長輸管道建設中水工保護的設計與應用

孫玉龍 王聰

（國家管網集團工程技術創新有限公司華東設計院,江蘇徐州 221008）

近年來，中國油氣管道的建設速度逐年加快，管道運輸這種方式所產生的經濟效益和安全可靠度得到了社會各界越來越多的認可與關注；但如何在環境惡劣的地區地段保護好管道本體安全，確保管道安全平穩運行，儼然成為設計人員、施工人員的技術性難題。

長輸管道水工保護主要是指防止水流沖刷造成的管道周邊土體流失或因周邊環境遭到破壞對管道產生影響而采取的工程類保護措施。如何才能有效的、廣泛的、能被各方所接受的進行合理的管道水工保護，這就需要設計人員不僅具有專業的設計水平，還要具備豐富的現場實際經驗。長輸管道水工保護類型有陡坡類、水流沖刷類、土體支擋類三種不同的防護類型，三種防護類型的性能效果各不相同。

1 陡坡類

當長輸管道經過起伏相對較大的邊坡時，施工的開挖動作需要對施工區域的原有地形進行破壞。而且在管線敷設完成后，回填的土體松散，很容易出現流失，從而導致線路管道裸露出來。所以陡坡防護必須考慮施工地區的生態環境，并根據當地的環境類別、坡度等情況來達到不同的防護效果。

1.1 植被防護措施

生態植被防護中的植草防護比較適用于雨水沖刷量小并具備植物生長條件的邊坡。通過在土質邊坡中進行植草作業，能夠顯著提升邊坡土質的穩定性，改善生態環境。

1.2 工程類防護措施

1.2.1 砌石護坡

砌石護坡結合目前在工程實際中的應用及防護的效果，主要是采用漿砌石護坡的形式進行坡面保護。由于砌石防護的強度非常高且具有一定自重，所以能夠完成土體反壓并對邊坡起到部分支擋效果。

1.2.2 截水墻防護

截水墻防護是陡坡防護中最常見的水工保護形式之一，根據墻體材料的不同，截水墻結構形式以漿砌石截水墻與土工草袋截水墻最為常用。截水墻防護則可以逐級減緩邊坡表面及管溝內部的水土流失，最大程度上保留長輸管道頂部的覆土厚度。

2 水流沖刷類

長輸管道穿越河道或順著河岸進行敷設時，不可避免的會遭受水流的沖刷侵蝕，水流的沖刷侵蝕主要體現為對河床沖刷產生的下切力以及河流溝渠岸堤的侵蝕產生的擴張力，管道埋深周圍土體因此而導致水土流失。

2.1 堤岸防護

通過護岸防護能夠讓岸坡在面對水流沖刷時不會因水土流失、坍塌而造成后退擴張現象，進而防止輸油管道出現裸露現象。水流沖刷造成的河流岸坡侵蝕危害最為重要的表現形式如下：

（1）長輸管道穿越河流敷設，這種敷設方式在面對水流侵蝕時會導致岸坡出現后退的現象從而暴露出長輸管線。

（2）長輸管道沿著河流、河溝進行敷設時，管線與水流的流動方向相同，雖然管線并沒有與河流之間的進行交叉敷設，但管線一側岸坡可能會在水流沖刷下持續后退，管道周圍土體都會隨著岸坡土體的坍塌及水土流失，造成管線暴露。

2.1.1 植被防護

植被防護較適用于水流流速相對較緩慢的河道，防護時需要在溫度適宜的情況下堆砌草袋或是人工播種，種植出的植物能夠起到深根固結的效果，有助于回填土體的養護。

2.1.2 工程防護

（1）漿砌石護岸

漿砌石防護通常適用于經常浸水的受河流床刷或受較強波浪作用，以及有可能流水、漂浮物等沖擊作用的河岸。

（2）石籠護岸

石籠適用于防護岸坡坡腳及河岸，對于坡度較大的一般地質類型的邊坡、河岸等，也能起到一定的保護作用，同時也是防止河床沖刷破壞常用的保護措施。

2.2 護底防護

根據長輸管線敷設方式的不同河床下切侵蝕主要表現出以下兩種破壞類型:

（1）長輸管線穿越河流敷設。（2）長輸管線沿著河床敷設。

圖1 管線河流穿越示意圖

長輸管道在河床下切侵蝕作用下，會導致穿越河床管線出現暴露的情況，嚴重時還會在水流作用下影響到河床的底部土體，河床中的石塊則會出現撞擊長輸管道的現象，從而導致管道斷裂以及其他事故的發生。

漿砌石地下防沖墻、石籠護底是針對長輸管道穿越河流的敷設方式時所采取的防護措施，屬于深層護底措施。基本上各種條件的河床都可以選用漿砌石防沖墻來進行管線護底防護。漿砌石防沖墻能夠降低河道中的水流速度，避免因水流流速過快而造成長輸管道暴露。

3 支擋防護

長輸管道支擋防護主要結構類型為擋土墻形式，主要承受的荷載是土壓力。其中重力式擋土墻的形式最為常用，本文以下內容主要對重力式擋土墻的應用展開論述。

在長輸管道支擋防護中多用重力式擋土墻的結構形式。支擋防護對于坡度較大（坡度一般大于65度）山體、河岸、特殊不良地質等地段的保護有效而又安全。當管道沿著陡坡進行敷設時，可以通過擋土墻對坡腳進行防護；當管道橫坡敷設時，如大面積進行作業帶、管溝開挖，會造成整個山體或土體上部失穩滑塌，對溝壁采用側擋墻的結構形式從而對管頂回填土進行保護；管道穿越較陡河道的岸坡時，設置擋土墻形式的護岸保護；由不良地質情況引發的自然災害可以通過擋土墻來避免滑塌現象的產生；在山區段管道施工時，會產生大量棄渣，擋墻的設置可以避免大量的棄渣流失。

圖2 管道沿河床敷設示意圖

4 結束語

長輸管道的水工保護非常重要，其中最為實用的水工防護便是因地制宜以及生態恢復。但是因為長輸管道的施工周期越來越短還有氣候因素的客觀影響，所以水工防護必須可以快速成型，這樣才能讓更多的工程措施類防護用于長輸管道建設中。

本文主旨是能夠讓每名管道工作者都能清楚地認識與理解水工保護的內容。管道水工保護其實是一個動態監測與調整的過程，與管線的日常巡護緊密結合是重點，早發現、早保護，不但節約投資，而且效果明顯。只有通過對管道水工保護設計、施工及現場實際經驗不斷的總結完善，才能讓水工保護得到更多發展。