摘 要：本文介绍了哈尔滨-依兰（简称哈-依）长输燃气管道的水工保护的重要性，及在亚粘土、轻亚粘土地区穿越管护岸工程和护底工程水工保护等措施。
关键词：长输管道；水工保护；护岸；护底
1 概述
哈-依长输燃气管道，位于黑龙江东部张广才岭北部低山丘陵和松辽平原东部，管道全长247km，其中DN700mm的管道58km、DN600mm管道189km。管道穿越林区67km，穿越石方段50km，穿越大小河流97条，其中大中型河流4条。管道设计压力2.16MPa，于1993年建成投产。该管道处于低山丘陵区，地形具有较大的汇水面积，大量雨水在短时间内集中排泄而下，形成较大的冲刷。管道埋设地区属亚粘土、轻亚粘土，土壤疏松，孔隙率较大，施工开挖扰动后易形成水土流失，河道摆动幅度大，使管道裸露而遭受冻胀、冲击、破坏。投产以来，经历1994年、1998年特大洪水袭击，多次发生蚂蚁河、阿什河漂管等重大险情。因此，河床下切、河岸崩塌后退已成为管道安全的重要障碍，哈-依长输燃气管道水工保护成为管道维护管理的一项重要工作。
2 水工保护措施
从管道的水工安全来看，穿越工程显然有两方面的问题。当河床持续冲刷下降时，原来埋设在河床下面的管道有可能裸露悬空，水流冲刷导致管道防腐层破坏或管道断裂；再就是河岸的侵蚀后退使管道爬伸段裸露破坏。对于前一种情况，穿越管道的水工保护措施就是防止河床的持续冲刷，当这种冲刷不能限制时，采用一定的工程措施固定管道使其免遭破坏；对于后一种情况，则需要保护河岸，避免持续后退导致管道外露进而威胁管道安全。下面根据对哈-依长输燃气管道近年的维护管理情况，介绍几种水工保护措施。
2.1 护岸工程
护岸工程是针对河岸的横向摆动而言的，主要防护穿河管道或临近河岸的地下管道安全。
抛石护岸。通过抛石加大河岸物质的抗冲性以维持河岸的稳定，保护长输管道安全。河道横断面上的抛石范围，上端应自枯水位水边开始向河中抛护，下端则根据河床地形而定，对于深泓逼岸的河段，下端应达深泓，对于深泓离岸较远的河段，则可抛至河底坡度1:2~1:4处。块石的尺寸应根据河水的最大流速来确定，以不能冲刷移动为宜。抛石厚度以保证块石层下的河床砂砾不被掏刷为准，一般为块石直径的两倍即可，在水深流急的部位，抛石厚度可增大为块石直径的3~4倍。整个岸坡抛石厚度，可将岸坡分为上、中、下三段，各段抛石厚度分别为2d，2.0d~2.5d，2.5d~ 4.0d，d在块石平均直径。
砌石护岸。对于枯水位以上的护岸工程可采用干砌块石或浆砌块石护岸。干砌块石护岸在水流冲刷作用下，易发生块石下面的土粒和砂砾被掏刷而使块石下塌破坏护岸，因此要特别注意石料大小的搭配和砌石坡度的选择。根据长输管道的维护情况，建议采用由底层至面层分砌铺的方法，即：无纺布（土工布）底层、砂砾石中层、单层块石面层，以防止水流掏刷。护岸坡度取1:3为宜，单层块石面层厚度以0.25~0.30m为宜，护岸顶部封顶锁口。
丁坝护岸。丁坝由坝头、坝身和坝根组成，整个工程在平面上与河岸相接形成丁字形护岸，通过局部水流控制，防止河岸后退。实际工作中，由多个丁坝组成的丁坝群护岸效果较为理想。坝长一般为10~150m，坝间距不超过坝长的10倍，一般为6~8倍，坝顶宽2~3m，坝头坡度为1:2，坝的上下游侧坡为1:1.5~1:2，坝顶纵坡为1/20~1/30，坝身一般为下挑。丁坝护岸是通过改变水流原来的流动方向、减弱水流对原河岸的冲刷来实现护岸目的。因此，需要考虑好丁坝的长度、高度和迎流角度，以防止护了一岸又破坏了另一岸的情况发生（见图1）。
混凝土连没板护岸。将预制混凝土板采用套挂式结构或铰接式结构连锁组装，铺装于处理过边坡的河岸，作为护岸使用，以保护长输管道。因其相临板块之间具有一定的调整弹性，对于北方亚粘土、轻亚粘土等土质疏松且水土流失强的河岸具有较好的防护效果。
2.2 护底工程
护底工程是防止河床刷下切导致管道外露受损的措施，是在河床演变调整，原来深埋于地下的管道发生裸露或者悬空的情况下，为避免管道遭受冲击破坏而采取的固管措施。
管桩与套管保护。当长输管道已暴露或埋深较浅时，宜采用加套管防止管防止管道被冲刷的保护与每隔一定距离打管桩（钢板桩）对长输管道进行加固保护的组合方式实现管道保护。打管桩固管对于基岩河床有较好的固管效果，对于冲刷性较大的河床效果较差，冲刷严重的河床则不宜采用。
石笼固管。在河床冲刷较大的河流中，如不能将管道埋设在冲刷深度以下，可采用石笼固管的方式防止管道受冲刷。常用石笼一般宽1.0m，高0.5~1.0m，长2~6m，圆形石笼一般直径0.6~1.0m，长2~6m。根据经验，采用石笼抛石固管存在二方面问题：①施工时对管道外防腐层易产生破坏及对管道安全运行有影响；②上游块石被水冲刷后将对管道有冲击，并且散落的块石对后期管线的维护管理有很大影响。因此，采用石笼固管时，石笼不宜设在管道上游，最好设于管道下游。当洪水冲毁石笼时不与管道直接发生联系，有利于施工和管道防护的后续处理。另外，河床横断面沿管道走向采用石笼固管时，要考虑河床断面上工程的连续性，避免在石笼的两端形成新的冲刷，破坏石笼的保护作用，引起后续整治工作的困难。为保证采用石笼固管措施的效果，要充分考虑洪水的冲击力和下游河道的下切速度，石笼下游要分级高速好水的落差，考虑好消能措施。
2.3 河道裁弯取直
北方地区的亚粘、轻亚粘土具有土质疏松、孔隙率大的特点，造成河岸演变速度快、摆动幅度大，易形成畸形河弯，使河道逼近平行的燃气管道或使河道偏离原管道穿越位置造成露管，这时可采用裁弯取直的方法以保护长输管道。通过工程措施开挖新河道，使过度弯曲的老河道淤废，新河道发育形成比较顺畅的河道，使河道远离输气管线或使河道相对稳定地保持在原穿越位置，达到保护长输管道的目的。
结语
长输燃气管道经过地段的地形、地貌、地质结构较为复杂，并且由于长输管道敷设的复杂性，长输管道的水工保护措施，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。为确保长输燃气管道的安全运行，水工保护是一项长期的、艰巨的、综合的保护治理措施。
作者简介：李培民（1969-），男，黑龙江宾县人，助理工程师，大专，从事燃气长输管道工程的运行管理工作。