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我国长输管道水工保护的现状
摘要：水工保护是管道建设中的一个重要环节，但由于对其认识和重视程度不够，每年汛期，管道都会不同程度地出现一些水害问题。本文讨论了管道遭受水害的一些基本现象及原因，探讨了不同地理环境的水工保护方案，为我国长输管道水工保护技术的发展提供了建议。
关键词 长输管道 水工保护 现象和原因 保护措施
引言
随着国内外管道建设事业的发展，长距离管道建设工程越来越多，管道所经过的地域及地质条件也越来越复杂，姑且不论高山、丘陵、沙漠、沼泽、海洋等各种不良工程地质地段对管道建设带来的影响，单就水害问题对管道的威胁已足以引起重视。因此，采取水工保护措施急不可待。
1 水工保护的定义
从狭义上来说，对管线穿越河（沟）道敷设，顺河（沟）道敷设和顺河（沟）底敷设三种埋地方式，管道都可能遭到河流冲刷的侵蚀作用，有必要采取一定的工程措施达到保护管线不被冲毁。实现该工程措施的一切水工设施就称为管道的水工保护。
从广义上来说，为防止管线发生水土流失，避免因水土流失而给管线造成安全隐患所采取的工程保护措施，均称为管道水工保护工程。主要分为支挡防护，冲刷防护和坡面防护。
2管道遭受水害的各种现象及原因
（1）管沟沉降和塌陷管沟沉降主要是由于盐渍土地基遇水产生冻胀作用和松胀作用引起的，管沟塌陷主要是由湿陷性黄土地基和流水侵蚀共同作用下形成的。
（2）水流侵蚀、冲沟下切、溯源侵蚀导致管道暴露、悬空。
（3）在暴雨作用下影响管道安全的边坡滑塌。
（4）覆盖层上部被径流冲刷，管道暴露。
（5）管道横穿河流、沟谷，管沟遭受横向破坏，使管线暴露。[1]
3不同地理环境的水工保护方案
3.1沙化地段的水工保护
沙化地带往往是指地面完全为沙所覆盖，干旱缺水，植物稀少的地区。当管线必须通过沙漠地带是，由于风沙期易于吹走管沟浮沙而导致逛到裸露，以及暴雨期间流水将管道浮沙流致使管道被架空存在断管风险，对管道有较大影响的为流动沙丘，流动沙丘受主导风的控制向东南方向摆动前进，可能掩埋地面设施或吹露埋地管道[2]。鉴于沙漠地区水位较浅，可采用如下措施进行水工保护及植被恢复:回填管沟后，在管道用地范围内设置芦苇高立式方格沙障，大小为1000×1000mm；在方格内种植例如沙篙、沙柳等沙漠植物，做好地面植被恢复及治理工作。
3.2丘陵、山地地形的水工保护
对于丘陵、山地单元水工保护设计防护一般采用50年一遇洪水设计标准。主要的保护方式分为以下几种类型：
（1）根据地形及地质结构等情况确定截水墙形式、截水墙断面和截水墙设置的间距。对截水墙所使用的材料使用浆砌块石；
（2）对于坡度小于45℃的坡地，则以浆砌块石或者预制混凝土框格为材料实行护坡施工；
（3）对于坡度大于45℃的坡地，以重力式挡土墙结构的形式进行坡体防护，具体材料可视情况选用浆砌块石、浆砌混凝土预制块、现浇混凝土结构或者灰土草袋挡土墙等；
（4）如果遇及坡度较为陡峭、致使泄洪相对集中的地势，则在管道沟槽两侧加设排水沟一边在积水时进行排水；
（5）对于在上述情况之外的类似风化带岩石陡坡、陡坎地形，则宜选择现浇混凝土喷护或者锚杆加固的方式进行水工保护。
3.3河流地形管道的水工保护
（1）长输管道穿越大型河流沟渠的水工保护需使用100年一遇洪水位的设计标准，对中型河流沟渠则采用50年一遇洪水位设计标准。
（2）具体防护方案应视河岸河流特征而定，对于河岸坡缓、水位较浅的情况，应尽量采用浆砌块石保护河坡或者空心方格植生带护坡形式进行保护；对于河岸坡缓且水位较深的情况应尽量采用浆砌块石重力式挡土墙或铅丝石笼、竹笼装石形式进行堤岸保护；对于所经过水域的坡岸较为复杂的情况则应考虑同时复合使用重力式挡土墙与护坡相结合的堤岸保护模式。
（3）河流岸坡护坡、挡土墙的基础埋深一般不小于管线穿越岸坡处局部最大冲刷深度以lm，两岸的防护宽度不小于管沟开挖最大松动带宽度两侧各25m 。
（4）长输管道穿越小型河流沟渠的水工保护需使用20年一遇洪水位的设计标准。靖边至西安长输管道途径河流多属于河岸坡缓、水位较浅，但遇暴雨后山洪汇集河道便会水位迅速猛增，根据近年治理经验宜采用钢筋混泥土滚水坝后消力池以保护管道，并结合水泥搅拌状巩固堤岸，钢筋混凝土护坡模式[3]。
3.4谷沟类地形管道的水工保护
对于谷沟类地段，多数属于坡度平缓开阔的良好工程地质条件。但在谷沟中也存在较多的弯折现象，因此天然气管道在此地段也会存在穿越河流的情况，必须考虑在汛期之内管道必然面临因洪水对堤岸坡地的冲洗侵蚀而导致的管道风险。具体可以通过对有河流经过的谷沟进行事先水文调查并研究，在水工保护设计方面主要通过对谷沟堤岸的防治，在施工时使用砌石护岸、锚杆加固和混凝土灌浆等方式完成水工保护。
3.5黄土源类地形管道的水工保护
根据黄土源的特性及水工保护的部分经验，对此类黄土源地貌应采取以下处理措施:
（1）设置挡水土埂、截排水沟、采用灰土砌筑淤土坝、经夯实处理的黄土、灰土或者阻水墙等方式进行针对湿陷性的治理。亦可进行管线深埋，通过将管线埋入地表处相对稳定的隔水层，便可以有效地缓解地表径流的冲刷。
（2）对于坡高在40m～80m之间、坡度在45℃以上的高地，则必须要结合具体地形、地貌和地质条件，通过使用削平降坡等措施，减少其坡度小于300可以有效地保持高坡的稳定，在一定程度上可以有效降低崩滑灾害的发生。
4 结语
长输管道在经过地段的地形、地貌、地质结构一般较为复杂，所以选线时，管线应尽量走山脊或平坦地区，交通方便之处，避开易遭水害地段；必须采用水工保护措施的管段，是由一项水工保护措施单独使用还是由几项水工保护措施组合使用，需根据具体条件决定。同时水工保护是一项长期的工作，需要从思想上高度重视，施工上严格要求，质量上严格把关，同时要作好巡查工作，做到汛前预防，汛期观察，了解水情，汛后及时检查，发现问题及时补防。

参考文献
[1]张红星，李林. 水工保护在长输管道建设中的应用[J].化学工程与装备.2010，20（8）：116-117.
[2] 苏培东，罗倩，姚安林，蒋宏业，汪世亮. 西气东输管道沿线地质灾害特征研究[J]. 地质灾害与环境保护，2009，(02) .
[3] 冯伟. 黄土塬地区管道水工保护存在的问题与治理措施[J]. 产业与科技论坛，2009，(02) .

致谢
虽然只有短短几个小时的接触，但蒋老师严谨的治学态度、锐意创新的科学研究精神，谦虚勤奋的求学风格，使我深受教诲，谨在此向辛勤培养、教育和关心学生的蒋老师致以崇高的敬意和衷心的感谢。最后，感谢给予我支持和帮助的所有老师、同学和朋友们。