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水工保护目录123概述水工保护知识介绍管道典型敷设及防护措施1概述一、概述进入21世纪以来。人类经济活动迅速发展，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的重要支柱之一。一次长输管道工程越来越多，管道经过的地域及地质条件也越来越复杂，有高山、丘陵、沙漠、沼泽等。其中，水害问题对管道的威胁越来越严重。如何解决谁本身及因为水而产生的山体滑坡等灾害对管道安全影响，是需要采取各类保护措施的。这些措施被称作为水工保护。一、概述1、界面划分和设计范围长期以来，油气管道工程中，一直存在着水工保护与水土保持的工作界面划分不清的问题，造成两者设计方案和投资重复，影响设计的科学性。在此明确管道工程中水土保持和水工保护的界面划分，确定水工保护在施工图设计阶段的范围。2、定义水土保持：是对自然因素和人为活动造成水土流失所采取的预防和治理措施。(中华人民共和国水土保持法,2011 年)水工保护：是对影响管道安全的水土流失以及为满足环保要求等所采取的治理措施。(油气输送管道线路工程水工保护设计规范，2010 版)一、概述3、区别与联系水工保护和水土保持既有联系也有区别。水工保护措施在起到保护管线安全的同时，也将充分发挥着水土保持的功能。如护坡、挡土墙、护岸、地下防冲墙等措施。两者不同之处在于，水工保护措施侧重于管道的防护，而水土保持措施更注重于环境和区域的综合治理。水工保护工程在一定程度上并不能完全涵盖所有水土保持方案，水土保持同样也不能完全替代水工保护，两者必须有机的结合起来。一、概述4、划分原则依据水利部水土保持监测中心关于开发建设项目水土保持方案审查要点的通知(水保监【2008】8 号)、中华人民共和国水土保持法（2011 年）和管道保护法（2010 年）等相关法律法规，并参考以往工程的建设经验，水工保护与水土保持的界面划分应遵循以下原则:1）主体工程为保证管道及附属建筑物的安全所特有的防护形式界定为水工保护工程，如管道稳管措施；2）为满足主体工程设计功能为主、同时兼有水土保持功能的工程，应界定为水工保护工程，如穿越河道护坡（岸）、截水墙等；3）仅具有水土保持功能，其防护功能与影响管道安全无关的措施，应界定为水土保持工程，如土地整治、田地坎恢复、各种植物措施等。2水工保护知识介绍一、地形地貌特征地形地貌地形地貌水田、沼泽水田、沼泽沙漠、戈壁沙漠、戈壁平原地貌平原地貌黄土塬黄土塬河谷川台河谷川台基岩石地貌基岩石地貌二、水保相关术语1）地貌：即地球表面各种形态的总称，也叫地形。地表形态是多种多样的，成因也不尽相同，是内、外力地质作用对地壳综合作用的结果。内力地质作用造成了地表的起伏，控制了海陆分布的轮廊及山地、高原、盆地和平原的地域配置，决定了地貌的构造格架。而外营力（流水、风力、太阳辐射能、大气和生物的生长和活动）地质作用，通过多种方式，对地壳表层物质不断进行风化、剥蚀、搬运和堆积，从而形成了现代地面的各种形态。二、水保相关术语2）周边环境：管理施工影响范围内的岩土体、水系、植被、建构筑物、道路及管网等的统称。3）地基处理：用各种换料、掺合料、化学剂、电热等方法或手段来提高地基承载力，改善图的变形特性或渗透性的处理技术。4）灰土：掺入石灰，通过其放热与土凝结及离子交换作用等使性质得到改良的土。5）垫层：指的是设于基层以下的结构层。其主要作用是隔水、排水、防冻以改善基层和土基的工作条件。常用材料有砂、碎石或灰土。二、水保相关术语6）最优含水率：对同一种土料，在标准击实条件下，能够达到的干密度的最大值称为最大干密度。此时相应的含水率称为最优含水率。压实度越大，土颗粒间咬合的越好，使得土的摩擦角明显增大。同时压实的土，其内部空隙变小，接触更加紧密，内聚力也应有所增加。7）压实度：压实度又称夯实度，指的是土或其他筑路材料压实后的干密度与标准最大干密度之比，以百分率表示。压实度是填土工程的质量控制指标。一是压实前的土样送试验室测定其最佳含水量时的干密度，此为试样干密度，设为A密度。二是由击实试验后所得的试样最大干密度，设为B密度。实际压实度=A/B。用此数与标准规定的压实度比较，即可知道土的压实程度是否达到了质量标准。二、水保相关术语8）逆作法：自上而下分阶开挖与支护的一种施工方法。9）碎石：碎石是由天然岩石、卵石或矿石经机械破碎、筛分制成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒。10）信息施工法：根据施工现场的地质情况和测量数据，对地质结论、设计参数进行验证，对施工安全性进行判断并及时修正施工方案的施工方法。11）土工织物：又称（土工纤维或土工薄膜）是指，用合成纤维纺织或经胶结、热压针刺等无纺工艺制成的土木工程用卷材。分为1、纺织土工布；2、机织土工布；3、非织造（无纺）土工布；4、复合土工布及其相关制品。二、水保相关术语8）逆作法：自上而下分阶开挖与支护的一种施工方法。9）碎石：碎石是由天然岩石、卵石或矿石经机械破碎、筛分制成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒。10）信息施工法：根据施工现场的地质情况和测量数据，对地质结论、设计参数进行验证，对施工安全性进行判断并及时修正施工方案的施工方法。11）土工织物：又称（土工纤维或土工薄膜）是指，用合成纤维纺织或经胶结、热压针刺等无纺工艺制成的土木工程用卷材。分为1、纺织土工布；2、机织土工布；3、非织造（无纺）土工布；4、复合土工布及其相关制品。3管道典型敷设及防护措施一、管道顺坡敷设管道典型敷设及防护措施管道典型敷设及防护措施管道在敷设过程中根据各种地形地貌进行施工作业，主要敷设类型包括管道顺坡、横坡、穿沟壑、穿河沟道、穿水域、顺河沟岸边、顺河沟底和穿农田地等敷设类型。无论哪种敷设类型，在建设过程中都不可避免的对原始地形地貌造成扰动和破坏。各种典型敷设形式和设防措施如下：1、管道顺坡敷设、管道顺坡敷设顺坡敷设是管道通过地形起伏地区时，管线走向与地形等高线交叉的一种敷设方式。此类敷设方式在本项目建设中具有代表性，主要发生于山地、沟壑和丘陵地区，如图所示。一、管道顺坡敷设1）危害分析）危害分析裸露的自然边坡、人工土坡，如山坡、河流岸坡等常因受到风雨的侵蚀而造成水土流失，逐渐使坡面受到损坏甚至破坏。就边坡而言，对管道工程造成危害的土壤侵蚀方式，主要是以由气候因素（多为降雨）所造成的水力侵蚀为主。当管线顺坡通过坡面时，管沟的倾向与坡面倾向基本一致，因此具备了形成水力冲刷的地形条件。为了保证管线埋深，大量虚土被回填进管沟。管沟回填土与原状土相比，抗冲蚀能力减弱。因此在管线顺坡敷设情况下，在坡面径流的冲刷下，管沟回填土是最容易遭受侵蚀的。其侵蚀过程是由面蚀向沟蚀的发展。沟蚀发展的最终阶段会造成整个管沟回填土全部流失，进而使管线暴露甚至悬空（如图所示）。一、管道顺坡敷设2）设防措施）设防措施当管线顺坡通过坡面时，管沟的倾向与坡面倾向基本一致，易造成水流冲刷。管沟回填土与原状土相比，其抗冲蚀能力较弱。因此在管线顺坡敷设情况下，管沟回填土最容易遭受侵蚀。管线顺坡敷设时的坡面防护，主要是避免影响管线安全的边坡遭受雨水冲刷，防止和延缓坡面岩土的风化、碎裂、剥蚀，保持边坡的整体稳定性。工程防护主要包括喷浆护面、草袋护面、草袋护坡、干砌石护坡、浆砌石护坡、浆砌石护面墙、截水墙等措施，防护措施可视坡面情况可组合使用。二、管道横坡敷设横坡敷设是管道通过坡面时，管道基本平行于等高线的敷设方式。当管道横坡通过坡面施工时，首先要进行施工作业带扫线工作，边坡通常采用对原地貌扰动大的方式，削方后的土石方料通常会堆积在坡面的下部，形成松散的堆积物，即填方。长输管道横坡敷设时，这种半削半填的坡面处理方式极为普遍，如图所示。1）危害分析）危害分析当管线横坡通过坡面时，根据通过坡面部位的不同，在坡脚或坡面位置横坡敷设，无论是哪种形式都会对坡体进行削坡处理，这样就都会产生临空面和陡崖，为滑坡、崩塌等地质灾害的发生创造了一定的地形条件。此外由于坡面的汇水会使沟内回填土在径流冲刷下极易发生水土流失。严重时会造成长距离露管。二、管道横坡敷设2)设防措施设防措施为减小坡面汇水冲刷对管沟回填土的影响，通常设置截排水渠、截水墙、护面、挡土墙等措施进行防护疏导。此外，当坡体削方后出现垮塌时，为防止垮塌进一步的加剧，管线施工通常采用“浅挖深埋”的敷设方式。并在坡体上部进行坡面防护处理。主要防护形式包括挡土墙、护坡等，如图所示。三、管道穿越河沟道管道穿越河沟道是指管线以大开挖的敷设方式通过，如图所示。当管道与河流、沟道交叉敷设时，不可避免地会受到水流冲刷侵蚀的影响。而水流的冲刷作用主要表现在两个方面，即河流沟岸的崩塌后退和河沟床的下切作用。1)危害分析危害分析明挖穿越工程存在两方面的问题：一是当河流河床持续冲刷下切时，原来埋设在河床下面的管道有可能裸露悬空，水流的冲刷作用会导致管线断裂；二是河岸的侵蚀后退使岸坡爬升段的管道裸露破坏。对于前者而言，穿越管道的水工保护目的就是防止河、沟床的持续冲刷。对于后一种情况，则需要保护河岸，避免其持续后退导致管线外露，进而威胁管道安全。三、管道穿越河沟道2)设防措施设防措施按其设防的位置，岸坡防护和河沟床下切冲刷防护可结合使用，如右上图所示。a、为防止岸坡侵蚀通常设置护岸工程，主要结构形式包括浆砌石坡式护岸、浆砌石挡墙式护岸等。b、当河床位置无法满足设计埋深时，防止河沟床冲刷下切需设置护底措施，主要包括干砌石过水面、浆砌石过水面、石笼护底、混凝土浇筑稳管、防冲墙等。c、如无冲刷和下切的河沟道可不做防护措施，如右下图所示。四、管道顺河沟岸边敷设管道顺河沟岸边敷设是指管道在河、沟岸上且距岸边较近的一种与河流伴行的敷设方式，管线主要顺河沟岸边的一级台地或漫滩地敷设，如右上图所示。1)危害分析危害分析顺河沟道这种敷设方式虽然不直接与河、沟床发生关系，但其存在的水患威胁主要是由于河、沟岸的崩塌后退，会使管线长距离的暴露或悬空，针对此种情况，对河沟岸必须采取水工保护措施加以保护。2)设防措施设防措施防护目的是避免岸坡遭受水流的冲刷侧蚀而后退。通常采用护岸的防护方式，以抵抗水流的冲刷和淘蚀作用（如右下图所示）。防护措施主要包括浆砌石挡墙式护岸、浆砌石坡式护岸等。五、管道顺河沟底敷设管道顺河沟底敷设是指管道长距离敷设于河、沟床中（如右上图所示）。顺河沟底敷设方式常见于季节性的河、沟道，施工常在枯水期进行。1)危害分析危害分析顺河沟底敷设，当汛期来水时，河床的持续下切趋势，亦会造成管线长距离的暴露。另外，河道内的管沟回填虚土为水流冲刷提供了一定的地质条件，因此管沟内部的回填土易受到水流的集中冲刷，如不采取防护措施会造成沟内回填土逐渐流失，长距离顺河沟底敷设的管道在这种情况下严重时会造成漂管等事故，严重威胁管道安全，如右中图所示。2)设防措施设防措施顺河沟底敷设的防护目的主要是以保护管顶覆土流失和防止漂管为主。方案主要采用设置沟内截水墙或混凝土连续覆盖，上部辅以过水面，护岸等措施结合使用，如右下图所示。六、管道穿越静水域管道穿水域主要是指管线穿越水库、鱼塘等地段（如右上图所示）。1)危害分析危害分析管道所经过的鱼塘、水库由于季节性的清淤，经常造成无法满足管道设计埋深。有些清淤工程会采用机械施工，造成管道的外防腐层损伤，严重威胁管道安全。另外，扰动后的岸堤如不进行防护处理，会造成岸边的垮塌和不必要的经济损失，如图右下所示。2)设防措施设防措施针对水库、鱼塘等下方管顶覆土变浅的问题，首先是考虑加大管道埋深，当埋深变浅时主要以硬化水域底面的措施为主，通常防护方案有倒“U”形混凝土预制块连续覆盖、混凝土连续配重块、平衡压袋、硬护面等。对于岸堤，主要采用挡墙、护坡、堡坎等护岸的形式进行加固防护。七、管道沿坡耕地敷设管道沿坡耕地敷设是指管道敷设于坡面水田、旱田等梯田地段（如右上图所示）。1)危害分析危害分析管道在穿越坡面农田地段时，管沟开挖会对田地坎造成深层扰动，扰动后形成的虚土在降雨径流和农田灌溉水的冲刷下，管沟回填土易受到水力冲蚀。如不对管沟及田埂采取防护措施，会导致管沟或管顶水土流失，严重时会造成管道裸露甚至悬空。2)设防措施设防措施:结合以往工程的成功经验，管道在穿越坡耕地时，采用在管沟内设截水墙，恢复堡坎，并对施工破环的水渠进行及时恢复，可以有效的确保管道安全（如右下图所示）。截水墙主要形式为：浆砌石，干砌石，混凝土等。堡坎主要形式包括浆砌石堡坎、干砌石堡坎、草袋码砌式堡坎等。八、管道沿沟头敷设管道沿沟头敷设是指管道线位通常与沟头位置较近，如下一页图所示。1)危害分析危害分析沟蚀是对管道工程危害较为严重的侵蚀方式之一，沟底下切、沟岸扩展和沟头前进，是各类沟谷共有的侵蚀方式。管线在冲沟沟头敷设主要是受沟头前进的威胁。沟头扩展的动力有流水侵蚀和重力侵蚀两种。重力侵蚀中的滑塌和崩塌可以导致沟头的迅速扩展；沟头前进是目前最活跃的沟谷侵蚀方式。流水侵蚀以及由此引起的滑塌、崩塌和浅蚀，是沟头前进的主要方式。沟头前进速度一方面取决于沟头上方坡面的来水情况，另一方面又受沟头地形影响。如果沟头上方坡面的面积较小，沟头处又没有较大陡崖，沟头前进速度较慢。如果沟头上方坡面的面积较大，沟头处有高差较大的陡崖，大暴雨径流期常常在沟头形成瀑布，使陡崖迅速崩塌后退，在陡崖下方冲蚀成潭穴，沟头并以弧形扩展方式前进。受水流对岸脚的侧掏作用，会使岸头的坡度增大，造成沟头因重力作用而跨塌，使沟头扩张，因此沟头前方的管线很容易裸露。八、管道沿沟头敷设2)设防措施设防措施为防止沟头位置的进一步扩散，通常需要对沟头进行加固处理。具体防护措施包括采用挡土墙，护坡，防冲墙等进行沟头的加固，沟头上部台地可采用截排水渠，以拦截沟头上方的汇水。九、管道通过黄土地区1)危害分析危害分析长输管道在敷设过程中，沿途势必经过黄土地区，其中黄土沟壑、陡坡是一种比较特殊的类型。黄土作为一种典型的地质类型有如下几个特点：无水浸泡时具有一定承载力和较好的直立性；遇水浸泡易沉陷、坍塌；边坡扰动后极不稳定；易于挖掘进等特点。管道穿过这样的地段时，常采用大开挖和斜井穿越两种方式。2)设防措施设防措施黄土地区水工保护设计，应查明黄土分布范围、厚度及其变化规律；沿线黄土的成因类型和地层特征；管线所处的地貌单元及地表水、地下水等情况，各种不同黄土层的物理和力学性质、湿陷性类型和等级。在黄土陡坎大于8m 以上，可以考虑以斜井方式穿越，见右图。九、管道通过黄土地区应对管道中线两侧各5m 范围内的黄土陷穴、洼地、漏斗、水涮窝、发育的切沟及冲沟沟头等微地貌，进行水工保护措施治理，一般草袋和素土夯实结构较多，如右图。对管道中线两侧各5m20m 范围内的黄土微地貌，宜采取治理措施。黄土冲沟穿越的水工保护可参考一下原则：a 管道穿越冲刷下切较剧烈的“V”字形冲沟，应设置防冲墙护底。沟床比降较大时，可采用多级防冲墙护底。b 管道穿越宽浅型的“U”字形冲沟，当沟床植被覆盖状况良好时，可不采取护底措施。当植被状况较差时，可采取过水面护底。c 管道穿越湿陷性黄土冲沟，应依据地形、地貌及汇水量，选取地表排水措施。十、管道沿戈壁滩敷设1)危害分析危害分析管道沿戈壁滩敷设，戈壁地势起伏平缓、植物稀少，年降水量稀少且集中，容易形成汇流，可能受汇水冲刷的地段，造成冲沟下切，这是对管道的最大威胁。2)设防措施设防措施应依据管道敷设条件，压实管沟，选取相应的护岸、护底水工保护措施。石料缺乏地区，可采用石笼内装卵石的结构形式。沟床护底宜采取过水面防护措施，防护案见右图。a 当冲沟深度大于1m 时，设置浆砌石防冲墙，小于1m 的冲沟不采取防护措施。b 当冲沟深度大于1.5m、岸坡度大于25时，采取浆砌石挡墙或护坡结合防冲墙的防护措施。十一、管道沿沙漠敷设1)危害分析危害分析在沙漠地段敷设管道时，潜在的威胁为风蚀，采取的主要防护措施是防止沙丘移动。2)设防措施设防措施风沙地区管道保护设计应当依据当地气象、地形、地貌、地质、建筑材料和生态环境等方面的资料，根据不同区域沙漠类型及风蚀地貌类型进行防护设计。一般防护措施有：砾（碎）石覆盖、沙障、植物措施、草方格或化学固化等风沙治理措施。管道施工及防风固沙措施的修筑不得随意破坏当地脆弱的生态，取、弃土不得随意堆放，在防治沙害的同时，应注重环境保护，保护管道两侧地表原有植物和地表硬壳。如果距离水源地较近，最好采用乔灌结合固沙措施，如右图。谢谢观看