长输管道建设中水工保护的设计与应用

孙玉龙 王聪

（国家管网集团工程技术创新有限公司华东设计院,江苏徐州 221008）

近年来，中国油气管道的建设速度逐年加快，管道运输这种方式所产生的经济效益和安全可靠度得到了社会各界越来越多的认可与关注；但如何在环境恶劣的地区地段保护好管道本体安全，确保管道安全平稳运行，俨然成为设计人员、施工人员的技术性难题。

长输管道水工保护主要是指防止水流冲刷造成的管道周边土体流失或因周边环境遭到破坏对管道产生影响而采取的工程类保护措施。如何才能有效的、广泛的、能被各方所接受的进行合理的管道水工保护，这就需要设计人员不仅具有专业的设计水平，还要具备丰富的现场实际经验。长输管道水工保护类型有陡坡类、水流冲刷类、土体支挡类三种不同的防护类型，三种防护类型的性能效果各不相同。

1 陡坡类

当长输管道经过起伏相对较大的边坡时，施工的开挖动作需要对施工区域的原有地形进行破坏。而且在管线敷设完成后，回填的土体松散，很容易出现流失，从而导致线路管道裸露出来。所以陡坡防护必须考虑施工地区的生态环境，并根据当地的环境类别、坡度等情况来达到不同的防护效果。

1.1 植被防护措施

生态植被防护中的植草防护比较适用于雨水冲刷量小并具备植物生长条件的边坡。通过在土质边坡中进行植草作业，能够显著提升边坡土质的稳定性，改善生态环境。

1.2 工程类防护措施

1.2.1 砌石护坡

砌石护坡结合目前在工程实际中的应用及防护的效果，主要是采用浆砌石护坡的形式进行坡面保护。由于砌石防护的强度非常高且具有一定自重，所以能够完成土体反压并对边坡起到部分支挡效果。

1.2.2 截水墙防护

截水墙防护是陡坡防护中最常见的水工保护形式之一，根据墙体材料的不同，截水墙结构形式以浆砌石截水墙与土工草袋截水墙最为常用。截水墙防护则可以逐级减缓边坡表面及管沟内部的水土流失，最大程度上保留长输管道顶部的覆土厚度。

2 水流冲刷类

长输管道穿越河道或顺着河岸进行敷设时，不可避免的会遭受水流的冲刷侵蚀，水流的冲刷侵蚀主要体现为对河床冲刷产生的下切力以及河流沟渠岸堤的侵蚀产生的扩张力，管道埋深周围土体因此而导致水土流失。

2.1 堤岸防护

通过护岸防护能够让岸坡在面对水流冲刷时不会因水土流失、坍塌而造成后退扩张现象，进而防止输油管道出现裸露现象。水流冲刷造成的河流岸坡侵蚀危害最为重要的表现形式如下：

（1）长输管道穿越河流敷设，这种敷设方式在面对水流侵蚀时会导致岸坡出现后退的现象从而暴露出长输管线。

（2）长输管道沿着河流、河沟进行敷设时，管线与水流的流动方向相同，虽然管线并没有与河流之间的进行交叉敷设，但管线一侧岸坡可能会在水流冲刷下持续后退，管道周围土体都会随着岸坡土体的坍塌及水土流失，造成管线暴露。

2.1.1 植被防护

植被防护较适用于水流流速相对较缓慢的河道，防护时需要在温度适宜的情况下堆砌草袋或是人工播种，种植出的植物能够起到深根固结的效果，有助于回填土体的养护。

2.1.2 工程防护

（1）浆砌石护岸

浆砌石防护通常适用于经常浸水的受河流床刷或受较强波浪作用，以及有可能流水、漂浮物等冲击作用的河岸。

（2）石笼护岸

石笼适用于防护岸坡坡脚及河岸，对于坡度较大的一般地质类型的边坡、河岸等，也能起到一定的保护作用，同时也是防止河床冲刷破坏常用的保护措施。

2.2 护底防护

根据长输管线敷设方式的不同河床下切侵蚀主要表现出以下两种破坏类型:

（1）长输管线穿越河流敷设。（2）长输管线沿着河床敷设。

图1 管线河流穿越示意图

长输管道在河床下切侵蚀作用下，会导致穿越河床管线出现暴露的情况，严重时还会在水流作用下影响到河床的底部土体，河床中的石块则会出现撞击长输管道的现象，从而导致管道断裂以及其他事故的发生。

浆砌石地下防冲墙、石笼护底是针对长输管道穿越河流的敷设方式时所采取的防护措施，属于深层护底措施。基本上各种条件的河床都可以选用浆砌石防冲墙来进行管线护底防护。浆砌石防冲墙能够降低河道中的水流速度，避免因水流流速过快而造成长输管道暴露。

3 支挡防护

长输管道支挡防护主要结构类型为挡土墙形式，主要承受的荷载是土压力。其中重力式挡土墙的形式最为常用，本文以下内容主要对重力式挡土墙的应用展开论述。

在长输管道支挡防护中多用重力式挡土墙的结构形式。支挡防护对于坡度较大（坡度一般大于65度）山体、河岸、特殊不良地质等地段的保护有效而又安全。当管道沿着陡坡进行敷设时，可以通过挡土墙对坡脚进行防护；当管道横坡敷设时，如大面积进行作业带、管沟开挖，会造成整个山体或土体上部失稳滑塌，对沟壁采用侧挡墙的结构形式从而对管顶回填土进行保护；管道穿越较陡河道的岸坡时，设置挡土墙形式的护岸保护；由不良地质情况引发的自然灾害可以通过挡土墙来避免滑塌现象的产生；在山区段管道施工时，会产生大量弃渣，挡墙的设置可以避免大量的弃渣流失。

图2 管道沿河床敷设示意图

4 结束语

长输管道的水工保护非常重要，其中最为实用的水工防护便是因地制宜以及生态恢复。但是因为长输管道的施工周期越来越短还有气候因素的客观影响，所以水工防护必须可以快速成型，这样才能让更多的工程措施类防护用于长输管道建设中。

本文主旨是能够让每名管道工作者都能清楚地认识与理解水工保护的内容。管道水工保护其实是一个动态监测与调整的过程，与管线的日常巡护紧密结合是重点，早发现、早保护，不但节约投资，而且效果明显。只有通过对管道水工保护设计、施工及现场实际经验不断的总结完善，才能让水工保护得到更多发展。