燃气长输管道水工保护课题研究

目录

目录 (1)

摘要 (2)

1 管道水工保护设计的起源和发展 (3)

2 管道遭受水害的各种现象、原因及水工保护方案 (4)

2.1 水工保护方案 (4)

2.1.1稳管措施 (4)

2.1.2 打桩加固 (4)

2.1.3 锚筋加固 (4)

2.1.4 过水堤 (5)

2.1.5 护坡 (5)

2.1.6丁坝、顺坝 (5)

2.1.7 挡土墙 (6)

2.1.8截水墙 (6)

2.1.9 排堵结合的方法 (6)

2.1.10 防沙格 (6)

2.1.11 固定墩 (7)

3 黄土单元、山地单元及河流单元经常采取的水工保护措施 (8)

3.1黄土单元 (8)

3.1.1黄土单元挡土墙的适用范围及条件 (8)

3.1.2湿陷性黄土地区的处理措施 (9)

3.1.3黄土冲沟的治理 (10)

3.1.4黄土滑坡、滑塌和崩塌的治理； (12)

3.2山地单元 (13)

3.3河流单元 (13)

4 结论 (16)

摘要

管道水工保护通常指在穿越河流、冲沟、黄土地、河谷、沙漠等复杂地形地貌或地质条件部位时，根据水文地质特点对管道采取的安全保护措施，同时水工保护也是一种重要的环境治理措施，是管道建设中水土保持的重要组成部分；本文根据长输管道工程建设中经常遭受水害的实际，分析其原因，并由此提出对长输管道相应的水工保护方案。

关键词：输气管道工程、水土流失、水工保护、设计方案

1 管道水工保护设计的起源和发展

长输管道的水工保护，对保障输气管道长期、安全、平稳运行起着重要作用。纵观管道工程水工保护的设计历史，最早脱胎于管道工程线路构筑物以及特殊地段的技术处理，比如四川石油勘察设计研究院（以下简称四川院）所编制的“建川-2050”图集主要用于石方段山区以及水田、陡坎的地貌恢复，该类图集在特定的地理条件和施工方法下，在相当时期内对管道线路构筑物设计起到了有效的指导作用，并且在管道沿线的水土保持方面起到了显著效果。20 世纪90 年代初期，随着长庆气田的开发，最早有针对性地进行较具规模的水工保护设计工作，始于靖边-西安输气管道工程设计，当时对黄土地区的水害治理方法借鉴了公路部门的设计经验，编制了“建-2103”，但该图集仅对一般性灰土构筑物进行了设计探索；作为一种有益的尝试和起步，使后来的陕京管线在水工保护设计工作方面得益非浅。鉴于陕京管线建设、运营的重要性，四川院在陕京管线施工过程中选派了水工保护设计小组到施工现场，针对局部水工保护的重点和难点地段进行了现场设计，其它一般地段的施工采用图集“建-2466”和“储-2162”，这两册图集分别针对大口径、长距离输气管道在石方段和土方段的水工保护设计。经过陕京管线自身和后来建设的类似工程的工程实践，上述两本图集设计成熟可靠，实际使用效果较好。

2 管道遭受水害的各种现象、原因及水工保护方案

（1）管沟沉降和塌陷

管沟沉降主要是由于盐渍土地基遇水产生冻胀作用和松胀作用引起的，管沟塌陷主要是由湿陷性黄土地基和流水侵蚀共同作用下形成的。

（2）水流侵蚀、冲沟下切、溯源侵蚀导致管道暴露、悬空。

（3）在暴雨作用下影响管道安全的边坡滑塌。

（4）覆盖层上部被径流冲刷，管道暴露。

（5）管道横穿河流、沟谷，管沟遭受横向破坏，使管线暴露。

2.1 水工保护方案

2.1.1稳管措施

管道在穿越江河湖泊及大型农田灌区时，一般要采取稳管措施，以防止在水的冲击与浮力作用下管线漂移或断裂。主要形式有复壁套管、压重块、混凝十连续覆盖层、铁丝石笼稳管等。在冲刷剧烈的河段中，这些稳管设施若没有固定，则极有可能被水冲击而移动，不但不能对管线起到稳定作用，还会给管线带来一个更大的外加载荷，增大管道的扭应力。

2.1.2 打桩加固

目前，许多管道敷设的土质构造各不同。不稳定灌区，水土易出现沉降、稀化现象，应尽量采用沉管措施。但在深谷穿越段和石方段，不具备此类条件，就需要采取打桩加固法或掘岩深埋法，以保证管道的合理埋深以及稳定敷设。打桩固定最终是将管线固定于混凝土预制桩上，这种结构的整体抗冲击能力强，稳定性能好，但管线外防腐层易受冲击损坏，因此最好再配制外防护套管加以保护。

2.1.3 锚筋加固

当管线敷设在有基岩层的山区河道时，由于管沟开挖破坏了基岩原有的整体性，管沟的回填土即使采用混凝土护面保护，在高速冲击的水流作用下也会被冲走，使管线裸露、浮移。在这种情况下应采用钢筋混凝土护面加锚筋加固的方法，

将管道紧紧地嵌固在基岩中。另外混凝土护面应与河床面保持齐平，使河水平缓流过，而不产生拦水面，以防在不平处产生气蚀现象。

2.1.4 过水堤

采用过水堤主要是为阻止沟谷与河道的继续下切，迫使堤上游河道挟沙淤积起来，保证管道埋深。由于这种水土保护设施提高了原有河床面，在管道下游根部形成跌水面，这样势必对管道下游形成冲刷：故此要对其根部进行消能防护。黄土地区基础比较松软，其侧蚀和塌陷情况也存在，故要对两侧边坡作防护处理。如采用石笼、抛石保护墙等。在岩石或砾石沟谷、河道中采用砌石结构时，其基础最好下至稳定的岩层上，以保证其坚固性。否则就需要采取深埋措施，以保证管道的安全性。

2.1.5 护坡

主要形式有沙浆砌石护坡、石笼护坡、灰土墙护坡、植被护坡等。水泥浆砌石护坡适用于基础比较坚硬、常年受水冲刷易塌陷等部位：石笼护坡柔性大，工艺简便，可适应不均匀沉降，冲击较小，冲击面坡度较缓的软土地基段：灰土墙护坡抗雨水冲击力强，适用于黄土冲沟两侧的防护，其施工质量要求较高，工艺技术含量也较精确；植被护坡常用于陡坡，陡坎段的管沟或易流失的沙化地带，草皮一旦长成，就可以恢复因挖管沟而破坏的生态平衡，减缓地表径流速度，起到挡沙固土作用。

2.1.6丁坝、顺坝

管道在变道穿越河流时其穿越处的凹岸受冲刷比较严重，通常有向内塌陷的趋势，迫使管道产生裸露现象。在这种情况下的水工保护，一方面应在管道上游一定距离内做顺坝以改变水流方向，减轻水对岸堤的冲击力：另一方面还要在凹岸处做防护墙防止水流冲刷。这类丁坝、顺坝应根据河面水流走向和河床结构而定，在平面布置时一定要控制好方向，否则就起不到改变水流方向的作用，甚至还会使水流冲击作用增强，使其对岸堤的损坏程度变得更加严重。