天然气长输管线的水工保护

天然气长输管线的水工保护

进入21 世纪以来，人类的经济活动迅速发展，同时对能源的需求量越来越大，但能源利用后产生的生态污染也越来越严重，于是人们对新型洁净能源产生很高期望，天然气工业的发展也成为现代经济发展的重要支柱之一。因此长距离管道建设工程越来越多，管道经过的地域及地质条件也越来越复杂，如有高山、丘陵、沙漠、沼泽、河流、矿区等等不良工程地质地段。其中，水害问题以及人为生态破坏对管道的威胁越来越严重，已足够引起人们的重视了。

1、管道遭受水害的各种现象及原因

俗话说，治水要摸清水情，为保护管道安全运营，就必须了解管道遭受水害的各种现象及原因，才能对症下药，防患于未然。总结有关工程情况，发现天然气长输管道遭受水害影响，通常是在河流、冲沟、黄土地、河谷、陡坡、沙漠和矿区等地段。

1.1 河流

依水量情况将河流分为常年有水河流和季节性河流。常年有水河流，一般水势较猛、流速较大，人们对此普遍比较重视。在此处施工要求管道埋设较深，工艺更精确，水工保护的施工质量也要比较牢靠，因此在这些地方的管道水害较少。季节性河流，枯水期河床干涸暴露，汛期洪水流量大、流速快，对敷设管道产生着直接和潜在的危害，而人们对此却往往容易忽视。

1.2 冲沟黄土地区的季节性中、小型河流，区域汇水面积相对较小，但坡降较大，时常干涸，洪水暴发时，水流急冲刷力较强，常导致沟头上溯，沟底下切，岸坡塌陷。冲沟的长度，深度及宽度在日积月累中不断发生变化，很难掌握其变化规律，这给敷设在此的管道带来巨大的潜在的压力和危害。因此对此类地段必须加强巡视，在汛期前后要采取合理措施，以保证管道的安全运行。

1.3 黄土地

黄土地貌主要集中在我国西北地区，是一种常见的灾害性地质区域。其土质内含一定盐分，在干燥气候下，土质呈盐土结晶状，质地坚硬，但受雨水冲刷后，土体内盐份分解，基本框架结构遭到破坏，土壤的粘结力、剪切力消减，土质变得极其松散，很容易产生流失和塌陷现象。因而黄十地段，总是沟壑纵横交错，支离破碎，而且地下还蕴含着大量空洞穴。因此在此地区敷设管道，其水害现象尤为严重，水土流失、塌陷、裸管现象时常发生。

1.4 河谷地段

一般情况下，管道顺河谷滩地敷设，应尽量避开河流主流冲刷地段，这样汛期洪水漫沿到滩地时，对管线的冲刷作用就减小了许多。但在河床摆动地段其冲击程度还是比较明显的，所以就要求在这些地段要采取一定的缓冲墩来抵御水害的产生。

1.5 陡坡和陡坎地段

在陡坡和陡坎地段，由于开挖管沟将原始的生态土壤已经破坏了，管沟的回填土质松散，在汛期坡面汇水的冲击下很容易流失，形成顺沟冲刷，造成管道裸露，甚至浮管等现象，最终在拉扭应力作用下产生管线断裂。这是一种最危险的水害现象。

1.6 沙漠地段

沙漠地区，植被稀少，固定管道比较困难，若管道的敷设深度不够，在汛期和风季易将

原来的回填沙土冲刷到其它地段而使管道严重裸露。

1.7 矿场地段

管道敷设要力求顺直，有时就不得不经过采矿区。一些缺乏安全意识的人在管线周围乱挖乱采，将其四周矿物质采集一空，便会使管线两侧产生塌陷、滑坡，或直接伤及管线，使管线完全裸露悬空。因此对矿场地段的管道安全情况，要定期巡察，同时还要作好矿区的安全宣传教育工作，以避免更大事故发生。

1.8 灌区管线经过灌区，难免穿越沟渠设施和农田。而当地农民在开挖沟渠时，经常伤及管线，防腐层遭受破坏，使管道外部腐蚀加剧。这就要求增加管线埋设深度，以避免破坏。

2、合理的水工保护措施为了防止管道在不同的环境和地质条件下遭受水害，人们采用了各种各样的水土保护措施来保证管道的安全运行。如建过水堤、涵洞、挡土墙、管墩、石笼、马鞍式护套等，这些成功的经验措施保证了管道的正常生产，也有效地防止了管线遭受损坏。但在实际施工中需注意因地制宜，才能达到预期的效果。

2.1 合理的走向与选线

合理选线是避免水害的根本方法。线路选择应遵循安全、经济、方便，同时还要达到最

优化的原则，既满足施工要求，又节约工程、运行和辅助施设的维护费用。对一些冲刷严重、流动不稳定的河流，沟谷与黄土地区，沙漠及陡坡段，能避开就避开。如若受气田所在位置、自然条件、沿线经济发展现状等因素的影响必须通过时，应采取合理的方案以减少经济费用。如在黄土地区，宁肯走山脊不走沟谷：在沙漠地带要走与主导风向一致，植被较好，固定型沙丘等处；在河谷地段要顺缓坡面敷设。

2.2 合理埋深

管道埋深合理，可以避免汇水冲刷造成裸管，同时避免人为的开挖伤及管线外防腐层及管线。如若埋深不足，只是一味的增加水土保护工程，则可能适得其反。如：在河道里修筑过水堤，如果太高，就可能形成一个拦水坝，在汛期水会漫过堤坎淹没周围其它耕地、设施等：还有修丁坝顺水坝时，需要考虑当水流向发生改变时会不会给周围较牢固、安全的其它物件构成危害等问题。因此在敷设管线时既要修建必要的水土保护设施，也要考虑合理的埋深。

3、常用管线水工保护措施

水工保护要根据管线所经过的地形、地貌和当地的地质、自然生态环境而进行的最优化施工措施，既能给施工带来方便，同时也能节约费用。

3.1 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。

3.2 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。

3.3 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