油氣管道輸送中水工保護(hù)技術(shù)的研究

邰天翔(西南石油大學(xué)，四川 成都 610500)

1 油氣輸送管道受到的危害

1.1 沖積平原危害

坡度小是沖積平原的一個(gè)重要特點(diǎn)。在進(jìn)入暴雨季節(jié)之后，沖積平原所需要面臨一個(gè)問題就是回填土?xí)霈F(xiàn)不同程度的下沉，同時(shí)在管道兩側(cè)形成排水溝，這將在很大程度上沖刷管道，同時(shí)剝蝕管道周圍的土壤，極易造成管道懸空、出漏的情況，嚴(yán)重威脅到了管道附近地區(qū)的居民和工作人員安全。

1.2 水網(wǎng)地區(qū)危害

若在管道鋪設(shè)的區(qū)域中存在豐富的水網(wǎng)，在穿越該地區(qū)時(shí)，不得不經(jīng)過農(nóng)業(yè)用水設(shè)施和農(nóng)田，在這種情況下，如果農(nóng)民在進(jìn)行日常勞作時(shí)沒有注意到警示標(biāo)識(shí)，很容易就出現(xiàn)刮傷管線的情況，使得管道表層暴露在空氣中，極大地增大了管道腐蝕的速度，嚴(yán)重影響了管道運(yùn)行的安全可靠。

1.3 山地地區(qū)危害

山地地區(qū)的地形較為復(fù)雜。在山地地區(qū)可能會(huì)出現(xiàn)泥石流、滑坡以及崩塌等一系列自然災(zāi)害現(xiàn)象。若在這些地區(qū)進(jìn)行油氣輸送管道的鋪設(shè)，就必須要考慮采取適合該地區(qū)的水工保護(hù)措施，盡可能的避免出現(xiàn)安全事故。

1.4 河道地段的危害

河段地區(qū)因?yàn)樘鞖獾纫蛩匾泊嬖谥薮蟮牟豢深A(yù)見性。如在長(zhǎng)期有暴雨天氣出現(xiàn)的河段，水流的速度會(huì)變得十分湍急，同時(shí)沖刷性極強(qiáng)，很容易形成各種沖溝。在丘陵地區(qū)，形成沖溝十分常見，同時(shí)也容易引起溝頭逆流，溝底發(fā)生下切的現(xiàn)象，從而使得岸邊的護(hù)堤崩塌，引起次生災(zāi)害，具有十分嚴(yán)重的安全隱患。

2 管道水工保護(hù)設(shè)計(jì)

2.1 河道周邊輸送管道施工設(shè)計(jì)

在油氣輸送管道的敷設(shè)過程中，會(huì)遇到各種各樣的地質(zhì)條件。遇到河道或者穿越河流，一般會(huì)采取開挖的方式進(jìn)行架設(shè)。在此類情況敷設(shè)的過程中，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)合理的保護(hù)系統(tǒng)，維持水流的流通性質(zhì)，保持原有的河流特征，在不破壞地形和地質(zhì)條件的前提下，進(jìn)行管道安全性能的實(shí)際考查，最終進(jìn)行決策分析，挑選出最合適的護(hù)堤和護(hù)岸，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行油氣管道的排水鋪設(shè)。

2.2 水網(wǎng)地段水工保護(hù)設(shè)計(jì)

在油氣輸送管道經(jīng)過水網(wǎng)地區(qū)時(shí)，應(yīng)充分考慮該地段的地基承載能力和人員活動(dòng)情況，在設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)地基承載能力做好穩(wěn)管措施，可以設(shè)計(jì)為管溝細(xì)土進(jìn)行同時(shí)回填的方式。在進(jìn)行穩(wěn)定管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可以采用混凝土加中石塊的方式進(jìn)行。同時(shí)在水網(wǎng)地段水工保護(hù)設(shè)計(jì)中，我們需要考慮保護(hù)該地區(qū)的水體，盡可能的不去污染水體，從而造成環(huán)境的破壞。

2.3 山區(qū)地段水工保護(hù)設(shè)計(jì)

在山區(qū)地段設(shè)計(jì)油氣輸送管道的水工保護(hù)方案時(shí)，一般采取的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是50年一遇洪水。但同時(shí)由于山區(qū)的地形十分復(fù)雜，我們也需要根據(jù)山區(qū)的地形地貌地質(zhì)特征等實(shí)際情況采取不同的保護(hù)措施。在山地坡度小的地區(qū)，預(yù)制混凝土框格的方式是一種優(yōu)選的施工方法，通過這種方法，我們可以對(duì)山坡進(jìn)行完善合理的護(hù)坡處理。同時(shí)，針對(duì)山體坡度大的山區(qū)地段，重力式擋土墻結(jié)構(gòu)的形式是我們進(jìn)行坡體保護(hù)的首選方案，選用漿砌混凝土預(yù)制塊等作為材料，可以在很大程度上加固坡體。若是山坡坡度極大，我們也可以在兩側(cè)設(shè)置排水溝，避免在雨季，因?yàn)槠麦w排水慢而形成積水，從而對(duì)管道造成損害。

2.4 沖刷平原地區(qū)保護(hù)施工設(shè)計(jì)

在經(jīng)過形成的平原地區(qū)時(shí)，油氣輸送管道需要考慮的水工措施主要集中在護(hù)岸保護(hù)方面。我們需要考察平原地區(qū)附近的環(huán)境，了解其特質(zhì)，針對(duì)平原地區(qū)的環(huán)境特質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在施工的過程中，可以采取實(shí)時(shí)的夯實(shí)土壤，進(jìn)一步扎實(shí)結(jié)構(gòu)的整體規(guī)模形成，從而最終實(shí)現(xiàn)管道敷設(shè)過程中不影響周圍環(huán)境的目標(biāo)，達(dá)到良好的施工效果。

3 油氣輸送管道水工保護(hù)具體措施

水工保護(hù)方案設(shè)計(jì)需要經(jīng)過地形、地質(zhì)，生態(tài)環(huán)境經(jīng)濟(jì)等多方面的考慮，在經(jīng)過充分的考慮之后，選擇合適的水工保護(hù)措施，能夠給施工帶來便利，同時(shí)也能節(jié)省費(fèi)用。

3.1 穩(wěn)管措施

在管道經(jīng)過農(nóng)田或者河道時(shí)，為防止管道在水的沖擊和浮力下管線產(chǎn)生漂移或者斷裂，我們都會(huì)進(jìn)行穩(wěn)管操作。在沖刷劇烈的河段，我們首先要保證的就是固定措施的穩(wěn)定，如果固定措施出現(xiàn)了因?yàn)闆_刷失效，那么其不僅不會(huì)對(duì)管道起到固定的作用，還會(huì)給管道帶來巨大的外載荷，增大扭應(yīng)力，從而使管道發(fā)生變形，對(duì)于管道的安全產(chǎn)生巨大的影響。

3.2 打樁加固

油氣輸送管道穿越的地區(qū)的土質(zhì)構(gòu)造各不相同。如在不穩(wěn)定的灌溉區(qū)。水土可能會(huì)發(fā)生沉降現(xiàn)象，面對(duì)這種情況，我們就需要采取沉管的措施。如果在深谷穿越和石方段，不存在上述現(xiàn)象，我們就需要采取打樁固定法，將管道固定在混凝土預(yù)制樁上，增強(qiáng)整體抗沖擊能力，從而提高管道的穩(wěn)定性，這種方法可以很大程度上保證管道的合理埋深和穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 錨筋加固

在有基巖層的山區(qū)河道時(shí)，管溝開挖會(huì)破壞其原有的結(jié)構(gòu)。如果此時(shí)我們采取混凝土護(hù)面保護(hù)固定管溝的回填土，可想而知，在高速水流的沖刷下也會(huì)被沖走，而不產(chǎn)生攔水面。此時(shí)我們就需要采取錨筋加固的措施與混凝土護(hù)面保護(hù)相結(jié)合的方式，保證山體結(jié)構(gòu)的完整性，也避免其在不平處產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象，充分保證管道運(yùn)行安全。

3.4 過水堤

為了阻止溝谷河道的繼續(xù)下切，我們一般采取過水堤的方式進(jìn)行管道的水工保護(hù)。這種方式可以淤積上游河道挾夾下來的沙土，提高原有河床面，充分保證了管道的埋深。但同時(shí)也會(huì)對(duì)下游形成沖刷，所以此時(shí)我們也需要去其根部進(jìn)行消能防護(hù)。如果在地質(zhì)基礎(chǔ)比較松軟的地區(qū)，為了防止側(cè)蝕和塌陷等情況產(chǎn)生，我們也需要對(duì)兩側(cè)的邊坡進(jìn)行防護(hù)處理。必要時(shí)可以采取深埋措施，保障管道安全的運(yùn)行。

3.5 丁壩、順壩

管道在變道穿越河流時(shí),穿越處的沖刷情況十分嚴(yán)重，管道極易產(chǎn)生裸露現(xiàn)象。針對(duì)這一情況進(jìn)行水工保護(hù)，我們需要做好防護(hù)墻防止水流沖刷，同時(shí)也可以在上游一定距離內(nèi)作順壩改變水流方向。根據(jù)河流的走向和河床的結(jié)構(gòu)，確定丁壩、順壩。平面布置也是十分關(guān)鍵的因素，控制好方向就可以起到改變水流方向的作用。若控制不得當(dāng)，反而會(huì)加強(qiáng)水流的沖刷作用，對(duì)岸堤的破壞更加嚴(yán)重。

3.6 排堵結(jié)合的方法

在進(jìn)行水工保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，我們也可以采取排堵結(jié)合的方式，有效地控制水流方向，在減少水流沖刷對(duì)于管道的影響。但是排堵結(jié)合方法需要結(jié)合地形情況，如果在上游存在排水通道，那我們可以采取切斷上游來水，將水引流。也可以采取水泥漿砌筑石護(hù)臂，利用護(hù)坡將整個(gè)管線包圍住，同時(shí)間隔一定的距離，就修筑排水溝，達(dá)到水工保護(hù)的安全目的。

4 輸送管道水工保護(hù)注意要點(diǎn)

在對(duì)于油氣輸送管道進(jìn)行水工保護(hù)施工時(shí)，我們需要注意保護(hù)該施工地段的生態(tài)環(huán)境，在施工結(jié)束后也應(yīng)盡量采取生態(tài)保護(hù)措施，還原該地區(qū)原有的地形地貌，同時(shí)做好水土保持工作。在進(jìn)行管道水工保護(hù)的設(shè)計(jì)中，需要注意保護(hù)周邊農(nóng)田、建筑物，嚴(yán)禁將其直接排入水源地及養(yǎng)殖池中，不可因?yàn)槭┕づ欧诺乃w對(duì)其正常生產(chǎn)生活造成影響。結(jié)合河道的具體形式、水流的性、地形地貌的特點(diǎn)，以及該地的人文情況等，與施工地區(qū)的河道管理部門進(jìn)行溝通交流，遞交設(shè)計(jì)方案，并與相關(guān)部門進(jìn)行磋商，不斷改進(jìn)和完善施工的具體方案，并獲得相關(guān)部門的批準(zhǔn)，獲準(zhǔn)后再開始進(jìn)行施工。

5 發(fā)展趨勢(shì)

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展。在我國(guó)的管道運(yùn)輸業(yè)中，特別是在大型長(zhǎng)距離油氣管道中，管道的水工保護(hù)顯得尤為重要，在未來，管道的水工保護(hù)也必然會(huì)引起人們更多的關(guān)注。

油氣管道輸送發(fā)生事故，帶來巨大的環(huán)境污染以及極其嚴(yán)重的社會(huì)問題。在著兩方面。重視管道的水工保護(hù)，不僅具有非常重要的工業(yè)意義，也具有重要的社會(huì)影響力。同時(shí)，加強(qiáng)管道水工保護(hù)施工管理，對(duì)于保護(hù)施工地的生態(tài)環(huán)境也具有極其重要的影響。

工業(yè)領(lǐng)域的其他管道輸送事業(yè)也在逐步發(fā)展，如煤漿管道已明顯成為運(yùn)輸煤炭的重要手段。當(dāng)其他管道運(yùn)輸在工業(yè)體系中也占據(jù)重要地位，規(guī)模逐漸擴(kuò)大時(shí)，管道的水工保護(hù)設(shè)計(jì)也必然會(huì)引起關(guān)注，這在很大程度上必然會(huì)規(guī)范管道施工的水工保護(hù)技術(shù)，這種規(guī)范也必然會(huì)貫徹到前期的施工準(zhǔn)備、中期的施工以及后期的管理等管道施工的全生命周期中去。

如何將理論與實(shí)際相結(jié)合，如何將基礎(chǔ)理論與特殊問題相結(jié)合都是在水工保護(hù)工程發(fā)展方面存在的問題，大自然地形地貌時(shí)刻變化、自然氣候不確定等自然因素也限制著水工保護(hù)設(shè)計(jì)的發(fā)展。所以在今后的水工保護(hù)設(shè)計(jì)發(fā)展中需要進(jìn)行理論的進(jìn)一步探討，充實(shí)理論，為深化油氣管道輸送的水工保護(hù)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

6 結(jié)語(yǔ)

為了保障油氣輸送管道的安全，我們不得不對(duì)水工保護(hù)給予足夠的重視。同時(shí)需要結(jié)合不同地區(qū)的不同特質(zhì)因素進(jìn)行不同的方案設(shè)計(jì)。在水工保護(hù)的設(shè)計(jì)施工以及維護(hù)等多個(gè)階段，認(rèn)真執(zhí)行規(guī)范，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，切實(shí)做好油氣管道輸送的水工保護(hù)工作，才能真正意義上的保證油氣管道輸送的安全，保障附近居民的安全，真正實(shí)現(xiàn)促進(jìn)人民生活水平不斷提高的根本目的。