖，人工開挖比較困難，水泥土和草袋土截水墻很難實(shí)施。

圖 3 袋裝土截水墻

綜合分析當(dāng)前截水墻存在以下問題：①通常截水墻管溝墻身截面尺寸較大、強(qiáng)度利用率較低，存在明顯的浪費(fèi)現(xiàn)象；②均采用現(xiàn)場(chǎng)施工，工序復(fù)雜、工期長(zhǎng)，受外部環(huán)境因素干擾大，砂袋及砌體質(zhì)量不易控制，防治效果不盡如人意；③對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生一定的破壞或污染；④偏遠(yuǎn)或砌筑材料相對(duì)匱乏的地區(qū)，施工難度和工程費(fèi)用均增高，施工成本加大。

3  探討應(yīng)用新型截水墻施工技術(shù)

為克服當(dāng)前截水墻存在的不足，需要開發(fā)一種經(jīng)濟(jì)合理、施工便捷、材料易取的新型截水墻。東南大學(xué)等[2]提出應(yīng)用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（Fiber reinforced polymer，F(xiàn)RP）的裝配式艙格截水墻專利技術(shù)。FRP艙格截水墻由FRP薄壁艙格和填土兩部分組成，F(xiàn)RP艙格由FRP空腹板通過膠黏和螺栓連接而成，設(shè)計(jì)成梯形，用于容納填土，如圖 4所示。填土可采用棄土、廢棄礦渣等價(jià)格低廉填料。

圖 4 FRP艙格截水墻示意圖

施工時(shí)將FRP空腹薄壁艙格嵌入管溝后能起到很好的支撐作用和阻水作用，墻面材料可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求聯(lián)系專利單位大批量定制。該截水墻為永久性工程，具有可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、裝配容易、便于維護(hù)、經(jīng)濟(jì)耐用、質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、抗?jié)B性好等優(yōu)點(diǎn)。

該截水墻的設(shè)計(jì)荷載與重力式截水墻基本一致，區(qū)別是空腹薄壁艙格需考慮箱體內(nèi)填土的土壓力，這是艙格尺寸設(shè)計(jì)的主控力，艙格內(nèi)填土的土壓力可參考貯倉土壓力理論進(jìn)行計(jì)算；抗滑、抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算與重力式截水墻相同。裝配式FRP艙格截水墻與傳統(tǒng)重力式截水墻在施工準(zhǔn)備、放線、溝壁開槽階段工序相同[3]，在施工工藝和材料上存在差異，如表 1所示。

表 1 截水墻施工工序比較

4  結(jié)語

截水墻工程施工中，根據(jù)實(shí)際需要選擇最合理的施工工藝、最大化保證截水墻質(zhì)量是終極目的。裝配式FRP艙格截水墻優(yōu)勢(shì)明顯，建議在管道水工保護(hù)工程中加以應(yīng)用并進(jìn)一步完善。今后應(yīng)結(jié)合國內(nèi)截水墻工程實(shí)際特點(diǎn)和需求，不斷創(chuàng)新施工工藝和技術(shù)應(yīng)用，發(fā)揮截水墻工程價(jià)值，促進(jìn)截水墻工程建設(shè)有序發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國石油管道建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)理部.油氣管道工程水工保護(hù)施工技術(shù)規(guī)范[S]. Q/SYGJX138-2012.

[2]東南大學(xué)，江蘇恒美德新材料有限公司.一種預(yù)制拼裝的FRP截水墻結(jié)構(gòu)及施工方法：CN114086606A.2022-02-25.

[3]姜雷.重力式組合裝配擋土墻技術(shù)方案研究[J].高速鐵路技術(shù). 2019(4)：44-47.

作者簡(jiǎn)介：孫濤，2016年畢業(yè)于中國石油大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)，甘陜輸氣分公司靖邊作業(yè)區(qū)線路管理員，主要從事管道完整性管理、預(yù)防第三方施工損壞、腐蝕控制、地質(zhì)災(zāi)害治理等工作。聯(lián)系方式：18791413536，731542806@qq.com。