“弹性沉管”简单地说就是在管道弹性变形允许的范围内，用控制管道开挖长度的办法将原来的埋地管道下沉一定的距离，最终使管道达到或接近设计埋深的要求。

实现“弹性沉管”无论从经济角度还是从管理角度来讲都具有十分重要的意义，它是实现国家提出的少投入、多产出、提高经济效益的一个行之有效的手段之一。目前，管道局各条主要的输油管道已运行多年，庆铁线、铁秦线迄今已运行21a，鲁宁线也已运行近148，随着岁月的流逝，管道沿线的各种不利因素逐步暴露出来, 如管道浅埋段、穿越河流沟渠地段都不同程度地出现裸管，尤其是管道穿越沙河地段，人们在管道上、下游两侧大量挖沙，使管道受到影响。管道现正按着下面的模式演变: 埋地管道→地上管堤管道→架空管道。这种局面给管道的正常维护与管理带来很大不便。这些问题有些是管道投产时遗留的，有些是投产后人们挖沙取土或搞农田水利基本建设造成的。

众所周知，管道在浅埋或裸露状态下长期运行是不利的，它会带来诸多问题。首先是散热，我国的长输管道大都是加热原油管道，管道长期浅埋或暴露在外，温度场无法建立，热损失非常大，结果导致了燃料油的额外消耗，造成宝贵能源的浪费。其次, 悬空段过长，超过安全规定的要求，势必要采取各种安全保护措施，或加支墩、或打桩、或筑坝，尤其在穿越河流地段，要上规模比较大的水工保护工程来确保管道的安全运行，这样势必会造成管道维修费的大规模膨胀。就华东局来讲每年用于治理水工的费用高达几百万元。从管理角度讲，裸露管段的增加，给管道的日常维护与管理造成不便, 管道工的工作量加大, 更主要的是裸露管线会失去阴极保护，长久下去，其寿命必然要比埋地管段短。当管道运行10a、20a或更长一段时间后，这个问题的严重性就会明显地暴露出来。因而从现在起就应该提高认识，采取必要的措施，加强对管道腐蚀的控制。

如何找到一种既能确保管道安全运行又能减少资金投入的办法呢?“弹性沉管”为我们展示了一个美好的前景，其优势在于:

(1) 少投人多产出提高经济效益。搞弹性沉管只涉及土方工程，而搞大规模水工工程要涉及建筑用三大材料，又要增加保温费用。据初步估算，搞弹性沉管与建水工工程相比可节省费用70%以上。

(2) 有利于管理。实现不露管，不露铁，可恢复地貌，既利于农业生产，又利于疏通河道。

(3) 有利于阴极保护。改埋地管道后，给阴极保护创造了有利条件，可延长管道使用寿命。

“弹性沉管”在此只是一个设想，若要付诸实施，仍需作大量细致的调查研究工作。其实不停输弹性沉管现象在许多实际工作中曾出现过，只是沉降量比较小，未引起注意。如1985年、1986年魯宁线盱眙石方段扩沟、贾汪石方段扩沟，还有近几年沧临线、濮临线防腐层大修工程等等，都发生过管道下沉现象，沉降量大都在5 ~15Cm范围内, 这些现象大都是由于管道底部的回填土比较松软，再经管道自重及上部回填土压实后引起的。这些自然沉降后的管道一直处于安全运行之中。

管道弹性下沉现象曾多次出现，但是作为一种专门的实施办法使管道产生较大范围的沉降，仍需从理论上分析其可行性。

输油管道在开挖后，尤其在开挖长度较长和悬空之后，管道原有的内力平衡状态发生改变。现在的问题在于原管道在运行10a、20a或更长一段时间后，某一断面的实际受力情况无法准确描述，或者说只能定性描述而无法定量描述。实际经验告诉我们，管道在长期运行之后，由于土壤的蠕变作用, 管道产生一定的变形，其受力状况由不平衡到平衡并逐渐趋于稳定。实际受力值要比理论计算值小这就说明管道应力有一定的安全储备，这对于弹性沉管是有利的。

实现弹性沉管还要解决以下几个问题。

(1) 要控制开挖长度。开挖长度短, 管道弹性变形范围小，管道沉降深度达不到要求; 开挖长度过长，虽然管道的弹性变形范围加大，易于达到沉降深度，但可能会出现管道纵向失稳问题。所以，合理地选择开挖长度是实现弹性沉管的先决条件。除此之外，管道在下弹沉降过程中，原有的水平管段在管道自重力的作用下会弯曲变形，其原有的内力平衡状态将发生改变。实现这样一种弹性变形，应对管道最大挠度有所控制, 以保证管道在下弹过程中的安全。对管道最大挠度进行控制，其最小允许曲率半径的大小便成为挠度控制的必要条件。根据《原油长输管道设计规范》规定，对于这种竖向曲线的最小允许曲率半径，除了应满足小于1 000DN的条件之外，还应大于管子在自重作用下产生的挠度曲线的曲率半径。其计算模型相当于简支梁两端嵌固的中间状态，挠度系数采用8/384。基于这种理论，可计算出各种不同管径的最小曲率半径。在曲率半径确定之后，其开挖长度便很容易计算出来。

(2) 对管道的强度要重新校核。根据实际弹性沉降情况以及计算模型，管道内力状况发生改变。由于沉降使管道由直线段转向弯曲线段，管道(弧长)必然有微小的增量，增长的结果导致了管道轴向应力的增加(主要是拉应力)。埋地管道的轴向应力主要由三部分组成，即温度应力、轴向泊桑应力和弯曲应力，由于我国原油输送温度较高，同管道安装温度相差大，所以由温差引起的应力较大，它在轴向应力中占主要部分。弹性沉管使管道变形加大，这有利于温度应力的释放，仅温度应力而言，对于弹性沉管是有利的。基于这种实际情况，对轴向应力进行校核时可排除温度应力的影响。

(3) 考虑埋地管道的纵向稳定性，应对管道的开挖长度(即连续裸管长度)有所限制。通常在正温差和内压的作用下，管道纵断面产生轴向压力，这个压力在土壤约束去掉之后有可能导致地下管道拱起。管道拱起情况在油田集输管道及长输管道上都曾出现过，已引起国内外专家的注意，并为此做了大量模拟性实验，从中获得了大量的实验研究数据。在许多规范和设计文件中, 对管道的纵向稳定性都加以限制和说明，如苏联СНИП Ⅱ -45-75 (建筑法规第二卷第45篇) 中规定: 对不同管径，依管道的弹性弯曲半径来确定容许温差，用限制温差的办法来保证管道的纵向稳定性，又如管道局企业标准Q/ GDSJ0003-89《管道防腐层大修技术规定》中规定: 为防止管道热变形损坏，管段中连续裸管不得超过200m等等。所以在弹性沉管施工中，管道连续裸管长度以及管道悬空段长度应按有关规定执行。

(4) 应对管道的腐蚀情况加以综合考虑。管道在运行10a、20a之后必然产生一定的腐蚀，在计算和校核应力时应弄清管道腐蚀现状，并把管壁减薄因素考虑在内。

管道下弹具有以下的特点:

(1) 管道是在运行状态下沉降，即是在不停输带压状态下施工。

(2) 管道大范围开挖后可能产生横向位移，即可能产生抖动。

(3) 对于上凸段管道和温差较大的管道可能产生纵向失稳，即管道拱起。对于上述可能出现的现象在施工中不能不防，所以除了在设计上进行精确计算外，还应在施工中增加安全保护措施。如: 运行上可以考虑降低输送压力，减少输量; 对下弹段管道控制关键是进行应力监测，随时观察应力变化情况，及时采取有力措施，确保管道在下弹过程中的安全。