1. 管道穿越河流可能产生的灾害及其防治方法
7.5.1管线穿越河流在施工设计阶段应注意的问题
穿越工程是长距离管线埋设的一个重要环节，其质量的好坏，直接影响到长输管线的安全运营。穿越工程的设计、施工和维护涉及到水文、地质、水利、施工场地等多方面的因素。因此，在管道埋设前需调查收集河道的一些基本资料：
（1）穿越河段河流的地貌形态，成因类型，河道演变情况，河床冲淤规律。
（2）河道水流特征及洪水淹没情况。包括多年最高洪水位，枯水位，常年水位及其相应水位之流速，流量，水面宽度，水力坡降，流速分布规律，流向等。
（3）河床的基本地质构造，岩性特征，土壤性质（粒径的差异），分布规律及抗冲刷能力。
（4）影响管道安全的有关物理现象，如河流的封冻期，解冻期，解冻流冰期，冰层厚度，水的腐蚀性能及容量。
（5）施工场地条件情况（河漫滩地形成地质情况）。
水下穿（跨）越工程应依管线的重要程度，穿越长度，施工的难易程度及穿（跨）越河流的特征，河床地质条件等，划分成不同等级，分别提出不同的设计要求。根据我国的设计和施工的经验，初步定的等级划分标准如表7-1所示。它是河流特征的主要依据，并结合管径大小制定的。
表7-1 穿越工程等级
根据上述穿越工程的等级，在设计建筑穿越管线时要求考虑穿越工程的设计洪水标注，应根据工程等级按表7-2采用。
表7-2 设计洪水标准
若无水文资料，可根据调查洪水推算或经验公式推算。
7.5.2管道穿越河流穿越点的选择
穿越工程的最佳方案首先决定于穿越点的位置选择是否合理。国内外实践表明，选择点不合理常导致穿越管道处理困难，耗资巨大，以致管道损坏断裂。因此，穿越工程设计，选点是关键。穿越点的选择涉及到河流的特征、水文的地质状况，施工条件及技术和其他水工构筑的影响等多种因素。长输油、气管道无论是穿越或是跨越都应以垂直河流方向为主，万不得已，不采用斜交河流方向穿越。斜交河流方向穿越不仅增加了穿越段的长度，而且也增加了水工保护的难度和工程量。较优的穿越位置一般符合下列条件：
（1）符合线路的走向要求，对于中小型穿越，施工容易，在整个管线埋设工程所占的投资比重较小，穿越点的位置应服从线路的总走向。对于大型穿越工程，受客观地形、地质、交通、施工等多方面的影响，技术条件复杂，投资较高，穿越点的位置不能随意移动，线路走向应在局部服从穿越要求。
（2）河段自然边界条件基础固定，主槽较稳定，河道顺直。由经验可知，河道顺直段一般处于上下两弯道之间，这种河段流路单一，两岸发育不同程度的边滩，水流较为平顺，水流侧向侵蚀作用较弱。弯道、分汊等河段水流作用复杂，冲淤幅度大，不宜作为穿越点。
（3）河床的断面较规则，以单一对称的“U”字形河床为宜。
常见的河床断面形式有以下几种：
a.两岸对称的“U”字形；
b.两岸不对称的河床；
c.具有分流的复式河床；
d.复式“W”字河床。
各种河床的横断面形式如图7-21所示。
单一对称的“U”形河床，水流动力轴线摆动小，水位变化对水流结构的影响较小，冲淤变化规律性强，变幅小，易作为管道穿越点，但在平原冲积性河流中，这种河床断面形态比较少见，天然情况多为不对称河床或复式河床。
复式分汊河床，涨水时水流漫过江心滩深度加大，自河槽和付流来的两个环流，在江心滩顶部汇合，造成江心滩顶部淤积，而主漕或付流产生冲刷。在落水时，两股环流向江心滩分离，又造成江心滩两侧边坡的冲刷，因此造成整个河床受冲刷（图7-22）。
两岸不对称河床，一般一岸冲刷，一岸淤积，但冲淤不断变化，深泓线位移幅度大，施工困难。“W”形河应一般是出现在江心滩头处，迎着水流容易受顶冲不断崩塌、后退。上述几种横断面在选择穿越点必须予以具体分析，并采取措施，防止管道损坏。
（4）从河床的纵断面看，管道穿越部位以定在逆坡段上较好。
在实际河床中，凡底沙运动达到一定规模的处所，河床表面便形成波状起伏。波峰处水流速度最大，波谷处流速最小，沙波逆坡面由于受漩涡的阻挡作用，坡度较陡。迎坡坡度较平缓，水流较平缓稳定，冲淤变化小。而在背水面，由于波谷处出现漩涡，速度可能变为负值，反而将泥沙向上游输送，使背水面的坡度逐渐达到并超过泥沙的休止角，从而产生滑坡（图7-23），管线设置在迎水的逆坡段较好。
图7-21 河床横断面示意图
图7-22 涨落水时不同环流形态
图7-23 沙坡运动
（5）管道的穿越点宜定在施工容易，两岸具有较宽阔的施工场地的河段。
（6）两岸稳定，无滑坡、崩塌等灾害，并基岩出露，或基岩埋深不大（2m左右），或稳定的原始密实土层，便于水工保护。
（7）急流、沙滩、深槽、桥梁上下游100m，船舶抛锚地段均不得作为穿越的位置。
（8）当深切沟河两岸坡度＞60°，高度大于50m，宽度100m以内，输油气管道不宜采用穿越通过，而应选用跨越通过。输油、气管道跨越深切沟河两岸必须有工程地质性能优良的基岩，按铁路、公路的建设条件要求，选定跨越位置。
7.5.3管道穿越河流可能产生的灾害及其工程防护措施
穿河（或临河）管道埋设完成并投入使用后，由于原来设计方面河床演变的长期侵蚀下切、河岸摆动等种种原因，使原处于河床或地面之下的管道有逐渐暴露的趋势或者已经暴露，如河床的横向变形（顶冲、侧蚀）就往往对管线造成很大的威胁。这时就需要考虑采取必要的工程防护措施，维护管道的安全运营。这种工程防护措施有两种，一是河道治理，通过工程措施控制河道的发展，改变河床冲刷的不利局面；二是直接保护管道，免遭水流直接冲刷而导致管线破坏。
一条长距离的输油（气）管道有可能穿越不同地形地物构成地段，一般来说不同的工程保护措施针对不同的河道穿越情况，现有管线工程保护措施的野外调查中发现有这样一种倾向，一个管理部门长期使用某一种工程保护措施治理灾害，则在相应管线上，不管河道地形情况如何，一律采用同样的或类似的工程。实际上，任何一种工程措施都不是万能的，一般都要求有较强的针对性。应当注意工程保护措施方案选择、工程设计还必须考虑河道具体条件差别。
根据管道与河道的位置关系，管线工程措施可以分为护岸工程和护管工程。所谓的护岸工程是指保护岸坡不被冲刷后退而影响管线安全的工程措施。一般来说河道总是在平面上存在摆动，只是根据河道的稳定性差异其摆幅和规模大小不一而已，穿河管道两端为了节省工程和施工方便，一般都采用弹性敷设自然弯曲抬升，因此，河道两岸陆地上的管道埋设高程一般都要远高于河槽内的管道埋设高程，且离开中心越远，则管道埋设高程越高（相对于河槽而言）。一旦河岸发生摆动，河槽移位，原管线弹性辐射爬升段就会暴露于新的河槽内，形成工程保护出险，为了防止河岸摆动，通过护岸工程达到固定河岸防止冲刷位移的目的。对于管线与河岸处于同一方向，当河岸不断冲刷后退，原埋设管道的位置逐渐变成新的河槽位置，导致管道外露（图7-24）。而护管工程则是根据河道中冲刷情况对河道管道进行直接防护措施，一般来说，护管措施大多用在控制河道的垂直冲刷（即侵蚀基准面），而护岸工程则大多在控制河道的横向摆动所造成的安全问题。
图7-24 河道横向摆动引起的管道安全问题
7.5.3.1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埋管安全。如图7-25所示，护岸工程不仅用于防止河岸摆动对穿河管道的危害，而且对平行于河岸但由于离河岸较近而产生管线暴露隐患的情况也可适用。
图7-25 管道埋设与河道护岸的关系
护岸工程作为河道治理的重要措施之一，在水利水电工程建设中被广泛采用，在世界治河史上已有很长的历史，其形式多样，常见的有以点为重点的丁坝、以线为重点的顺坝、以面为重点的铺盖护岸等，概括起来可分为3类：
（1）平顺护岸，采用一定的抗冲材料直接覆盖在河岸上，阻止水流对河岸的直接冲刷；
（2）丁坝护岸，仍然采用一定的抗冲材料，在需要保护的河岸上游修建自河岸向水流以凸出的丁字形坝体型，将水流挑离河岸，达到保护河岸的目的；
（3）上述两种方式的综合工程。
7.5.3.2护岸形式
1）抛石护岸
抛石护岸具有就地取材，施工简易以及可以分期施工逐年加固等特点，被广泛用于河道整治工程中。抛石的方法在护岸河护底两个方面都可以运用，通过抛石加大河床或河岸物质的抗冲刷能力，对于护底来说，防止河床进一步下切；对于护岸来说，防止河岸进一步横向摆动和河岸坡脚进一步冲刷。大量工程实践表明，抛石护岸工程发挥作用的关键在于维护河岸或河床的稳定，那么首先就要求抛石的自身稳定。为了达到这一点，抛石工程中有几点需要注意：抛石的范围，抛石层的厚度，抛石量，抛石尺寸，抛石的位置等。
2）砌石护岸
在管道穿越河道工程中，枯水位以上的护岸工程采用于砌块石或浆砌块石护坡。此护岸工程需注意护坡工程的基础因位于最大冲刷深以下1m的基岩上，防止由于护坡工程基础被水流掏蚀破坏，块石护体直接积压在穿河管道上，造成额外的负荷。
3）丁坝护岸
丁坝由坝头、坝身河坝根组成，一般坝根与河岸相接，坝头伸向河槽，坝头与坝身之间的主体部分为坝身，整个工程在平面上与河岸相接形成丁字形的护岸工程。其护岸机理为通过局部水流控制，防止水流集中作用于河岸的某一局部位置，导致河岸急剧后退，威胁管线安全，达到防止管线外露的目的。
工程设计和施工中应注意两点：一是工程本身的稳定性；二是控制水流的程度。
4）混凝土连锁板护岸
混凝土连锁板是一种近年提出的新型护岸形式，它具有结构简单，施工灵活方便，河岸土质适应性强等特点，预制结构混凝土板连组装，相临板块之间具有一定的调整弹性，对于我国北方一些土质松软，水土流失强的河岸值得推广。
在施工中混凝土连锁板的连接形式有多种结构，目前采用较多的主要有套挂式结构、铰接式结构几种。套挂式结构的基本形式为正方形板块，两侧对称布置连锁挂钩，体内预留连锁套孔，在实际运用中，两块以上的板块挂钩与套的组合形成连锁的护面板；铰接式结构由全对称形主板块和铰轴组成。
7.5.3.3护底工程
护底工程方式针对河床的垂直冲刷导致管线外露的工程措施，防护措施主要有抛石、桩管、固床坝等，这些方法各有优缺点，在实际应用中应视具体情况区别采用。
图7-26 固床坝控制河床侵蚀基准面示意图
从加固机理来说抛石和固床坝（图7-26）都是稳定和提高现有的河床侵蚀的基准面来达到保护管道不被流水冲刷而暴露在外；桩管是采用套管与每隔一定距离打管桩加固管道（图7-27）。
图7-27 稳桩固管示意图
7.5.4管道穿越河流产生的地质灾害的防护措施
以下具体地就管道穿越河流可能产生的地质灾害进行讨论。
（1）位于凹岸，再加上河道狭窄，在雨季河流洪水爆发时，河流顶冲，在河道拐弯处，容易造成保护管道的河堤被水流冲毁，形成露管，对管道的安全造成危害（图7-28）。
对于管道沿河岸铺设的，在管道通过凹处，存在河流冲刷的地方所产生的灾害，其防治对策为：
图7-28 管道从河道凹岸通过示意图
图7-29 管道从河道凹岸通过挡水墙防治方案布置示意图
在河岸凹处建挡水墙以防止河水的侧蚀，以确保管道的安全。修建挡水墙时应注意挡水墙的基础至少应位于最大冲刷深度以下1m 处，确保挡水墙的基础不被掏蚀（图7-29）。抗水挡墙应紧贴斜坡，基础嵌入坚硬岩石0.5m 内。若基岩埋藏太深，基础应深入河床侵蚀基准面以下1m以上。否则挡水墙的稳定性得不到保证。若山体边坡发育坡的基本特征已基本形成，则挡水墙的设计标准要提高，按抗滑挡墙的标准进行设计。挡水墙的结构尺寸在设计时要考虑河流的流速、水位等因素。
防止顶冲的另外一个工程措施为采用丁坝工程保护管道。丁坝的作用是改变河流的流向，使管道所处的边坡前缘避免遭河水顶冲。其办法是在遭河水顶冲的上游侧适当位置修建丁坝（图7-30）。
丁坝与河流流向的夹角不得小于120°。丁坝的一端与斜坡基岩相接。若无基岩出露，应伸进岸坡内2m以上。并在坝肩两侧（上、下游）5～10m范围内做挡水保护坡墙。丁坝的基础应深入河床侵蚀基准面以下1m左右。丁坝的另一端向河成30°倾覆。有利坝的安全稳定。丁坝的结构尺寸在设计时要考虑河流的流速、水位等因素。
（2）在管道穿越河流部分，要防止防护工程下游侧形成跌水（图7-31），由于跌水的作用，不断掏蚀已有防护工程的基础，防护工程的损坏就直接导致管道暴露在河道中，直接承受河水的冲刷和由河水搬运的石块撞击，为今后的正常运营埋下了隐患。
图7-30 管道从河道凹岸通过丁坝防治方案布置示意图
图7-31 管道穿越河流时出现跌水池示意图
对于管道穿越河流防护工程下游形成跌水的防治对策（图7-32）：
图7-32 下游跌水防治对策布置示意图
（1）在管道上游侧建固床坝，坝体顶面高度略高于河床底，控制河床侵蚀基准面。
（2）在管道下游侧建滚水固床坝，防止水流对管道上部防护层的淘蚀，形成跌水池。
固床坝的修建注意事项：坝间距不可太近，一般控制在10m左右比较适中，固床坝的高度以略微高出河床为准。防护工程最好不要超过现在的侵蚀基准面，防止形成由于防护工程高于侵蚀基准面而产生的灾害。固床坝的结构尺寸在设计时要考虑河流的流速、水位等因素。
（3）对于河道比降较大的河流，由于河道比降较大，因此管道在横穿河流时，受到河流和沙石的冲刷时，作用力也相应较大。虽然管道上面已经用了相应的防护措施，但是由于河流的冲刷、对防护工程基础的掏蚀，原有的管道防护工程将有可能受到损坏，这将给管道造成极大的安全隐患。
对于河道比降较大的河流，在管道通过段上、下游沿河道多修建几道固床过水坝，来降低河水在管道通过段的能量，控制河床的侵蚀基准面（图7-33）。
图7-33 管道穿越大比降河道防治对策布置示意图
（4）对于用悬索方式通过河流的，应当注意对悬索桥墩的保护，注意对桥墩周围的水工措施的完善。在悬索跨越桥墩下部，由于施工的扰动和对周边植被的破坏，如若桥墩的周围未作排水措施或水工保护措施不善，在降雨量较大的时候地表水不能很快的排到河谷中，降雨在地表形成径流，地表径流在悬索桥墩周围形成的冲蚀沟对桥墩的基础有掏蚀作用，如若不及时进行处理，任由地表径流对基础的掏蚀，长久将危及桥墩的稳定，进而给投入运营中的管理道埋下安全隐患；地表径流沿管沟流入悬索桥墩下部，引起斜坡表层粘土、粉土层被冲蚀，形成冲沟，在冲沟两侧发生小型坍滑。另外，地表径流还对索跨两边山坡上的管沟也有冲蚀作用，容易造成露管，危及管道的安全。
对于用悬索方式通过河流的，防止桥墩周围的水土流失的防止对策：
（1）在管道进入河谷的斜坡地段建截水墙。
（2）在悬索桥的桥墩外围建截水沟。
（3）在桥墩已形成的冲沟处建挡墙，防止冲沟扩大，影响桥墩基础。
（4）已形成的冲沟处应及时回填，恢复植被。
2. 燃气管道安全知识中的穿越对穿越是什么意思求解
燃气管道安装的要求
1)高压和中压A燃气管道，应采用钢管；中压B和低压燃气管道，宜采用钢管或机械接口铸铁管。中、低压地下燃气管道采用聚乙稀管材时，应符合有关标准的规定。
2)地下燃气管道不得从建筑物和大型构筑物的下面穿越。
地下燃气管道与建筑物，构筑物基础或相邻管道之间的水平和垂直净距，不应小于有关规定。
3)地下燃气管道埋设的最小覆土厚度(路面至管顶)应符合下列要求：
埋设在车行道下时，不得小于0．9m；埋设在非车行道下时，不得小于0．6m；埋设在庭院时，不得小于0．3m；埋设在水田下时，不得小于0．8m(当采取行之有效的防护措施后，上述规定均可适当降低)。
4)地下燃气管道不得在堆积易燃、易爆材料和具有腐蚀性液体的场地下面穿越，并不宜与其他管道或电缆同沟敷设。当需要同沟敷设时，必须采取防护措施。
5)地下燃气管道穿过排水管、热力管沟、联合地沟、隧道及其他各种用途沟槽时，应将燃气管道敷设于套管内。套管伸出构筑物外壁不应小于表1K417011—1中燃气管道与该构筑物的水平距离。套管两端的密封材料应采用柔性的防腐、防水材料密封。
6)燃气管道穿越铁路、高速公路、电车轨道和城镇主要干道时应符合下列要求：
①穿越铁路和高速公路的燃气管道，其外应加套管，并提高绝缘防腐等级。
②穿越铁路的燃气管道的套管，应符合下列要求：
● 套管埋设的深度：铁路轨道至套管顶不应小于1．20m，并应符合铁路管理部门的要求；
● 套管宜采用钢管或钢筋混凝土管；
● 套管内径应比燃气管道外径大100mm以上；
● 套管两端与燃气管的间隙应采用柔性的防腐、防水材料密封，其一端应装设检漏管；
● 套管端部距路堤坡角外距离不应小于2．Om。
③燃气管道穿越电车轨道和城镇主要干道时宜敷设在套管或地沟内；穿越高速公路的燃气管道的套管、穿越电车和城镇主要干道的燃气管道的套管或地沟，应符合下列要求：
● 套管内径应比燃气管道外径大100mm以上，套管或地沟两端应密封，在重要地段的套管或地沟端部宜安装检漏管；
● 套管端部距电车道边轨不应小于2．Om；距道路边缘不应小于1．Om。
● 燃气管道宜垂直穿越铁路、高速公路、电车轨道和城镇主要干道。
7)燃气管道通过河流时，可采用穿越河底或采用管桥跨越的形式。当条件许可也可利用道路桥梁跨越河流，并应符合下列要求：
①利用道路桥梁跨越河流的燃气管道，其管道的输送压力不应大于0．4MPa；
②当燃气管道随桥梁敷设或采用管桥跨越河流时，必须采取安全防护措施；
③燃气管道随桥梁敷设，宜采取如下安全防护措施：
● 敷设于桥梁上的燃气管道应采用加厚的无缝钢管或焊接钢管，尽量减少焊缝，对焊缝进行100％无损探伤；
● 跨越通航河流的燃气管道管底标高，应符合通航净空的要求，管架外侧应设置护桩；
● 在确定管道位置时，应与随桥敷设的其他可燃的管道保持一定间距；
● 管道应设置必要的补偿和减震措施；
● 过河架空的燃气管道向下弯曲时，向下弯曲部分与水平管夹角宜采用450形式；
● 对管道应做较高等级的防腐保护。
对于采用阴极保护的埋地钢管与随桥管道之间应设置绝缘装置。
8)燃气管道穿越河底时，应符合下列要求：
①燃气管道宜采用钢管；
②燃气管道至规划河底的覆土厚度，应根据水流冲刷条件确定，对不通航河流不应小于0．5m；对通航的河流不应小于1．Om，还应考虑疏浚和投锚深度；
③稳管措施应根据计算确定；
④在埋设燃气管道位置的河流两岸上、下游应设立标志；
⑤燃气管道对接安装引起的误差不得大于30，否则应设置弯管，次高压燃气管道的弯管应考虑盲板力。
3. 求 给水管施工时下穿其他管线时的注意事项（技术要求）。
在城市排水管渠的新建及改建过程中，往往不可避免地会碰到排水管渠与先行建成的各类专业管线(道)相互交叉，并在高程上发生冲突的情况。按照现行的设计、施工规范与技术水平，目前我国的排水管渠基本是按重力流设计，完全依靠上下游的水头差来排除雨、污水，同时实现沟道自清。
当排水管渠的设计高程与埋深一经确定后，如果在实际施工中遇到与其它专业管线交叉发生高程冲突，受工程投资与起止点标高所限，试图通过调整排水管渠的设计埋深来消除高程冲突的可能性十分有限。因此，如何合理、规范、可行地处理此类问题，确保排水管渠的水力条件，保护地下管线不受损坏，是排水管渠工程施工中必须面对的一个较为棘手的问题。