孙涛 张斌 王波

西气东输甘陕输气分公司

摘要：油气长输管道80%～90%处于埋地状态。由于管沟内的回填土结构疏松、固结程度差，遇水极易发生沿管沟方向的水土流失，引起管道露管或悬空，对管线安全运营形成威胁。修建截水墙是防治管沟水土流失简单有效的办法。对常见截水墙的优缺点进行分析比对，探讨应用一种预制拼装的FRP舱格截水墙专利新技术，其经济合理、施工便捷、材料易取的优点，可以弥补常见截水墙的不足，实现工程的最优化。

关键词：管道悬空；施工原则；FRP截水墙

截水墙是设置于管沟内部、包裹于管道外表面用于减弱或消除坡面地表径流对管沟回填土冲刷作用而间隔设置的地下阻水构筑物，是管道水工保护工程的重要设施[1]。截水墙必须同时具备两项功能：一是封水性，以减弱或消除坡面径流顺管沟的冲刷作用；二是一定的强度和稳定性，以支挡斜坡上管沟土体土压力的下滑趋势。

1  截水墙施工的基本原则

1.1  截水墙基础稳定原则

截水墙工程施工最关键环节就是开挖制作稳固的基础，截水墙基础质量很大程度上决定了截水墙整体工程质量。实际施工中，专业设计人员要根据施工现场实际情况合理制定并选取最佳截水墙方案，加强施工现场地基处理工作，提高地基的整体牢固性，保证截水墙整体基础工程质量。要充分分析土质特点、管道悬空特点、工程造价等，合理筛选截水墙施工材料。从截水墙材料选择入手提高截水墙施工技术水平，以防在后期管道运行中发生坡面塌陷、管道悬空、管道裸露等不良现象。

1.2  因地制宜原则

截水墙施工往往面临着较为复杂的施工环境，管沟内的回填土结构疏松、固结程度差，遇水极易发生沿管沟方向的水土流失，引起管道露管或悬空。设计时需要因地制宜，加强前期勘察，根据管道所处环境不同的坡面角度、土壤类型、塌陷或悬空长度，通过计量、计算等手段提高设计数据准确性，为后续施工工程质量监管提供条件。

2  常见截水墙工程

2.1  浆砌石截水墙

浆砌石截水墙（图 1）是最为常见的截水墙形式，为设计首选方案。浆砌石材料价格低、易获取、经济性好；结构简单，施工难度小。同时，各种建筑材料及建筑废弃物也能用作浆砌石截水墙材料，能满足大部分施工需求。但浆砌石截水墙工程量比较大、材料质量较重，自重容易导致地基移位和变形。在管道运营及后期维修养护期间，易出现管道防腐层被石块划伤、料石和料石之间的大孔隙造成截水墙水工保护体开裂，整体阻水性能变差或失效。为此在管道周围采用砖块砌筑，在土体嵌入部分采用浆砌石砌筑的方式进行施工，可有效改善和加强浆砌石截水墙的安全性和可靠性。

图 1 浆砌石截水墙

2.2  混凝土截水墙

混凝土截水墙（图 2）也是常见的截水墙方式，与其他截水墙相比，具有较高的强度和良好的抗冲击能力和抗渗能力，整体结构相对安全稳定。混凝土截水墙的优势主要表现在管道坡度大、透水性很小的地基环境中，一方面对管道起稳固和加强作用，另一方面防渗漏效果好能有效阻挡土体的滑动和水流冲刷带走泥土。其缺点是成本高，一旦浇筑成型很难拆除，给后续管道运营和维修过程中管道开挖施工带来一定难度。

图 2 混凝土截水墙

2.3  袋装土截水墙

袋装土截水墙（图 3）适用于各种地理环境。其中水泥土截水墙是将水泥和土按照一定比例拌合后分层夯填沿管道成间隔状排列；草袋土截水墙施工方式类似，两者都具有非常好的稳定性；可就地取材，充分节约成本。缺点是，在管道建设期由于有开挖好的管沟，截水墙施工比较方便，而运行阶段因禁止使用大型机械开挖，人工开挖比较困难，水泥土和草袋土截水墙很难实施。

图 3 袋装土截水墙

综合分析当前截水墙存在以下问题：①通常截水墙管沟墙身截面尺寸较大、强度利用率较低，存在明显的浪费现象；②均采用现场施工，工序复杂、工期长，受外部环境因素干扰大，砂袋及砌体质量不易控制，防治效果不尽如人意；③对周边环境产生一定的破坏或污染；④偏远或砌筑材料相对匮乏的地区，施工难度和工程费用均增高，施工成本加大。

3  探讨应用新型截水墙施工技术

为克服当前截水墙存在的不足，需要开发一种经济合理、施工便捷、材料易取的新型截水墙。东南大学等[2]提出应用纤维增强复合材料（Fiber reinforced polymer，FRP）的装配式舱格截水墙专利技术。FRP舱格截水墙由FRP薄壁舱格和填土两部分组成，FRP舱格由FRP空腹板通过胶黏和螺栓连接而成，设计成梯形，用于容纳填土，如图 4所示。填土可采用弃土、废弃矿渣等价格低廉填料。

图 4 FRP舱格截水墙示意图

施工时将FRP空腹薄壁舱格嵌入管沟后能起到很好的支撑作用和阻水作用，墙面材料可以根据设计要求联系专利单位大批量定制。该截水墙为永久性工程，具有可设计性强、装配容易、便于维护、经济耐用、质量轻、强度高、耐腐蚀、抗渗性好等优点。

该截水墙的设计荷载与重力式截水墙基本一致，区别是空腹薄壁舱格需考虑箱体内填土的土压力，这是舱格尺寸设计的主控力，舱格内填土的土压力可参考贮仓土压力理论进行计算；抗滑、抗倾覆稳定性计算与重力式截水墙相同。装配式FRP舱格截水墙与传统重力式截水墙在施工准备、放线、沟壁开槽阶段工序相同[3]，在施工工艺和材料上存在差异，如表 1所示。

表 1 截水墙施工工序比较

4  结语

截水墙工程施工中，根据实际需要选择最合理的施工工艺、最大化保证截水墙质量是终极目的。装配式FRP舱格截水墙优势明显，建议在管道水工保护工程中加以应用并进一步完善。今后应结合国内截水墙工程实际特点和需求，不断创新施工工艺和技术应用，发挥截水墙工程价值，促进截水墙工程建设有序发展。

参考文献：

[1]中国石油管道建设项目经理部.油气管道工程水工保护施工技术规范[S]. Q/SYGJX138-2012.

[2]东南大学，江苏恒美德新材料有限公司.一种预制拼装的FRP截水墙结构及施工方法：CN114086606A.2022-02-25.

[3]姜雷.重力式组合装配挡土墙技术方案研究[J].高速铁路技术. 2019(4)：44-47.

作者简介：孙涛，2016年毕业于中国石油大学油气储运专业，甘陕输气分公司靖边作业区线路管理员，主要从事管道完整性管理、预防第三方施工损坏、腐蚀控制、地质灾害治理等工作。联系方式：18791413536，731542806@qq.com。