油氣輸送管道水工保護設計方法和注意事項

伊震 馬全福 徐曉強

摘 要：結合《油氣輸送管道線路工程水工保護設計規范》（SY 6793-2010），指出了水工保護設計應取得的資料、依據的規范，并將設計過程劃分為三個階段。闡述了各設計階段的主要任務，探討了擋土墻用于水工保護時應注意的問題，給出了管道沿沖溝、河床底敷設時的防沖刷措施及沿高陡土質邊坡順坡敷設時的處理方法。

關 鍵 詞：油氣輸送管道;水工保護設計;設計階段;擋土墻;注意事項

中圖分類號：TE 832 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2015）06-1398-02

Discussion on Design Method and Notes of Hydraulic

Protection of Oil and Gas Transportation Pipelines

YI Zhen 1，MA Quan-fu 2，XV Xiao-qiang 1

（1. HQCEC Liaoning Company， Liaoning Fushun 113006，China;

2. PetroChina Fushun Petrochemical Company， Liaoning Fushun 113004，China）

Abstract： Combined with Code for design of oil and gas transportation pipeline hydraulic protection （SY 6793-2010）， the necessary information and codes for design of hydraulic protection were pointed out， and the whole design process was divided into three stages. The primary mission in each stage was illustrated， several design notes for using retaining wall in hydraulic protection was discussed， and measures for water scouring protection when laying pipe along rivers or gullies and laying pipe on high and steep soil slope were put forward.

Key words： Oil and gas transportation pipeline; Design of hydraulic protection; Design stages; Retaining wall; Notes

油氣輸送管道一般具有敷設距離遠，沿途地形地貌復雜，地質條件多種多樣的特點。管溝開挖不可避免地擾動、破壞原有地貌（尤其是沿邊坡、沖溝敷設或穿越河道時）。在雨水或坡面匯水、河水反復沖刷作用下，容易造成管頂覆土流失，使埋地管道有暴露出來甚至被沖毀的危險，嚴重影響管道的安全運營。為減少管道經過地段水土流失，保證管道安全、滿足環保要求所采取的工程措施稱為管道的水工保護，主要包括坡面防護措施、沖刷防護措施、支擋防護措施。

1 設計方法

設計前應取得的必要資料包括：管道沿線路由圖（通常直接繪制在地形測繪圖上）、縱斷面圖、巖土工程勘察報告、水文資料等。需要強調的是，設計人員應到現場實地踏勘。

油氣輸送管道水工保護設計依據的主要規范有：《油氣輸送管道線路工程水工保護設計規范》SY 6793-2010、《油氣輸送管道穿越工程設計規范》GB 50423-2013、《油氣集輸設計規范》GB 50350-2005、《輸氣管道工程設計規范》GB 50251-2003、《建筑地基基礎設計規范》GB 50007-2011、《建筑地基處理技術規范》JGJ 79-2012、《混凝土結構設計規范》GB 50010-2010、《砌體結構設計規范》GB 50003-2011、《建筑邊坡工程技術規范》GB/T 50330-2013。

水工保護設計可劃分三個階段。

第一階段（也稱為一次水保）：在線路施工圖上做水工保護設計。其設計重點為管溝內、河流岸坡和陡坎處：

（1）管道穿越河流、沖溝的穩管、護岸、過水面、防沖墻設計;

（2）管道通過陡坎、斜坡地段的護坡、支擋結構（如擋土墻、堡坎等）設計;

（3）管溝內截水墻的設計。

第二階段（也稱為二次水保）：管道施工過程中對線路進行局部優化時，對已設計的一次水保進行設計調整（也即動態設計），同時還需要結合現場情況，補充部分水工保護設施。其設計重點為：

（1）對局部改線區段水工保護進行設計調整;

（2）微地貌治理，包括增設側擋墻、地表排水措施以及對管道中線兩側一定范圍內的黃土陷穴、水涮窩、發育的切溝、沖溝頭等的治理措施。

第三階段（管理運行階段）：根據我國已建成管道的運營經驗，管道建成后的一段時間內，管溝內的回填土及新建的水工保護構筑物都有一個重新穩定的周期，而且由于地表水匯流條件的改變等因素，在一段時間內（一般為1～2 a），根據管道安全的需要對水工保護措施進行局部維修和部分增加。其設計重點為：

（1）對一些已做的水工保護，部分可能會由于沖刷嚴重，造成一定的毀壞，為此需要進行維修和加強處理;

（2）由于一些地段缺乏相應的水文資料，在原設計過程只能憑借經驗或參照附近的類似工程確定設計參數，因此需要加強觀察一段時間，如果出現影響管道安全的情形，必須重做水工保護。

在工程可行性研究階段以及初步設計階段，應對水工保護工程量做出全局性的預估。

2 注意事項

（1）考慮到現場施工條件，擋土墻露出地面高度不宜大于4 m，設計文件中應指明擋土墻墻背填土最大容許坡度。

（2）黃土地區擋土墻墻趾處地面宜設置排水溝。當管線附近有陡坡時（地形測繪圖上表現為等高線密集區域），坡頂宜設置截水溝。

（3）沖溝和河道均應考慮溝（床）底防沖刷、下切措施，山區沖溝應重點對待。沿沖溝敷設時，應采取護底措施，最好能調研一下該地區近年來有無山洪爆發，必要時可沿沖溝長度方向每隔一定距離在管溝內澆筑一段素混凝土。

（4）原坡面植被較發育時，盡量采用生態護坡，如魚鱗坑、骨架護坡等，宜請有資質的單位依據《水土保持工程設計規范》GB 51018-2014進行水土保持設計。

（5）管頂埋深不宜小于沖刷深度下1 m，可采用以下方法確定管頂覆土厚度：一般沖刷深度加凍土深度，在土質地段宜適當加大管道埋深。

（6）高陡邊坡治理方案可采用在管溝內回填素混凝土或毛石混凝土等方法，同時應采用巖土分析軟件計算邊坡穩定性，截水墻底宜嵌入管溝底面以下原土層中，不宜“懸浮”在管溝內部，管溝過深時，截水墻頂可不延伸到地表。

（7）多級擋土墻連續布置時，上級擋土墻基底反力可能會增加下級擋土墻的側向土壓力，可近似將該基底反力作為均布荷載施加在下級擋土墻墻后填土頂面，必要時應采用巖土分析軟件計算并適當加大下級擋土墻的截面尺寸。

3 結 語

水工保護設計應糾正一種誤區：即水工保護工程是一勞永逸的工程。實際上，水工保護的根本目的是為了確保管道的運營安全，在外力長年累月作用下，自身允許一定程度的損壞，無論是在建設期還是運營期，都需要不斷補充、完善。另外，由于水工保護設計帶有較大的經驗性，需要設計人員具備多學科的知識并能夠靈活運用，因此，應在實踐中不斷總結經驗，學習新知識，跟蹤了解該領域技術進步，才能做出合理、經濟的設計。

參考文獻：

[1] SY 6793-2010油氣輸送管道線路工程水工保護設計規范[S].

[2] GB 50423-2013油氣輸送管道穿越工程設計規范[S].

[3] GB 50350-2005油氣集輸設計規范[S].

[4] GB 50251-2003輸氣管道工程設計規范[S].

[5] GB/T 50330-2013建筑邊坡工程技術規范[S].

[6] 王鴻.長輸管道水工保護工程施工技術手冊[M].北京，中國計量出版社，2006.