本技術(shù)涉及多年凍土區(qū)管道融沉防治領(lǐng)域，具體涉及多年凍土區(qū)埋地管道的防融沉結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、氣候變暖導(dǎo)致多年凍土區(qū)的凍土融化速度加快，多年凍土區(qū)內(nèi)埋地管道工程容易發(fā)生融沉災(zāi)害。隨著氣溫升高，凍土中的冰會融化，導(dǎo)致土壤中水分含量增加，使地面失去了支撐力，容易發(fā)生沉降現(xiàn)象。多年凍土區(qū)內(nèi)有大量的油氣資源，而管道運(yùn)輸是最常用的方式。多年凍土區(qū)埋地管道輸送原油時(shí)，由于原油溫度通常高于周圍凍土溫度，熱量會由管道傳導(dǎo)到管道周圍的凍土層中，引起凍土融化，從而導(dǎo)致凍土失去原有的支撐力，進(jìn)而導(dǎo)致土體沉降。另一方面，融化的冰會轉(zhuǎn)化為水分，水分將熱量帶到下層土，從而導(dǎo)致管道發(fā)生融沉現(xiàn)象。

2、因此，為減小原油管道對多年凍土區(qū)管道附近土體的熱影響，降低土體的溫度，防止多年凍土退化，防止管溝融陷。減小水分對土壤的影響，提高埋地原油管道的長期穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)了一種多年凍土區(qū)埋地原油管道的防融沉結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的在于提供一種多年凍土區(qū)埋地原油管道的防融沉結(jié)構(gòu)。用于多年凍土區(qū)埋地管道工程，減小埋地原油管道對多年凍土的熱影響，防止多年凍土退化，減小凍土融化對管道系統(tǒng)的影響，減小土壤融沉壓力，增強(qiáng)管道穩(wěn)定性，降低管道融沉的風(fēng)險(xiǎn)。

2、本實(shí)用新型的目的防止多年凍土區(qū)埋地原油管道融沉，與傳統(tǒng)的埋地管道鋪設(shè)結(jié)構(gòu)相比，本實(shí)用新型管道結(jié)構(gòu)不僅具有更好的穩(wěn)定性，而且能有效減小凍土融化對管道的影響。

3、本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案進(jìn)行實(shí)現(xiàn)：

4、一種用于多年凍土區(qū)埋地原油管道的防融沉結(jié)構(gòu)包含管頂蓋帽、表層土回填、淺土層回填、原油管道、保溫系統(tǒng)、支座結(jié)構(gòu)、排水系統(tǒng)組成。管道系統(tǒng)最底部為支座結(jié)構(gòu)，支座結(jié)構(gòu)兩側(cè)設(shè)置排水系統(tǒng)，其上方為保溫系統(tǒng)和原油管道，而后依次采用淺土層回填、表層土回填、管頂蓋帽。

5、支座結(jié)構(gòu)分為支撐支座和保溫支座。支撐支座采用250mm厚鋼筋混凝土，以確保足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，能夠承受管道滿載時(shí)的重量。保溫支座采用50mm厚聚氨酯，并且由中間向兩側(cè)設(shè)置5％的坡度。保溫支座可以減少管道底部與凍土之間的熱交換，有效地減緩管道熱量傳遞到凍土中。同時(shí)，設(shè)置5％的坡度可將管道附近凍土融化的水更好流向排水系統(tǒng)。

6、排水系統(tǒng)最外層為碎石反濾層，可以有效過濾較大顆粒物質(zhì)，保護(hù)更內(nèi)層的材料。內(nèi)層的砂質(zhì)反濾層則起到進(jìn)一步過濾和凈化的作用，為水的順利滲透提供條件。中間部分為塑料盲溝，采用耐寒、耐腐蝕的纖維制成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其外徑250mm，內(nèi)徑為200mm，表面開孔率達(dá)到95％，表面吸水率極高，能夠快速吸收水分，有助于加速排水過程。盲溝內(nèi)底部設(shè)置集水管，利于將收集的水迅速排出，確保排水系統(tǒng)暢通無阻。同時(shí)，底部的水泥板能夠提供足夠的強(qiáng)度和柔韌性，應(yīng)對融沉和地面變形，確保排水系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。

7、保溫系統(tǒng)由防腐層、保溫層、防護(hù)層組成。防腐層底層是環(huán)氧粉末涂料，中間層是膠粘劑，外層是聚乙烯，這種結(jié)構(gòu)能夠有效防止管道腐蝕。防腐層外面采用了100mm厚的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料作為保溫層，這種保溫層能夠提供良好的隔熱性能，減少能量損失，減少油流熱量對管道周圍凍土的熱影響。在保溫層外面，采用了12mm厚的高密度聚乙烯塑料作為防護(hù)層。這種防護(hù)層能夠提供額外的保護(hù)，防止外界凍土和水分對管道保溫層的損害。

8、回填區(qū)域通過采用分土層進(jìn)行回填，可以改善管道支座的穩(wěn)定性和安全性。多年凍土區(qū)最表層的凍土，受氣候和人類活動的影響較大，土融化程度較高，凍土融化會引起較大的變形，對管道構(gòu)成安全風(fēng)險(xiǎn)，淺層土回填離地表1000mm以下覆蓋整個(gè)結(jié)構(gòu)，選擇更深的淺層土進(jìn)行回填可以提高管道的穩(wěn)定性和可靠性。0-1000mm之間選擇表層土進(jìn)行回填，表層土受到季節(jié)性凍融作用和氣溫變化等因素的較大影響，使用表層土回填，減小工程量和節(jié)約成本，所以要回填在管道上方?；靥钔戤吅?，根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)和天氣條件，修建一個(gè)400mm高的管頂蓋帽，可以減少管道與地表環(huán)境的熱交換和防止管道內(nèi)部積水，降低埋地管道溫度波動對多年凍土的影響。而后恢復(fù)植被，有助于減少對生態(tài)環(huán)境的影響，并促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和穩(wěn)定。

9、與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，這個(gè)用于多年凍土區(qū)埋地管道的防融沉結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、保溫系統(tǒng)的防護(hù)層可以保護(hù)管道免受外部環(huán)境的損害，如機(jī)械碰撞、腐蝕等。其采用耐磨、耐腐蝕的材料，能夠有效延長管道的使用壽命。2、保溫支座有效減少管道底部的熱量對凍土的影響，提供良好的保溫效果。3、支撐支座能夠增強(qiáng)管道的穩(wěn)定性和承載能力，確保管道不會因周圍土壤變形而發(fā)生位移或破壞。4、在多年凍土區(qū)埋地的管道中，排水系統(tǒng)的設(shè)置能夠及時(shí)排除熱季土壤融化產(chǎn)生的水，保持管道周圍的排水暢通，減少管道融沉的風(fēng)險(xiǎn)。5、分表層土和淺土層土回填，可以減少凍融對管道的影響，降低管道的融沉變形和安全風(fēng)險(xiǎn)。

10、綜上所述，這種防融沉結(jié)構(gòu)相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加全面考慮了多年凍土區(qū)埋地管道的特殊環(huán)境和工況要求，具有更好的保護(hù)管道、減小凍土融化水對管道的影響和降低管道融沉風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)點(diǎn)。

11、本實(shí)用新型的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或通過實(shí)施本實(shí)用新型實(shí)施例了解。

技術(shù)特征：

1.一種用于多年凍土區(qū)埋地原油管道的防融沉結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括管頂蓋帽(1)、表層土回填(2)、淺土層回填(3)、原油管道(4)、保溫系統(tǒng)(5)、支座結(jié)構(gòu)(6)、排水系統(tǒng)(7)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的用于多年凍土區(qū)埋地原油管道的防融沉結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述支座結(jié)構(gòu)(6)位于防融沉結(jié)構(gòu)底部，所述支座結(jié)構(gòu)(6)包括保溫支座(61)以及支撐支座(62)，其中，所述保溫支座(61)位于支座結(jié)構(gòu)(6)上側(cè)，所述支撐支座(62)位于支座結(jié)構(gòu)(6)下側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的用于多年凍土區(qū)埋地原油管道的防融沉結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述排水系統(tǒng)(7)包括碎石反濾層(71)、砂質(zhì)反濾層(72)和水泥板(75)，其中，所述碎石反濾層(71)位于排水系統(tǒng)(7)的最外層，所述砂質(zhì)反濾層(72)位于內(nèi)層，所述水泥板(75)位于結(jié)構(gòu)底部。

4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的用于多年凍土區(qū)埋地原油管道的防融沉結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述排水系統(tǒng)(7)內(nèi)層還包括塑料盲溝(73)和集水管(74)，其中，所述塑料盲溝(73)為纖維制成的三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述集水管(74)位于所述塑料盲溝(73)的底部。

5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的用于多年凍土區(qū)埋地原油管道的防融沉結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述保溫系統(tǒng)(5)包括防腐層(52)和保溫層(53)，所述防腐層(52)包括底部的環(huán)氧粉末涂料層、中間的膠粘劑層和外部的聚乙烯層，所述保溫層(53)為100mm厚的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。

6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的用于多年凍土區(qū)埋地原油管道的防融沉結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述保溫系統(tǒng)(5)還包括防護(hù)層(54)，所述防護(hù)層(54)為12mm厚的高密度聚乙烯塑料。

7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的用于多年凍土區(qū)埋地原油管道的防融沉結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述淺土層回填(3)覆蓋離地表1000mm以下的整個(gè)結(jié)構(gòu)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的用于多年凍土區(qū)埋地原油管道的防融沉結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述表層土回填(2)的厚度為0-1000mm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的用于多年凍土區(qū)埋地原油管道的防融沉結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述管頂蓋帽(1)的高度為400m。

技術(shù)總結(jié)
一種用于多年凍土區(qū)埋地原油管道的防融沉結(jié)構(gòu)。涉及多年凍土區(qū)埋地管道病害防治領(lǐng)域，主要包括保溫結(jié)構(gòu)、支座結(jié)構(gòu)、排水系統(tǒng)和管頂蓋帽。所述保溫結(jié)構(gòu)包括防腐層、保溫層和防護(hù)層。保溫層能有效減少管道對多年凍土的熱影響，防護(hù)層能防水、抗凍保護(hù)內(nèi)部保溫層。支撐結(jié)構(gòu)用于支撐管道并減少管道底部對凍土的熱影響。排水系統(tǒng)用于排放管道周圍凍土融化的水，減少水分對土壤的影響，降低融沉的風(fēng)險(xiǎn)。管頂蓋帽起到減少管道與外界的熱交換的作用。這種防融沉結(jié)構(gòu)能夠有效地降低多年凍土區(qū)埋地管道受融沉影響的風(fēng)險(xiǎn)，保障管道的安全運(yùn)行，并具有良好的抗凍性能和穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：晏忠瑞,李郁江,萬旭升,王作文,路建國,劉鳳云,邱恩喜,王知深,楊俊麟,陳虹宇,劉國棟,文藝宏,秦興盛,劉志良
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西南石油大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240416
技術(shù)公布日：2024/12/23