CN114215962A - 用于抵御海浪侵蚀的管道防护构造 - Google Patents

用于抵御海浪侵蚀的管道防护构造 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于抵御海浪侵蚀的管道防护构造，包括地基、管道和防护层，所述管道敷设于地基，所述管道至少包括裸露出地基的裸露段，所述防护层形成对裸露段的覆盖，所述防护层至少包括覆盖于裸露段的土工布层和覆盖于土工布层的留砂层；抵御海浪侵蚀，防止管道被破坏，起到有效保护管道的作用。

Description

用于抵御海浪侵蚀的管道防护构造
技术领域
本发明涉及海域管道防护领域，具体涉及一种用于抵御海浪侵蚀的管道防护构造。
背景技术
目前，为方便物流海运，许多大型工业企业(例如钢铁企业)都建设在沿海地区；工业企业需要用水，厂区的水源引水管道和废水最终排放管道可能会有一段需跨越厂外的沙滩段，沿着海岸敷设；若处于侵蚀海岸，由于受海水侵蚀、海浪冲刷严重，一段时间后，沙滩处地坪绝对标高会下降，造成管道裸露、磨损、破坏；关于这种管道的保护，设计上普遍按照给水排水国家规范GB50268-2008图4.6.3设置包覆结构，然后上覆配重块或扭王字块压实；结合对已实施项目的考察，这种常规做法并不能有效保护管道；海浪退潮时的侵蚀作用会将下部砂石掏空，之后，配重块或扭王字块在海浪冲刷下磨损管道，造成管道漏水。
因此，为解决以上问题，需要一种用于抵御海浪侵蚀的管道防护构造，能够抵御海浪侵蚀，防止管道被破坏，起到有效保护管道的作用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供用于抵御海浪侵蚀的管道防护构造，能够抵御海浪侵蚀，防止管道被破坏，起到有效保护管道的作用。
本发明的用于抵御海浪侵蚀的管道防护构造，包括地基、管道和防护层，所述管道敷设于地基，所述管道至少包括裸露出地基的裸露段，所述防护层形成对裸露段的覆盖，所述防护层至少包括覆盖于裸露段的土工布层和覆盖于土工布层的留砂层。
进一步，还包括覆盖于裸露段的支撑层，且所述支撑层沿径向的两端分别继续向地基延伸形成对裸露段的包覆，所述土工布层覆盖于支撑层。
进一步，所述留砂层至少包括颗粒尺寸逐渐增大并由下至上逐层覆盖于土工布层的碎石层、块石层和扭王字块层。
进一步，所述地基的近海一侧挖有压实坑，所述管道沿海浪冲蚀方向预埋于压实坑的后侧；所述防护层包括埋入段和覆盖段，所述覆盖段包括用于抵御海浪冲击的防护坡和用于防止砂石流失的截留坡，所述防护坡沿海浪冲蚀方向位于覆盖段的前侧，所述截留坡沿海浪冲蚀方向位于覆盖段的后侧；所述防护坡朝向压实坑延伸形成埋入段，所述埋入段被埋入所述压实坑。
进一步，所述压实坑沿海浪冲蚀方向的截面呈倒梯形，两条所述梯形的腰分别形成近海坡和远海坡，所述埋入段覆盖于远海坡并沿梯形的上底延伸覆盖于梯形的上底。
进一步，所述埋入段通过自然砂土回填埋入压实坑，所述压实坑的深度H不小于设计年限海浪侵蚀深度的1.5倍；所述近海坡的坡比不大于1/3.所述远海坡的坡比不大于1/3。
进一步，所述防护坡的坡比与远海坡的坡比相同，所述截留坡的坡比不大于1/2。
进一步，所述防护坡和截留坡之间还设有覆盖于管道的浮压段，所述覆盖段由浮压段沿海浪冲蚀方向的两端分别对应与防护坡和截留坡连接形成；所述浮压段包括覆盖于管道正上方的中段、由中段向前延伸连接至防护坡的前段和由中段向后延伸连接至截留坡的后段。
进一步，所述中段由浮压段向上凸出形成，以使得前段的顶面和后段的顶面不高于中段的顶面；所述中段通过前斜坡过渡至前段，所述前斜坡的坡比不大于1/2；所述中段通过后斜坡过渡至后段，所述后斜坡的坡比不大于1/2；所述管道位于中段的中部，所述中段的宽度不小于3倍管道直径。
进一步，所述防护层的整体宽度不小于8倍管道直径，所述后段宽度至少为前段宽度的2倍。
本发明的有益效果是：本发明公开的一种用于抵御海浪侵蚀的管道防护构造，管道敷设于地基并部分裸露出地基形成裸露段，通过覆盖于所述裸露段的土工布层，以及覆盖于土工布层的留砂层对管道进行防护，利用土工布透水不透砂的性能，土工布拥有高透水性，水流通过，砂土被截留，可将上层集中应力扩散，同时防止下层砂土与上层片石的混杂，结合留砂层截住砂土，海浪侵蚀时砂土不发生流失或少发生流失，使得管道得到有效保护，可降低由海浪冲击以及退潮造成对管道的侵蚀程度，起到保护管道防护侵蚀的作用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，如图所示，箭头所指方向即为海浪冲蚀方向，本方案所述的前即为沿海浪冲蚀方向靠近砂土回填区域所处位置为前，远离砂土回填区域所处位置为后，所述的上、下即为图中高度方向的上、下，所述的宽度即为前后方向的间距，所述的厚度即为上下方向的间距，由于砂石等不规则形状的结构特点以及施工、腐蚀、流失等情况的影响，所述的相关数据均为约数，也即并非严格意义上的准确数值，在此不再赘述；本实施例中的用于抵御海浪侵蚀的管道02防护构造包括地基01、管道02和防护层，所述管道02敷设于地基01，所述管道02至少包括裸露出地基01的裸露段，所述防护层形成对裸露段的覆盖，所述防护层至少包括覆盖于裸露段的土工布层03和覆盖于土工布层03的留砂层。如图所示的，管道02敷设于地基01并部分裸露出地基01形成裸露段，通过覆盖于所述裸露段的土工布层03，以及覆盖于土工布层03的留砂层对管道02进行防护，所述的留砂层可为现有技术中砂石混合覆层或是扭王字块覆层，还可以是二者逐层覆盖形成，起到截留砂石作用的构造即可，在此不再赘述；利用土工布透水不透砂的性能，土工布拥有高透水性，水流通过，砂土被截留，可将上层集中应力扩散，同时防止下层砂土与上层片石的混杂，结合留砂层截住砂土，海浪侵蚀时砂土不发生流失或少发生流失，使得管道02得到有效保护，可降低由海浪冲击以及退潮造成对管道02的侵蚀程度，起到保护管道02防护侵蚀的作用，所述土工布密度不小于350g/m2，进一步的土工布密度为350g/m2～500g/m2，本方案中土工布密度为350g/m2。
本实施例中，还包括覆盖于裸露段的支撑层04，且所述支撑层04沿径向的两端分别继续向地基01延伸形成对裸露段的包覆，所述土工布层03覆盖于支撑层04。为增强管道02的抗压强度,管道02上设置支撑层04，且支撑层04覆盖于裸露段并沿管道02的径向外壁向下延伸形成对管道02的包覆，并且该包覆呈半包围的结构覆盖于管道02的顶部，且埋入地基01之中与地基01形成对管道02的包覆起到稳定支撑的效果，形成稳定的支撑防护结构，提高支撑强度和抗压强度，所述支撑层04为混凝土层，混凝土层的厚度不小于20cm，进一步的混凝土厚度介于20cm～50cm，本方案中混凝土层的厚度为20cm，所述支撑层04还可以采用钢筋混凝土的结合支撑构造或是其他的支撑材料对混凝土的替代，在此不再赘述。
本实施例中，所述留砂层至少包括颗粒尺寸逐渐增大并由下至上逐层覆盖于土工布层03的碎石层05、块石层06和扭王字块层07。
碎石层05厚度不小于20cm，进一步的碎石层05厚度介于20cm～50cm；碎石层05粒径小于20cm，进一步的碎石层05粒径介于5cm～20cm；碎石层05相对压密度Dr≥0.6，进一步的碎石层05相对压密度介于0.6～0.9；碎石层05饱和抗压强度不小于30Mpa，进一步的碎石层05饱和抗压强度介于30Mpa～50Mpa；碎石层05含泥量小于10％，进一步的碎石层05含泥量介于5％～10％；本方案中碎石层05厚度为20cm，碎石粒径介于5cm～20cm混合敷设，以使得调整碎石层05相对压密度、碎石层05饱和抗压强度和碎石层05含泥量符合上述标准，实际施工时，所述的碎石粒径根据碎石层05厚度决定调整，如碎石层05厚度为30cm时，可采用的碎石粒径介于10cm～30cm混合敷设，并根据海浪的侵蚀程度以及施工条件调整碎石层05相对压密度、碎石层05饱和抗压强度和碎石层05含泥量等参数，以达到本方案所预期的对海浪进行抵御，以及对中小粒径泥沙进行截留的效果，在此不再赘述；
块石层06厚度不小于50cm，进一步的块石层06厚度介于50cm～100cm；块石层06粒径不小于20cm，进一步的块石层06粒径介于20cm～50cm；块石层06孔隙率不大于28％，进一步的块石层06孔隙率介于5％～28％；块石层06饱和抗压强度不小于30Mpa，进一步的块石层06饱和抗压强度介于30Mpa～50Mpa；块石层06含泥量小于10％，进一步的碎石层05含泥量介于5％～10％；本方案中块石层06厚度为50cm，碎石粒径介于20cm～50cm混合敷设，以使得调整块石层06孔隙率、块石层06饱和抗压强度和块石层06含泥量符合上述标准，实际施工时，所述的大碎石粒径根据块石层06厚度决定调整，如碎石层05厚度为100cm时，可采用的碎石粒径介于50cm～100cm混合敷设，并根据海浪的侵蚀程度以及施工条件调整块石层06孔隙率、块石层06饱和抗压强度和块石层06含泥量等参数，以达到本方案所预期的对海浪进行抵御，以及对大粒径砂石进行截留的效果，在此不再赘述；
扭王字块选用B型，厚度不小于100cm，进一步扭王字块厚度介于100cm～120cm，扭王字块防护面积每100平方米块体个数不少于150个，进一步的扭王字块防护面积每100平方米块体个数介于150个～250个，本方案中扭王字块厚度为100cm，扭王字块防护面积每100平方米块体个数约为150个，扭王字块紧密排列，扭王字块的敷设方向随机，更具体的需保证每个扭王字块中的两个支杆同时着地，方向定点随机安放，坡面上斜向放置，相邻块体摆放方向有差异，在吊放中辅以人工扶位，使块体中有两个支杆同时着地，起到削弱波浪的冲击力保护防波堤的作用；
如图所示，本方案中的留砂层包括逐层覆盖于土工布层03的碎石层05、块石层06和扭王字块层07，并且颗粒尺寸逐层增大，碎石和块石不发生混杂，配合扭王字块，使得强度足够抵御海浪，且扭王字块可以破碎掉海浪的方向，耗散掉海浪的集中冲击力，配合碎石层05和块石层06分层包覆的整体性可以维持，海浪的冲击力被层层消耗，海浪退去时，可有效防止海浪的冲蚀以及海浪回潮时造成的砂石流失，水透过水工布，不会积水积气，而自然砂石，如砂、泥、沙、土等被留砂层的包覆构造阻截，海浪侵蚀无法将其带走，海浪冲刷时不发生砂土流失，使得管道02得到有效保护。
本实施例中，所述地基01的近海一侧挖有压实坑，所述管道02沿海浪冲蚀方向预埋于压实坑的后侧；所述防护层包括埋入段和覆盖段，所述覆盖段包括用于抵御海浪冲击的防护坡和用于防止砂石流失的截留坡，所述防护坡沿海浪冲蚀方向位于覆盖段的前侧，所述截留坡沿海浪冲蚀方向位于覆盖段的后侧；所述防护坡朝向压实坑延伸形成埋入段，所述埋入段被埋入所述压实坑。如图所示，地基01的结构包括在近海一侧深挖的压实坑，所述管道02敷设在压实坑的后侧，并与压实坑存有一段防护距离，施工时在近海位方向挖有压实坑然后敷设管道02，最后将上述的覆层逐层的覆盖于管道02，并具有埋入压实坑通过自然砂土回填覆盖的埋入段，所述的覆盖段将管道02覆盖，并覆盖段靠近近海位的前端形成防护坡，远离近海位的后端形成截留坡，以使得防护层裸露于地基01的部分呈梯形，呈梯形结构的裸露于地基的防护层，可抵御海浪冲击以及提高对砂石的截留效果，形成海浪冲击时对管道02防护以及退潮时对砂土截留的结构，在海浪的冲蚀方向整体的防护层形成向下的反包结构，提高防护效果。
本实施例中，所述压实坑沿海浪冲蚀方向的截面呈倒梯形，两条所述梯形的腰分别形成近海坡和远海坡，所述埋入段覆盖于远海坡并沿梯形的上底延伸覆盖于梯形的上底，沿海浪冲蚀方向所述远海坡靠近管道02。如图所示的，埋入段覆盖于远海坡并沿压实坑的下底继续延伸，并覆盖于压实坑的底面，更进一步的埋入段延伸至近海坡的坡面上，倒梯形结构的压实坑可进一步提高对海浪的防护效果以及对砂石等的抵御稳固效果，可形成对海浪冲击方向的引导，降低冲蚀的冲击力，提高防护效果。
本实施例中，所述埋入段通过自然砂土回填埋入压实坑，所述压实坑的深度H不小于设计年限海浪侵蚀深度的1.5倍，进一步压实坑的深度为设计年限海浪侵蚀深度的1.5倍～2倍，本方案中压实坑深度按设计年限海浪侵蚀深度的1.5倍来设计；所述近海坡的坡比不大于1/3，进一步近海坡的坡比介于1/3～1/4，本方案中近海坡的坡比为1/3，所述远海坡的坡比不大于1/3，进一步远海坡的坡比介于1/3～1/4，本方案中远海坡的坡比为1/3。为保证防护层的横向(冲击和回潮方向)稳定性，压实坑两侧(近海坡、远海坡)的坡比不大于1/3，且上方用自然砂土回填，将压实坑内构造与地基01形成整体，提高防护效果。
本实施例中，所述防护坡的坡比与远海坡的坡比相同，所述截留坡的坡比大于防护坡的坡比，较小坡比的防护坡可降低海浪冲击并调整冲击方向，而较大坡比的截留坡可提高对砂石的截留效果，起到有效的防护作用，所述截留坡的坡比不大于1/2，更进一步截留坡的坡比介于1/2～1/3，本方案中截留坡的坡比为1/2。
本实施例中，所述防护坡和截留坡之间还设有覆盖于管道02的浮压段，所述覆盖段由浮压段沿海浪冲蚀方向的两端分别对应与防护坡和截留坡连接形成；所述浮压段包括覆盖于管道02正上方的中段、由中段向前延伸连接至防护坡的前段和由中段向后延伸连接至截留坡的后段。如图所示的，所述中段由浮压段向上凸出形成，以使得前段的顶面和后段的顶面不高于中段的顶面；所述前段和后段位于同一平面并高于地基01平面，所述中段凸出于前段和后段，形成由中段向两侧阶梯逐级过渡的结构，所述的两侧即为沿宽度方向的两侧，进一步提高防护效果。
本实施例中，所述中段通过前斜坡过渡至前段，所述前斜坡的坡比不大于1/2，进一步所述前斜坡的坡比介于1/2～1/3，本方案中前斜坡的坡比为1/2；所述中段通过后斜坡过渡至后段，所述后斜坡的坡比不大于1/2，进一步所述后斜坡的坡比介于1/2～1/3，本方案中后斜坡的坡比为1/2；所述管道02位于中段的中部，所述中段的宽度不小于3倍管道02直径，进一步中段的宽度为管道02直径的3倍～5倍，本方案中中段的宽度为3倍管道02直径，提高防护效果，防止中段过短造成的防护不完全以及中段过长造成的资源浪费，提高经济性。
本实施例中，所述防护层的整体宽度不小于8倍管道02直径，进一步防护层的整体宽度为8倍～12倍管道02直径，本方案中防护层的整体宽度为8倍管道02直径；所述前段宽度为中段宽度的3/10～7/10，本方案前段宽度为中段宽度的1/2，所述后段宽度至少为前段宽度的2倍，进一步后段宽度为前段宽度的2倍2～4倍，本方案中后段宽度为前段宽度的2倍。为抵御海浪，防护层需要有足够的包覆尺寸，整个防护层宽度不小于8倍管道02直径，防护层在管道02上浮压覆宽度(中段的宽度)不小于3倍管道02直径，然后按坡比确定压实坑处宽度，防护层宽度过短则会导致不能完全抵御海浪的冲击，而过大则又会造成资源的浪费，同时管道02的敷设区域有限，在保证较短的敷设长度下不得不提高防护效果以抵御海浪的冲击，提高对管道02的防护，同时宽度大于前段的后段可提高对砂石的截留效果，并且前段主要起到降低海浪冲击的作用，较长的前段会浪费较大的区域面积，使得在结构布置上造成影响，通过本方案中的合理设计可提高防护效果和经济性。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于抵御海浪侵蚀的管道防护构造，包括地基、管道和防护层，其特征在于：所述管道敷设于地基，所述管道至少包括裸露出地基的裸露段，所述防护层形成对裸露段的覆盖，所述防护层至少包括覆盖于裸露段的土工布层和覆盖于土工布层的留砂层。
2.根据权利要求1所述的用于抵御海浪侵蚀的管道防护构造，其特征在于：还包括覆盖于裸露段的支撑层，且所述支撑层沿径向的两端分别继续向地基延伸形成对裸露段的包覆，所述土工布层覆盖于支撑层。
3.根据权利要求1所述的用于抵御海浪侵蚀的管道防护构造，其特征在于：所述留砂层至少包括颗粒尺寸逐渐增大并由下至上逐层覆盖于土工布层的碎石层、块石层和扭王字块层。
4.根据权利要求1所述的用于抵御海浪侵蚀的管道防护构造，其特征在于：所述地基的近海一侧挖有压实坑，所述管道沿海浪冲蚀方向预埋于压实坑的后侧；所述防护层包括埋入段和覆盖段，所述覆盖段包括用于抵御海浪冲击的防护坡和用于防止砂石流失的截留坡，所述防护坡沿海浪冲蚀方向位于覆盖段的前侧，所述截留坡沿海浪冲蚀方向位于覆盖段的后侧；所述防护坡朝向压实坑延伸形成埋入段，所述埋入段被埋入所述压实坑。
5.根据权利要求4所述的用于抵御海浪侵蚀的管道防护构造，其特征在于：所述压实坑沿海浪冲蚀方向的截面呈倒梯形，两条所述梯形的腰分别形成近海坡和远海坡，所述埋入段覆盖于远海坡并沿梯形的上底延伸覆盖于梯形的上底。
6.根据权利要求5所述的用于抵御海浪侵蚀的管道防护构造，其特征在于：所述埋入段通过自然砂土回填埋入压实坑，所述压实坑的深度H不小于设计年限海浪侵蚀深度的1.5倍；所述近海坡的坡比不大于1/3.所述远海坡的坡比不大于1/3。
7.根据权利要求6所述的用于抵御海浪侵蚀的管道防护构造，其特征在于：所述防护坡的坡比与远海坡的坡比相同，所述截留坡的坡比不大于1/2。
8.根据权利要求4所述的用于抵御海浪侵蚀的管道防护构造，其特征在于：所述防护坡和截留坡之间还设有覆盖于管道的浮压段，所述覆盖段由浮压段沿海浪冲蚀方向的两端分别对应与防护坡和截留坡连接形成；所述浮压段包括覆盖于管道正上方的中段、由中段向前延伸连接至防护坡的前段和由中段向后延伸连接至截留坡的后段。
9.根据权利要求8所述的用于抵御海浪侵蚀的管道防护构造，其特征在于：所述中段由浮压段向上凸出形成，以使得前段的顶面和后段的顶面不高于中段的顶面；所述中段通过前斜坡过渡至前段，所述前斜坡的坡比不大于1/2；所述中段通过后斜坡过渡至后段，所述后斜坡的坡比不大于1/2；所述管道位于中段的中部，所述中段的宽度不小于3倍管道直径。
10.根据权利要求8所述的用于抵御海浪侵蚀的管道防护构造，其特征在于：所述防护层的整体宽度不小于8倍管道直径，所述后段宽度至少为前段宽度的2倍。
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