输煤管道设计中水工保护技术的探析

输煤管道设计中水工保护技术的探析

薛路

陕西神渭煤炭管道运输有限责任公司

摘要：随着我国输煤管道技术运用不断的成熟，管道保护问题也成为了关注的重点。长输管道保护不仅局限于对管道进行巡线，管道的水工保护也是管道保护不可缺少的部分。水害问题引起的土壤结构改变、水土流失问题直接影响管道的安全运行。所以按照长输管道的埋地环境对管道进行水工保护是一项重要措施。

关键词：输煤管道设计；水工保护技术；策略

1输煤管道受到的危害类型分析与设计原则

1.1山区地势危害

山区地形复杂，经常会出现水毁、泥石流、崩塌等突发性灾害。这种类型的土质结构缺少安全保障，因此，在设计时应根据实际地形、地貌和地质环境，对其进行个性化和科学化的规划和处理。在坡度较缓的地区，通常选用格构式护坡，也称为“水泥边框”，是一种专业而安全的坡面稳固措施；在坡度较大的地区，自重型挡墙更适宜于使用。如果是斜坡比较陡峭，那么在设计的时候，要考虑到不能对山体造成破坏，所以要将管道布置在稳定的边坡或坡脚上，并在管道的两边或地势较高的一侧布置截水沟。

1.2宾格石笼

宾格石笼网一般布置在下游挡水墙后，防止由于水流冲刷后水土流失导致的下挡墙失稳，主要起到保护下挡墙的作用。一般采用低碳镀锌铁丝网缠绕绞合成六边形网格，内置内径为150～300mm的块石或卵石。石笼尺寸可根据现场情况做成异形石笼，保证保护面铺满石笼。

1.3河道地段的危害

由于河道的下陷，可能造成河道的不稳定，造成河道的容沙化，增大了河道的容水量，同时也可能在沟道底部形成一条深深的沟槽，造成管线的垮塌。在河流的拐弯处，由于受到横向冲刷和侵蚀等因素的影响，往往会导致河岸崩塌，导致岸坡不稳定，从而导致河床发生变化。横向腐蚀将导致河岸边坡失稳，对敷设管线的安全性构成威胁。河床下陷、河岸横向侵蚀和强降雨导致的流速加快等因素都会导致敷设管线悬跨、漂移。

2.1抛石护岸

采用抛石法，可增加大河岸材料的抗水侵蚀性，达到保持河岸稳定，保障输煤管线安全运行的目的。抛石的范围，其上端在枯水期水平线处起，将护城河内的护城河抛入，而下端则视河床地貌而定，其目的是为了避免河水对河岸下段的冲刷，造成河岸上段的崩塌。块石的大小和质量，要根据洪水期间的最大流速来决定，并且要保证块石不会被冲刷和漂移。在保证底面沙粒不被冲刷的前提下，在水流较快的地区，应该采用较厚的抛石。为了避免大块岩石崩塌，抛石应该遵循自上而下逐渐加厚的原则。

2.2生态措施

生态型措施主要是通过水生植物对坡面起到加固和防护作用。主要包括：（1）草本植物的种植。植草方案通常适用于岸坡稳定性好、边坡易受降雨侵蚀、有适宜植草生长的土壤边坡。(2)种植条幅的设置。该设计是一种综合性的防护和绿化措施，其要领是以孔隙率为70%~99.5%的三维植被网为基体，在基体上铺设植物被、培育料、保水剂、肥料等，采用针刺法、喷胶法等方法，形成多种绿化植生带。(3)“生态袋”计划。它主要由生态袋、封口线和联结扣组成，具有较好的弹性，对基础负重要求较低，一般不需要进行基础处理，适用于土壤复杂地区。

2.3混凝土板护岸

若输煤管线设在水塘、湖、水塘等静水区域，则可采用混凝土面板作为防波堤，以达到防波堤和防渗水效果。可以采用预制混凝土块铺筑，也可以采用现场浇注混凝土楼面。在管线处于动态水域的情况下，可依据实际水文情况，采用混凝土板式护岸，并将丁坝延伸入河道，利用局部控流措施，阻止管线的退缩。丁坝是一种建筑物，它垂直或倾斜地向河岸伸出，其整体结构在平面上与堤岸相连，构成一个"T"形。实践证明，将多个丁坝组合在一起，形成丁坝群，对堤防起到良好的防护作用。丁坝护岸的基本原理，就是改变原河道的水流流向，削弱原河道的冲刷，起到护岸的作用。为此，应充分考虑丁坝的长度、高度、迎流角等对坝体稳定性的影响，以防止“护一”而“毁二”的发生。

2.4石笼固管

在选择水流冲刷较大的河床中敷设输煤管道的时候，如果不能将输煤管道埋设在冲刷深度之下，那么河床在水流的影响下容易出现冲沟、露管等问题隐患，可以使用石笼固管的保护方式，避免输煤管道被水流冲刷。石笼结构的笼体尺寸和材质应该与所处环境中输煤管道水工保护的需要相适应，石笼内填充物应该选择浸水不瓦解、不易风化的毛石或卵石，并且填充物的块径应该比笼网的孔径要大，并让填充物的棱角尽量多地露出网孔。在石笼的安装和施工中，必须使其搭设稳定，连接紧密，确保其整体功能。在使用石笼固管保护施工时，还应注意对输煤管道外防腐层的保护，避免发生破坏，影响到管道的安全运行。在输煤管中，石笼不应安装在河流的上游，而应安装在河流的下游，这样才能避免在河流的冲刷下，对输煤管造成冲击。在汛期，水流增大，或发生洪水冲毁了石笼结构，在填充石块掉落的时候，这些情况都不会与输煤管道有直接的联系，这对于后期对输煤管道的施工维修和管道防护的后续处理都是有利的。在沿河流径向布置输煤管线时，要注意石笼构筑物的连贯性，防止石笼构筑物之间产生新的冲刷，破坏石笼构筑物的防护功能。为了确保石笼固管的防护效果，在设计中必须充分考虑到洪峰对石笼固管的影响，并采取相应的消能措施。

2.5排、堵、阻等综合措施

（1）“排”。铺设挡水土埂、阻排水沟等，将水流引到管道辐射范围之外。（2）“塞”。利用灰土浇筑土坝，堵塞黄土蝶形洼地、盲沟的出水口。（3）“填”。提高黄土及灰土的夯实力度，一般适应于填塞规模大的黄土洞穴（塌陷风险大）的地区；（4）“阻”。在管道遭到水冲力的上游区域，增设阻水墙、鱼鳞坑等，引导雨水往地下渗流。（5）管线深埋。把管道深埋在一个比较稳固的隔水层中，以弱化地表径流造成的冲击。

2.6钢筋混凝土配重

配筋混凝土水工防护模式是一种比较稳定的防护结构，通常用于造价高、对防护要求高的大型煤炭输送管线。目前，混凝土配重块普遍采用预制的方法，在从预制场到施工现场的运输过程中，其质量容易受到影响，严重时会产生开裂、破损等现象。为此，必须在施工之前，对其外形及整体质量进行全面的检测，以保证今后输煤线的安全运行。在输煤管防腐时，要充分考虑到混凝土配重块的硬性构造对其防腐性能的影响，在输煤管中，通常使用胶布缠绕间隔的方法，胶布的长度不能超过混凝土配重块的覆盖范围。在吊装和压下混凝土配重块的施工过程中，要特别重视对输煤管防腐涂层的防护，压下过程要平稳缓慢。在不连续的情况下，混凝土配重块间的间隔要依据河道的水文地质条件来确定。如果间隔太大，不仅不能起到稳固固管的效果，还可能引起管道露管、漂管等事故；如果间隔太小，还可能因为河床基础的承载力等原因而产生沉降、变形，严重时甚至会被压垮，从而威胁到管道的安全。

3结论

对于长输管道的水工保护而言，选用合适的比选择造价高的更为合理。在了解现场实际地形情况、管道走向、管道埋深进行实地考察后，因地制宜地选择合适的水工保护方案，做到安全、环保、经济、耐用。

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