CN108253195A - 埋地管道的防护装置、防护系统及防护装置的制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种埋地管道的防护装置、防护系统及防护装置的制备方法，装置包括：压设在埋地管道上的泡沫块；泡沫块和埋地管道位于地表以下，泡沫块和埋地管道的周围填充有松砂土。当有逆断层发生时，埋地管道发生梁式屈曲侵入泡沫块中。本申请提供的方案，能够在减小埋地管道形变程度的同时不会对埋地管道造成破坏，从而有效降低逆断层活动作用对管道的破坏。

Description

埋地管道的防护装置、防护系统及防护装置的制备方法

技术领域

本申请涉及断层区埋地管道防护领域，尤其涉及一种埋地管道的防护装置、防护系统及防护装置的制备方法。

背景技术

近年来，我国大输量、大管径、高压力长输油气管道建设方兴未艾，长输管道敷设时会不可避免地穿越地质灾害区域。地质灾害引发的永久地面变形是埋地管道的主要威胁。

断层是引发地面场地永久位移的主要形式之一，埋地管道在地面位移作用下会产生大应变而失效。根据埋地管道与断层的相对位置，地面移动时，埋地管道会出现两种受力形式，一种为拉伸和弯矩的组合，管道主要受拉伸作用，因此埋地管道往往会在焊缝处被拉裂；另一种为压缩和弯矩的组合，管道主要受压缩作用，因此会产生屈曲现象，即整体的梁式屈曲。

目前，常用的埋地管道防护方法主要包括降低管-土相互作用和提高管道强度两个方面，例如采用松砂土对管沟进行回填降低土壤与管道之间的摩擦系数，或提高钢材等级、增加壁厚等提高管道刚度等。以上两类方法均能在一定程度上减轻地面位移对埋地管道的伤害，但是这两类方法在埋地管道受拉伸情况下效果较好，而在埋地管道受压缩的情况下则效果非常有限。

因此，如何降低断层活动产生的压缩作用对管道的破坏，是本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种埋地管道的防护装置、防护系统及防护装置的制备方法，用于降低断层活动产生的压缩作用对管道的破坏。

第一方面，本申请实施例提供了一种埋地管道的防护装置，包括：压设在埋地管道上的泡沫块；

所述泡沫块和所述埋地管道位于地表以下，所述泡沫块和所述埋地管道的周围填充有松砂土。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，所述泡沫块为长方体泡沫块；

所述泡沫块的长度方向与所述埋地管道的轴线平行。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，所述泡沫块底面的长与所述埋地管道的外径之比为3，所述泡沫块底面的宽与所述埋地管道的外径之比为2，所述泡沫块的厚度与所述埋地管道的外径之比为2。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，所述防护装置还包括包裹埋地管道外表面的土工布；

所述泡沫块压设在包裹有所述土工布的埋地管道上。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，所述土工布由丙纶制成。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，所述防护装置还包括位于所述泡沫块上方的混凝土板，所述混凝土板的下表面与所述泡沫块之间填充有松砂土。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，所述混凝土板位于地表下，所述混凝土板上覆盖有松砂土。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，所述混凝土板为长方形混凝土板，所述混凝土板的长与所述埋地管道的外径之比为4，所述混凝土板的宽与所述埋地管道的外径之比为2.5，所述混凝土板的厚度为8厘米。

结合第一方面至第一方面的第七种可能的实施方式中的任一装置，所述防护装置设置在管沟内；

所述管沟的内壁与所述防护装置之间填充有松砂土。

第二方面，本申请实施例提供了一种埋地管道的防护系统，包括多个如前所述的防护装置；

在断层两侧的预设范围内设置所述多个防护装置。

第三方面，本申请实施例提供了一种埋地管道的防护装置的制备方法，包括：

提供位于地表以下的管沟，并将埋地管道放置在所述管沟内；

向所述管沟内填充松砂土，直至当前松砂土的表面与所述埋地管道的上顶面齐平；

在所述埋地管道上压设泡沫块，并继续向所述管沟内填充松砂土，直至当前松砂土覆盖所述泡沫块的上表面。

结合第三方面，本申请实施例提供了第三方面的第一种可能的实施方式，所述将埋地管道放置在所述管沟内之前，还包括：

在所述埋地管道的外表面包裹土工布；

所述将埋地管道放置在所述管沟内，包括：

将包裹有所述土工布的埋地管道放置在所述管沟内。

结合第三方面，本申请实施例提供了第三方面的第二种可能的实施方式，所述方法还包括：

在所述泡沫块上方的松砂土上压设混凝土板。

结合第三方面，本申请实施例提供了第三方面的第三种可能的实施方式，所述方法还包括：

在所述混凝土板上覆盖松砂土。

本申请提供的埋地管道的防护装置、防护系统及防护装置的制备方法，在埋地管道上压设泡沫块，并通过在泡沫块和埋地管道的周围填充松砂土来实现结构稳固，在发生逆断层活动时，埋地管道发生梁式屈曲侵入泡沫块中，泡沫块在埋地管道的挤压下产生形变，因此泡沫块在发生形变的同时会对埋地管道产生相对较小的作用力，缓解了应变集中的现象，由于泡沫块弹性大且硬度小，因此，大大降低了逆断层活动作用对管道的破坏。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的埋地管道的防护装置的结构示意图；

图2为本申请又一实施例提供的埋地管道的防护装置的结构示意图；

图3为本申请又一实施例提供的埋地管道的防护装置的结构示意图；

图4为本申请又一实施例提供的埋地管道的防护装置的结构示意图；

图5为本申请又一实施例提供的埋地管道的防护装置的结构示意图；

图6为本申请又一实施例提供的埋地管道的防护系统的结构示意图；

图7为本申请一实施例提供的埋地管道的防护装置的制作方法的流程示意图；

图8为本申请又一实施例提供的埋地管道的防护装置的制作方法的流程示意图；

图9为本申请又一实施例提供的埋地管道的防护装置的制作方法的流程示意图。

附图标记：

101-埋地管道； 102-泡沫块； 103-土工布；

104-混凝土板； 105-管沟； A-中线。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了方便说明，放大或者缩小了不同层和区域的尺寸，所以图中所示大小和比例并不一定代表实际尺寸，也不反映尺寸的比例关系。

图1为本申请实施例一提供的埋地管道的防护装置的示意图，如图1所示，该装置包括：压设在埋地管道101上的泡沫块102；

泡沫块102和埋地管道101均位于地表以下，泡沫块102和埋地管道101的周围填充有松砂土。

在本实施例中，如图1所示，埋地管道101可以为穿越断层区的长距离输送石油或者天然气的管道，在埋地管道101上压设泡沫块102，并且泡沫块102和埋地管道101均位于地表以下，泡沫块102和埋地管道101的周围填充松砂土。具体地，埋地管道101的制作材料选用高钢级的钢材，来增加埋地管道的刚度，从而减轻地面移动对埋地管道的伤害。在埋地管道101周围填充松砂土，由于松砂土与埋地管道101之间的摩擦力较小，也可以达到减轻地面移动时对埋地管道的伤害的效果。在泡沫块102周围填充松砂土，可以将泡沫块102固定在埋地管道101上，保持泡沫块102与埋地管道101之间相对位置不变。当逆断层发生时，埋地管道101会发生整体的梁式屈曲，并侵入到泡沫块102中，泡沫块102的制作材料可以选用可发性聚苯乙烯(Expandable Polystyrene，简称EPS泡沫块)，在此不做限定。

输送石油或者天然气的管道属于工程中的危险结构之一，具有潜在的破坏性，管道的破坏势必会引发环境和社会的巨大损失。而本实施例提供的埋地管道的防护装置，在地面发生移动并致使埋地管道101产生梁式弯曲时，埋地管道101则会侵入到泡沫块102中，泡沫块102在埋地管道101的挤压下产生形变，由于泡沫块102弹性大、硬度小，因此泡沫块102在发生形变的同时会对埋地管道101产生相对较小的作用力，缓解了埋地管道101应变集中的现象，因此，大大降低了逆断层活动作用对管道的破坏。

可选的，泡沫块102的形状可以有多种，例如长方体、立方体及圆柱体等，本申请实施例在此不做限定。优选的，泡沫块102为长方体泡沫块；泡沫块102的长度方向与埋地管道101的轴线平行。

在本实施例中，如图2所示，泡沫块102为长方体泡沫块，并且其长度方向与埋地管道101的轴线平行。具体地，在埋地管道101上压设泡沫块102，并且泡沫块102和埋地管道101均位于地表以下，泡沫块102和埋地管道101的周围填充松砂土，其中泡沫块102选用长方体泡沫块，并且使其长度方向与埋地管道101的轴线平行，长方体底面可以为管道提供更大的保护面积，而且便于施工。

优选的，长方体泡沫块102设置在埋地管道101的正上方，即长方体泡沫块的中心线与埋地管道101的轴线位于同一竖直面上。具体的，将泡沫块102设置在埋地管道101的正上方，既能保证埋地管道发生形变时能够有效侵入泡沫块中，避免因设置位置不对应使得埋地管道发生形变时泡沫块偏离导致无法起到有效的抑制应力集中的作用，并且能够进一步使埋地管道的受力均匀，起到更好的保护作用。

实际应用中，为了将长方体泡沫块102设置在埋地管道101的正上方，可以如图2所示，在长方体泡沫块102的端面上标记中线A。安装时，可以参照中线A，尽量使中线A与泡沫块102和埋地管道101的接触线形成的平面为竖直平面，从而将长方体泡沫块102设置在埋地管道101的正上方。

本实施例提供的埋地管道的防护装置，通过泡沫块102选用长方体泡沫块，并且使其长度方向与埋地管道101的轴线平行，使得埋地管道101更容易侵入泡沫块102中被包裹，从而得到保护。

进一步地，在上述实施例的基础上，泡沫块102底面的长与埋地管道101的外径之比为3，泡沫块102底面的宽与埋地管道101的外径之比为2，泡沫块102的厚度与埋地管道101的外径之比为2。

在本实施例中，如图2所示，例如埋地管道101的外径为D，则泡沫块102底面的长设置为3D，泡沫块102底面的宽设置为2D，泡沫块102的厚度同样设置为2D。实际应用中，保证泡沫块的厚度可以使泡沫块对侵入的埋地管道提供足够的用于抵制该埋地管道形变的应变力，保证泡沫块的宽度可以便于埋地管道在发生形变时能够侵入泡沫块中，保证泡沫块的长度可以增大泡沫块与埋地管道之间的接触区域，从而对更大范围的埋地管道起到保护作用，并且考虑到节省成本和材料的需求，本实施方式中泡沫块的优选尺寸如上所述。当逆断层发生时，根据压缩作用的大小，埋地管道101可以部分或者全部侵入泡沫块102中，使埋地管道101得到最大程度的保护。

本实施例提供的埋地管道的防护装置，通过设置长方体泡沫块102的尺寸，当逆断层发生时，根据压缩作用的大小，埋地管道101可以部分或者全部侵入泡沫块102中，使埋地管道101得到最大程度的保护。

进一步地，在上述任一实施例的基础上，如图3所示，本申请实施例提供的防护装置还包括包裹埋地管道101外表面的土工布103；

泡沫块102压设在包裹有土工布103的埋地管道101上。

在本实施例中，埋地管道101外表面包裹土工布103，再在土工布103上压设泡沫块102，并在周围填充松砂土，土工布103隔离了埋地管道101，避免了埋地管道101与周围土壤的直接接触，可以想到，土工布103减小了埋地管道101与周围土壤之间的轴向摩擦系数，从而减小了断层活动对埋地管道101产生的压缩作用力。进一步地，在上述实施例的基础上，土工布103可以由丙纶制成，但不限于丙纶，本申请实施例在此不做限定。

本实施例提供的埋地管道的防护装置，通过在埋地管道101外表面包裹土工布103，减小了断层活动时周围土壤对埋地管道101产生的摩擦作用力，从而减小了对管道的破坏作用。

进一步地，在上述任一实施例的基础上，如图4所示，本申请实施例提供的防护装置还包括位于泡沫块102上方的混凝土板104，混凝土板104的下表面与泡沫块102之间填充有松砂土。

在本实施例中，泡沫块102上方设置混凝土板104，并且混凝土板104的下表面与泡沫块102之间填充有松砂土。具体地，混凝土板104位于泡沫块102上方，利用自身坚硬、耐磨的外表面对泡沫块102形成了保护。在混凝土板104的下表面与泡沫块102之间填充松砂土，不仅松砂土对泡沫块102形成了保护，避免了混凝土板104与泡沫块102直接接触，同时也能对来自地表的压力起到缓冲作用，还能保证混凝土板104对泡沫块102的压实作用，保证当埋地管道发生变形时，被压实的泡沫块能够有效地起到抑制管道应力集中的作用，优选的，松砂土层的厚度约20厘米。

本实施例提供的埋地管道的防护装置，通过在泡沫块102上设置混凝土板104，既避免了外界环境对泡沫块102的破坏，又通过压实作用使得泡沫块102位置固定，始终处于埋地管道101的正上方，确保了泡沫块102对埋地管道101的保护。

进一步地，在上述任一实施例的基础上，混凝土板104位于地表下，混凝土板104上覆盖有松砂土。

在本实施例中，混凝土板104位于地表下，确保了整个防护装置位于地表下，混凝土板104上覆盖松砂土，松砂土掩盖了混凝土板104，使整个防护装置得到了覆盖保护。

本实施例提供的埋地管道的防护装置，通过将混凝土板104置于地表下，混凝土板104上覆盖松砂土，使整个防护装置得到了覆盖保护，延长了防护装置的使用寿命。

进一步地，在上述实施例的基础上，混凝土板104为长方形混凝土板，混凝土板104的长与埋地管道101的外径之比为4，混凝土板104的宽与埋地管道101的外径之比为2.5，混凝土板104的厚度为8厘米。

在本实施例中，混凝土板104为长方形混凝土板，混凝土板104的长与埋地管道101的外径之比为4，混凝土板104的宽与埋地管道101的外径之比为2.5，混凝土板104的厚度为8厘米。具体地，例如埋地管道101的外径为D，则混凝土板104的长为4D，混凝土板104的宽为2.5D，这就保证了混凝土板104可以覆盖泡沫块102的上表面。将混凝土板104的厚度设置为8厘米，即确保了混凝土板104的硬度，又使得混凝土板104的重量较轻，便于施工。

本实施例提供的埋地管道的防护装置，通过设置混凝土板104为长方形混凝土板，混凝土板104的长与埋地管道101的外径之比为4，混凝土板104的宽与埋地管道101的外径之比为2.5，混凝土板104的厚度为8厘米。这就保证了混凝土板104可以覆盖泡沫块102的上表面，在确保了混凝土板104有足够硬度的情况下，使得混凝土板104的重量较轻，便于施工。

进一步地，在上述任一实施例的基础上，如图5所示，本申请实施例提供的防护装置设置在管沟105内；

管沟105的内壁与所述防护装置之间填充有松砂土。

实际应用中，管沟105可以为由预定材料制成的截面呈凹槽状的实体结构，或者也可以理解为对地层进行挖掘形成的凹槽。

本实施例提供的埋地管道的防护装置，设置在管沟105内，并且管沟105的内壁与所述防护装置之间填充有松砂土。具体地，上述任一实施例所提供的埋地管道的防护装置具体设置在管沟105内，并在管沟105的内壁与所述防护装置之间的空隙处填充松砂土，保证所述防护装置处于地表下，并得到固定。

本实施例提供的埋地管道的防护装置，通过设置在管沟105内，并在管沟105的内壁与所述防护装置之间的空隙处填充松砂土，保证了所述防护装置处于地表下，并得到固定，减小了逆断层活动作用对埋地管道的破坏。

图6为本申请实施例二提供的埋地管道的防护系统，如图6所示，该防护系统包括多个如实施例一提供的防护装置；

在断层两侧的预设范围内设置所述多个防护装置。

本实施例中，在距离断层(如图中所示的虚线用于表示断层)的预设范围内设置多个防护装置。例如，埋地管道101的外径为D，则设置预设范围的长度为50D，也就是说，在断层两侧各50D，共计长度100D的范围内设置所述防护装置，各泡沫块102的间隔距离为1.5米。在实际应用中，为了能对穿越断层面的埋地管道进行有效保护，优选的，本申请实施例在断层面两侧各50D，共计长度100D的范围内设置了多个防护装置，各防护装置间隔距离设定为1.5米，这样在断层附近设置埋地管道防护装置，最大范围地保护了埋地管道，同时防护装置设置的数量适中，从而利于施工，节省了人力物力。

本实施例提供的埋地管道的防护系统，通过在断层两侧的一定范围内间隔地设置防护装置，既最大范围地保护了埋地管道，又使得防护装置的设置不过于密集，节省了人力物力。

实际应用中，制作埋地管道的防护装置可以采用多种方法，在本申请实施例中不做限定。

优选的，图7为本申请实施例提供的一种埋地管道的防护装置的制作方法，如图7所示，该制作方法可以包括以下步骤：

701、提供位于地表以下的管沟，并将埋地管道放置在管沟内；

702、向管沟内填充松砂土，直至当前松砂土的表面与埋地管道上顶面齐平；

703、在埋地管道上压设泡沫块，并继续向管沟内填充松砂土，直至当前松砂土覆盖泡沫块的上表面。

实际应用中，在制作好的管沟中部位置下放埋地管道，并向管沟内填充松砂土以固定埋地管道，防止其随意移动，在填充到直至当前松砂土的表面与埋地管道的顶端齐平后，依照泡沫块的中线将泡沫块压设在埋地管道上，并继续向管沟内填充松砂土以固定泡沫块，直至填充到松砂土覆盖泡沫块的上表面。

本实施例提供的制作方法，通过合理的步骤，使得埋地管道的防护装置的制造工艺简单，施工难度低。

可选的，本申请实施例提供的上述制作方法中，步骤701将埋地管道放置在所述管沟内之前，还可以包括：

在埋地管道的外表面包裹土工布；

将埋地管道放置在管沟内，包括：

将包裹有土工布的埋地管道放置在管沟内。

在本实施例中，在埋地管道的外表面包裹土工布，土工布隔离了埋地管道，避免了埋地管道与周围土壤的直接接触，可以想到，土工布减小了埋地管道与周围土壤之间的轴向摩擦系数，从而减小了对埋地管道的破坏作用。

可选的，如图8所示，在任一实施方式的基础上，制作方法还可以包括以下步骤：

801、在泡沫块上方的松砂土上压设混凝土板。

在本实施例中，混凝土板压设于泡沫块上方，混凝土板具有相应的重量，在混凝土板的下表面与泡沫块之间填充有松砂土，可以理解，松砂土对泡沫块形成了保护，当混凝土板利用自身重量压设在松砂土上时，松砂土的可塑性保证了混凝土板对泡沫块的压实作用，同时利用混凝土板自身坚硬、耐磨的外表面对泡沫块形成了保护。

本实施例提供的制作方法，通过在泡沫块上方填充松砂土，再在松砂土上压设混凝土板，保证了混凝土板对泡沫块的压实和保护作用，从而确保了防护装置的有效。

可选的，如图9所示，在任一实施方式的基础上，上述制作方法还可以包括以下步骤：

901、在混凝土板上覆盖松砂土。

实际应用中，混凝土板位于地表下，确保了整个防护装置位于地表下，在混凝土板上覆盖松砂土，松砂土掩盖了混凝土板，使整个防护装置得到了覆盖保护。

本实施例提供的埋地管道的防护装置的制作方法，通过将混凝土板置于地表下，混凝土板上覆盖松砂土，使整个防护装置得到了覆盖保护，延长了防护装置的使用寿命。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种埋地管道的防护装置，其特征在于，包括：压设在埋地管道上的泡沫块；

所述泡沫块和所述埋地管道位于地表以下，所述泡沫块和所述埋地管道的周围填充有松砂土。

2.根据权利要求1所述的防护装置，其特征在于，所述泡沫块为长方体泡沫块；

所述泡沫块的长度方向与所述埋地管道的轴线平行。

3.根据权利要求2所述的防护装置，其特征在于，所述泡沫块底面的长与所述埋地管道的外径之比为3，所述泡沫块底面的宽与所述埋地管道的外径之比为2，所述泡沫块的厚度与所述埋地管道的外径之比为2。

4.根据权利要求1所述的防护装置，其特征在于，所述防护装置还包括包裹埋地管道外表面的土工布；

所述泡沫块压设在包裹有所述土工布的埋地管道上。

5.根据权利要求4所述的防护装置，其特征在于，所述土工布由丙纶制成。

6.根据权利要求1所述的防护装置，其特征在于，所述防护装置还包括位于所述泡沫块上方的混凝土板，所述混凝土板的下表面与所述泡沫块之间填充有松砂土。

7.根据权利要求6所述的防护装置，其特征在于，所述混凝土板位于地表下，所述混凝土板上覆盖有松砂土。

8.根据权利要求6所述的防护装置，其特征在于，所述混凝土板为长方形混凝土板，所述混凝土板的长与所述埋地管道的外径之比为4，所述混凝土板的宽与所述埋地管道的外径之比为2.5，所述混凝土板的厚度为8厘米。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的防护装置，其特征在于，所述防护装置设置在管沟内；

所述管沟的内壁与所述防护装置之间填充有松砂土。

10.一种埋地管道的防护系统，其特征在于，包括多个如权利要求1-9中任一项所述的防护装置；

在断层两侧的预设范围内设置所述多个防护装置。

11.一种埋地管道的防护装置的制备方法，其特征在于，包括：

提供位于地表以下的管沟，并将埋地管道放置在所述管沟内；

向所述管沟内填充松砂土，直至当前松砂土的表面与所述埋地管道上顶面齐平；

在所述埋地管道上压设泡沫块，并继续向所述管沟内填充松砂土，直至当前松砂土覆盖所述泡沫块的上表面。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述将埋地管道放置在所述管沟内之前，还包括：

在所述埋地管道的外表面包裹土工布；

所述将埋地管道放置在所述管沟内，包括：

将包裹有所述土工布的埋地管道放置在所述管沟内。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述泡沫块上方的松砂土上压设混凝土板。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述混凝土板上覆盖松砂土。