1. 管道穿越河流可能產生的災害及其防治方法
7.5.1管線穿越河流在施工設計階段應注意的問題
穿越工程是長距離管線埋設的一個重要環節，其質量的好壞，直接影響到長輸管線的安全運營。穿越工程的設計、施工和維護涉及到水文、地質、水利、施工場地等多方面的因素。因此，在管道埋設前需調查收集河道的一些基本資料：
（1）穿越河段河流的地貌形態，成因類型，河道演變情況，河床沖淤規律。
（2）河道水流特徵及洪水淹沒情況。包括多年最高洪水位，枯水位，常年水位及其相應水位之流速，流量，水面寬度，水力坡降，流速分布規律，流向等。
（3）河床的基本地質構造，岩性特徵，土壤性質（粒徑的差異），分布規律及抗沖刷能力。
（4）影響管道安全的有關物理現象，如河流的封凍期，解凍期，解凍流冰期，冰層厚度，水的腐蝕性能及容量。
（5）施工場地條件情況（河漫灘地形成地質情況）。
水下穿（跨）越工程應依管線的重要程度，穿越長度，施工的難易程度及穿（跨）越河流的特徵，河床地質條件等，劃分成不同等級，分別提出不同的設計要求。根據我國的設計和施工的經驗，初步定的等級劃分標准如表7-1所示。它是河流特徵的主要依據，並結合管徑大小制定的。
表7-1 穿越工程等級
根據上述穿越工程的等級，在設計建築穿越管線時要求考慮穿越工程的設計洪水標注，應根據工程等級按表7-2採用。
表7-2 設計洪水標准
若無水文資料，可根據調查洪水推算或經驗公式推算。
7.5.2管道穿越河流穿越點的選擇
穿越工程的最佳方案首先決定於穿越點的位置選擇是否合理。國內外實踐表明，選擇點不合理常導致穿越管道處理困難，耗資巨大，以致管道損壞斷裂。因此，穿越工程設計，選點是關鍵。穿越點的選擇涉及到河流的特徵、水文的地質狀況，施工條件及技術和其他水工構築的影響等多種因素。長輸油、氣管道無論是穿越或是跨越都應以垂直河流方向為主，萬不得已，不採用斜交河流方向穿越。斜交河流方向穿越不僅增加了穿越段的長度，而且也增加了水工保護的難度和工程量。較優的穿越位置一般符合下列條件：
（1）符合線路的走向要求，對於中小型穿越，施工容易，在整個管線埋設工程所佔的投資比重較小，穿越點的位置應服從線路的總走向。對於大型穿越工程，受客觀地形、地質、交通、施工等多方面的影響，技術條件復雜，投資較高，穿越點的位置不能隨意移動，線路走向應在局部服從穿越要求。
（2）河段自然邊界條件基礎固定，主槽較穩定，河道順直。由經驗可知，河道順直段一般處於上下兩彎道之間，這種河段流路單一，兩岸發育不同程度的邊灘，水流較為平順，水流側向侵蝕作用較弱。彎道、分汊等河段水流作用復雜，沖淤幅度大，不宜作為穿越點。
（3）河床的斷面較規則，以單一對稱的「U」字形河床為宜。
常見的河床斷面形式有以下幾種：
a.兩岸對稱的「U」字形；
b.兩岸不對稱的河床；
c.具有分流的復式河床；
d.復式「W」字河床。
各種河床的橫斷面形式如圖7-21所示。
單一對稱的「U」形河床，水流動力軸線擺動小，水位變化對水流結構的影響較小，沖淤變化規律性強，變幅小，易作為管道穿越點，但在平原沖積性河流中，這種河床斷面形態比較少見，天然情況多為不對稱河床或復式河床。
復式分汊河床，漲水時水流漫過江心灘深度加大，自河槽和付流來的兩個環流，在江心灘頂部匯合，造成江心灘頂部淤積，而主漕或付流產生沖刷。在落水時，兩股環流向江心灘分離，又造成江心灘兩側邊坡的沖刷，因此造成整個河床受沖刷（圖7-22）。
兩岸不對稱河床，一般一岸沖刷，一岸淤積，但沖淤不斷變化，深泓線位移幅度大，施工困難。「W」形河應一般是出現在江心灘頭處，迎著水流容易受頂沖不斷崩塌、後退。上述幾種橫斷面在選擇穿越點必須予以具體分析，並採取措施，防止管道損壞。
（4）從河床的縱斷面看，管道穿越部位以定在逆坡段上較好。
在實際河床中，凡底沙運動達到一定規模的處所，河床表面便形成波狀起伏。波峰處水流速度最大，波谷處流速最小，沙波逆坡面由於受漩渦的阻擋作用，坡度較陡。迎坡坡度較平緩，水流較平緩穩定，沖淤變化小。而在背水面，由於波谷處出現漩渦，速度可能變為負值，反而將泥沙向上游輸送，使背水面的坡度逐漸達到並超過泥沙的休止角，從而產生滑坡（圖7-23），管線設置在迎水的逆坡段較好。
圖7-21 河床橫斷面示意圖
圖7-22 漲落水時不同環流形態
圖7-23 沙坡運動
（5）管道的穿越點宜定在施工容易，兩岸具有較寬闊的施工場地的河段。
（6）兩岸穩定，無滑坡、崩塌等災害，並基岩出露，或基岩埋深不大（2m左右），或穩定的原始密實土層，便於水工保護。
（7）急流、沙灘、深槽、橋樑上下游100m，船舶拋錨地段均不得作為穿越的位置。
（8）當深切溝河兩岸坡度＞60°，高度大於50m，寬度100m以內，輸油氣管道不宜採用穿越通過，而應選用跨越通過。輸油、氣管道跨越深切溝河兩岸必須有工程地質性能優良的基岩，按鐵路、公路的建設條件要求，選定跨越位置。
7.5.3管道穿越河流可能產生的災害及其工程防護措施
穿河（或臨河）管道埋設完成並投入使用後，由於原來設計方面河床演變的長期侵蝕下切、河岸擺動等種種原因，使原處於河床或地面之下的管道有逐漸暴露的趨勢或者已經暴露，如河床的橫向變形（頂沖、側蝕）就往往對管線造成很大的威脅。這時就需要考慮採取必要的工程防護措施，維護管道的安全運營。這種工程防護措施有兩種，一是河道治理，通過工程措施控制河道的發展，改變河床沖刷的不利局面；二是直接保護管道，免遭水流直接沖刷而導致管線破壞。
一條長距離的輸油（氣）管道有可能穿越不同地形地物構成地段，一般來說不同的工程保護措施針對不同的河道穿越情況，現有管線工程保護措施的野外調查中發現有這樣一種傾向，一個管理部門長期使用某一種工程保護措施治理災害，則在相應管線上，不管河道地形情況如何，一律採用同樣的或類似的工程。實際上，任何一種工程措施都不是萬能的，一般都要求有較強的針對性。應當注意工程保護措施方案選擇、工程設計還必須考慮河道具體條件差別。
根據管道與河道的位置關系，管線工程措施可以分為護岸工程和護管工程。所謂的護岸工程是指保護岸坡不被沖刷後退而影響管線安全的工程措施。一般來說河道總是在平面上存在擺動，只是根據河道的穩定性差異其擺幅和規模大小不一而已，穿河管道兩端為了節省工程和施工方便，一般都採用彈性敷設自然彎曲抬升，因此，河道兩岸陸地上的管道埋設高程一般都要遠高於河槽內的管道埋設高程，且離開中心越遠，則管道埋設高程越高（相對於河槽而言）。一旦河岸發生擺動，河槽移位，原管線彈性輻射爬升段就會暴露於新的河槽內，形成工程保護出險，為了防止河岸擺動，通過護岸工程達到固定河岸防止沖刷位移的目的。對於管線與河岸處於同一方向，當河岸不斷沖刷後退，原埋設管道的位置逐漸變成新的河槽位置，導致管道外露（圖7-24）。而護管工程則是根據河道中沖刷情況對河道管道進行直接防護措施，一般來說，護管措施大多用在控制河道的垂直沖刷（即侵蝕基準面），而護岸工程則大多在控制河道的橫向擺動所造成的安全問題。
圖7-24 河道橫向擺動引起的管道安全問題
7.5.3.1護岸工程
護岸工程是針對河岸的橫向擺動而言的，主要防護穿河管道或臨近河岸的地下埋管安全。如圖7-25所示，護岸工程不僅用於防止河岸擺動對穿河管道的危害，而且對平行於河岸但由於離河岸較近而產生管線暴露隱患的情況也可適用。
圖7-25 管道埋設與河道護岸的關系
護岸工程作為河道治理的重要措施之一，在水利水電工程建設中被廣泛採用，在世界治河史上已有很長的歷史，其形式多樣，常見的有以點為重點的丁壩、以線為重點的順壩、以面為重點的鋪蓋護岸等，概括起來可分為3類：
（1）平順護岸，採用一定的抗沖材料直接覆蓋在河岸上，阻止水流對河岸的直接沖刷；
（2）丁壩護岸，仍然採用一定的抗沖材料，在需要保護的河岸上游修建自河岸向水流以凸出的丁字形壩體型，將水流挑離河岸，達到保護河岸的目的；
（3）上述兩種方式的綜合工程。
7.5.3.2護岸形式
1）拋石護岸
拋石護岸具有就地取材，施工簡易以及可以分期施工逐年加固等特點，被廣泛用於河道整治工程中。拋石的方法在護岸河護底兩個方面都可以運用，通過拋石加大河床或河岸物質的抗沖刷能力，對於護底來說，防止河床進一步下切；對於護岸來說，防止河岸進一步橫向擺動和河岸坡腳進一步沖刷。大量工程實踐表明，拋石護岸工程發揮作用的關鍵在於維護河岸或河床的穩定，那麼首先就要求拋石的自身穩定。為了達到這一點，拋石工程中有幾點需要注意：拋石的范圍，拋石層的厚度，拋石量，拋石尺寸，拋石的位置等。
2）砌石護岸
在管道穿越河道工程中，枯水位以上的護岸工程採用於砌塊石或漿砌塊石護坡。此護岸工程需注意護坡工程的基礎因位於最大沖刷深以下1m的基岩上，防止由於護坡工程基礎被水流掏蝕破壞，塊石護體直接積壓在穿河管道上，造成額外的負荷。
3）丁壩護岸
丁壩由壩頭、壩身河壩根組成，一般壩根與河岸相接，壩頭伸向河槽，壩頭與壩身之間的主體部分為壩身，整個工程在平面上與河岸相接形成丁字形的護岸工程。其護岸機理為通過局部水流控制，防止水流集中作用於河岸的某一局部位置，導致河岸急劇後退，威脅管線安全，達到防止管線外露的目的。
工程設計和施工中應注意兩點：一是工程本身的穩定性；二是控制水流的程度。
4）混凝土連鎖板護岸
混凝土連鎖板是一種近年提出的新型護岸形式，它具有結構簡單，施工靈活方便，河岸土質適應性強等特點，預制結構混凝土板連組裝，相臨板塊之間具有一定的調整彈性，對於我國北方一些土質松軟，水土流失強的河岸值得推廣。
在施工中混凝土連鎖板的連接形式有多種結構，目前採用較多的主要有套掛式結構、鉸接式結構幾種。套掛式結構的基本形式為正方形板塊，兩側對稱布置連鎖掛鉤，體內預留連鎖套孔，在實際運用中，兩塊以上的板塊掛鉤與套的組合形成連鎖的護面板；鉸接式結構由全對稱形主板塊和鉸軸組成。
7.5.3.3護底工程
護底工程方式針對河床的垂直沖刷導致管線外露的工程措施，防護措施主要有拋石、樁管、固床壩等，這些方法各有優缺點，在實際應用中應視具體情況區別採用。
圖7-26 固床壩控制河床侵蝕基準面示意圖
從加固機理來說拋石和固床壩（圖7-26）都是穩定和提高現有的河床侵蝕的基準面來達到保護管道不被流水沖刷而暴露在外；樁管是採用套管與每隔一定距離打管樁加固管道（圖7-27）。
圖7-27 穩樁固管示意圖
7.5.4管道穿越河流產生的地質災害的防護措施
以下具體地就管道穿越河流可能產生的地質災害進行討論。
（1）位於凹岸，再加上河道狹窄，在雨季河流洪水爆發時，河流頂沖，在河道拐彎處，容易造成保護管道的河堤被水流沖毀，形成露管，對管道的安全造成危害（圖7-28）。
對於管道沿河岸鋪設的，在管道通過凹處，存在河流沖刷的地方所產生的災害，其防治對策為：
圖7-28 管道從河道凹岸通過示意圖
圖7-29 管道從河道凹岸通過擋水牆防治方案布置示意圖
在河岸凹處建擋水牆以防止河水的側蝕，以確保管道的安全。修建擋水牆時應注意擋水牆的基礎至少應位於最大沖刷深度以下1m 處，確保擋水牆的基礎不被掏蝕（圖7-29）。抗水擋牆應緊貼斜坡，基礎嵌入堅硬岩石0.5m 內。若基岩埋藏太深，基礎應深入河床侵蝕基準面以下1m以上。否則擋水牆的穩定性得不到保證。若山體邊坡發育坡的基本特徵已基本形成，則擋水牆的設計標准要提高，按抗滑擋牆的標准進行設計。擋水牆的結構尺寸在設計時要考慮河流的流速、水位等因素。
防止頂沖的另外一個工程措施為採用丁壩工程保護管道。丁壩的作用是改變河流的流向，使管道所處的邊坡前緣避免遭河水頂沖。其辦法是在遭河水頂沖的上游側適當位置修建丁壩（圖7-30）。
丁壩與河流流向的夾角不得小於120°。丁壩的一端與斜坡基岩相接。若無基岩出露，應伸進岸坡內2m以上。並在壩肩兩側（上、下游）5～10m范圍內做擋水保護坡牆。丁壩的基礎應深入河床侵蝕基準面以下1m左右。丁壩的另一端向河成30°傾覆。有利壩的安全穩定。丁壩的結構尺寸在設計時要考慮河流的流速、水位等因素。
（2）在管道穿越河流部分，要防止防護工程下游側形成跌水（圖7-31），由於跌水的作用，不斷掏蝕已有防護工程的基礎，防護工程的損壞就直接導致管道暴露在河道中，直接承受河水的沖刷和由河水搬運的石塊撞擊，為今後的正常運營埋下了隱患。
圖7-30 管道從河道凹岸通過丁壩防治方案布置示意圖
圖7-31 管道穿越河流時出現跌水池示意圖
對於管道穿越河流防護工程下游形成跌水的防治對策（圖7-32）：
圖7-32 下游跌水防治對策布置示意圖
（1）在管道上游側建固床壩，壩體頂面高度略高於河床底，控制河床侵蝕基準面。
（2）在管道下游側建滾水固床壩，防止水流對管道上部防護層的淘蝕，形成跌水池。
固床壩的修建注意事項：壩間距不可太近，一般控制在10m左右比較適中，固床壩的高度以略微高出河床為准。防護工程最好不要超過現在的侵蝕基準面，防止形成由於防護工程高於侵蝕基準面而產生的災害。固床壩的結構尺寸在設計時要考慮河流的流速、水位等因素。
（3）對於河道比降較大的河流，由於河道比降較大，因此管道在橫穿河流時，受到河流和沙石的沖刷時，作用力也相應較大。雖然管道上面已經用了相應的防護措施，但是由於河流的沖刷、對防護工程基礎的掏蝕，原有的管道防護工程將有可能受到損壞，這將給管道造成極大的安全隱患。
對於河道比降較大的河流，在管道通過段上、下游沿河道多修建幾道固床過水壩，來降低河水在管道通過段的能量，控制河床的侵蝕基準面（圖7-33）。
圖7-33 管道穿越大比降河道防治對策布置示意圖
（4）對於用懸索方式通過河流的，應當注意對懸索橋墩的保護，注意對橋墩周圍的水工措施的完善。在懸索跨越橋墩下部，由於施工的擾動和對周邊植被的破壞，如若橋墩的周圍未作排水措施或水工保護措施不善，在降雨量較大的時候地表水不能很快的排到河谷中，降雨在地表形成徑流，地表徑流在懸索橋墩周圍形成的沖蝕溝對橋墩的基礎有掏蝕作用，如若不及時進行處理，任由地表徑流對基礎的掏蝕，長久將危及橋墩的穩定，進而給投入運營中的管理道埋下安全隱患；地表徑流沿管溝流入懸索橋墩下部，引起斜坡表層粘土、粉土層被沖蝕，形成沖溝，在沖溝兩側發生小型坍滑。另外，地表徑流還對索跨兩邊山坡上的管溝也有沖蝕作用，容易造成露管，危及管道的安全。
對於用懸索方式通過河流的，防止橋墩周圍的水土流失的防止對策：
（1）在管道進入河谷的斜坡地段建截水牆。
（2）在懸索橋的橋墩外圍建截水溝。
（3）在橋墩已形成的沖溝處建擋牆，防止沖溝擴大，影響橋墩基礎。
（4）已形成的沖溝處應及時回填，恢復植被。
2. 燃氣管道安全知識中的穿越對穿越是什麼意思求解
燃氣管道安裝的要求
1)高壓和中壓A燃氣管道，應採用鋼管；中壓B和低壓燃氣管道，宜採用鋼管或機械介面鑄鐵管。中、低壓地下燃氣管道採用聚乙稀管材時，應符合有關標準的規定。
2)地下燃氣管道不得從建築物和大型構築物的下面穿越。
地下燃氣管道與建築物，構築物基礎或相鄰管道之間的水平和垂直凈距，不應小於有關規定。
3)地下燃氣管道埋設的最小覆土厚度(路面至管頂)應符合下列要求：
埋設在車行道下時，不得小於0．9m；埋設在非車行道下時，不得小於0．6m；埋設在庭院時，不得小於0．3m；埋設在水田下時，不得小於0．8m(當採取行之有效的防護措施後，上述規定均可適當降低)。
4)地下燃氣管道不得在堆積易燃、易爆材料和具有腐蝕性液體的場地下面穿越，並不宜與其他管道或電纜同溝敷設。當需要同溝敷設時，必須採取防護措施。
5)地下燃氣管道穿過排水管、熱力管溝、聯合地溝、隧道及其他各種用途溝槽時，應將燃氣管道敷設於套管內。套管伸出構築物外壁不應小於表1K417011—1中燃氣管道與該構築物的水平距離。套管兩端的密封材料應採用柔性的防腐、防水材料密封。
6)燃氣管道穿越鐵路、高速公路、電車軌道和城鎮主要幹道時應符合下列要求：
①穿越鐵路和高速公路的燃氣管道，其外應加套管，並提高絕緣防腐等級。
②穿越鐵路的燃氣管道的套管，應符合下列要求：
● 套管埋設的深度：鐵路軌道至套管頂不應小於1．20m，並應符合鐵路管理部門的要求；
● 套管宜採用鋼管或鋼筋混凝土管；
● 套管內徑應比燃氣管道外徑大100mm以上；
● 套管兩端與燃氣管的間隙應採用柔性的防腐、防水材料密封，其一端應裝設檢漏管；
● 套管端部距路堤坡角外距離不應小於2．Om。
③燃氣管道穿越電車軌道和城鎮主要幹道時宜敷設在套管或地溝內；穿越高速公路的燃氣管道的套管、穿越電車和城鎮主要幹道的燃氣管道的套管或地溝，應符合下列要求：
● 套管內徑應比燃氣管道外徑大100mm以上，套管或地溝兩端應密封，在重要地段的套管或地溝端部宜安裝檢漏管；
● 套管端部距電車道邊軌不應小於2．Om；距道路邊緣不應小於1．Om。
● 燃氣管道宜垂直穿越鐵路、高速公路、電車軌道和城鎮主要幹道。
7)燃氣管道通過河流時，可採用穿越河底或採用管橋跨越的形式。當條件許可也可利用道路橋梁跨越河流，並應符合下列要求：
①利用道路橋梁跨越河流的燃氣管道，其管道的輸送壓力不應大於0．4MPa；
②當燃氣管道隨橋梁敷設或採用管橋跨越河流時，必須採取安全防護措施；
③燃氣管道隨橋梁敷設，宜採取如下安全防護措施：
● 敷設於橋樑上的燃氣管道應採用加厚的無縫鋼管或焊接鋼管，盡量減少焊縫，對焊縫進行100％無損探傷；
● 跨越通航河流的燃氣管道管底標高，應符合通航凈空的要求，管架外側應設置護樁；
● 在確定管道位置時，應與隨橋敷設的其他可燃的管道保持一定間距；
● 管道應設置必要的補償和減震措施；
● 過河架空的燃氣管道向下彎曲時，向下彎曲部分與水平管夾角宜採用450形式；
● 對管道應做較高等級的防腐保護。
對於採用陰極保護的埋地鋼管與隨橋管道之間應設置絕緣裝置。
8)燃氣管道穿越河底時，應符合下列要求：
①燃氣管道宜採用鋼管；
②燃氣管道至規劃河底的覆土厚度，應根據水流沖刷條件確定，對不通航河流不應小於0．5m；對通航的河流不應小於1．Om，還應考慮疏浚和投錨深度；
③穩管措施應根據計算確定；
④在埋設燃氣管道位置的河流兩岸上、下游應設立標志；
⑤燃氣管道對接安裝引起的誤差不得大於30，否則應設置彎管，次高壓燃氣管道的彎管應考慮盲板力。
3. 求 給水管施工時下穿其他管線時的注意事項（技術要求）。
在城市排水管渠的新建及改建過程中，往往不可避免地會碰到排水管渠與先行建成的各類專業管線(道)相互交叉，並在高程上發生沖突的情況。按照現行的設計、施工規范與技術水平，目前我國的排水管渠基本是按重力流設計，完全依靠上下游的水頭差來排除雨、污水，同時實現溝道自清。
當排水管渠的設計高程與埋深一經確定後，如果在實際施工中遇到與其它專業管線交叉發生高程沖突，受工程投資與起止點標高所限，試圖通過調整排水管渠的設計埋深來消除高程沖突的可能性十分有限。因此，如何合理、規范、可行地處理此類問題，確保排水管渠的水力條件，保護地下管線不受損壞，是排水管渠工程施工中必須面對的一個較為棘手的問題。