纯化水系统金属软接头：管道完整性管理应对地质灾害的实践

管道完整性管理应对地质灾害的实践

闫生栋沈飞*

中*石油西气东输管道公司

西气东输武汉管理处所辖忠武管道横穿渝东鄂西山区，地质条件复杂，.易发生地质灾害，且遭受地质灾害具有*定的代表性，对管道安全运行造成严重威胁。

通过对忠武管道地质灾害主要集中的忠县*宜昌段受到滑坡、危岩崩塌、洪水、泥石流等地质灾害威胁分析，介绍管道完整性管理在应对地质灾害中的方法和过程。

1 管道地质灾害风险

1.1 管道所处环境情况

忠武管道干线起于重庆市忠县，*于湖北省武汉市，全长718 km，管径711 mm，设计压力7.0～6.3 MPa，于2004年11月竣工投产。管道忠县*宜昌段全长398 km，横跨渝东鄂西武陵山区。该区域地表切割深，沟壑纵横，山体破碎，地貌以碳酸盐组成的高原山地为主，兼有碳酸盐组成的低山峡谷与溶蚀盆地，复杂的地形地貌导致地质灾害频发。同时，沿线山区雨量充沛，年平均降雨量约1500 mm，远远高于全*年平均降雨量630 mm，也是引起地质灾害的重要因素之*。此外，近年来沿线大型工程众多，如川气东送、宜万铁路、沪蓉西高速公路等，受地形限制，与忠武管道走向基本相同。施工造成此区域岩层中的孔隙水压力和动水压力发生较大波动，原本的力学平衡关系被打破，岩层结构容易遭到破坏，加剧了诱发地质灾害的可能性。

1.2 地质灾害风险.征

管道沿线坚硬岩石工程地质亚组分布相对有限，恩施市罗针田、巴东县大支坪、野三关石梯子、长阳县榔坪八字岭等局部出露。岩性坚硬，力学强度高，抗风化能力强，节理裂隙不易发育，通常不容易形成地质灾害。

管道沿线分布较多的是较坚硬―软质岩石工程地质亚组，主要集中在忠县―齐岳山、汪营―团堡、熊家岩、榔坪―贺家坪、高家堰―焉坨。岩石强度软硬不*，力学强度差异较大，软质岩石易风化侵蚀和泥化。由于该类岩体软硬相间组合，不均*性、不连续性显著，在渝东鄂西山区易形成地质灾害。

1.3 地质灾害情况分析

忠武管道沿线地质灾害以滑坡、崩塌、洪水冲刷等.为典型。忠武管道投产*今，先后对忠县*宜昌山区段开展了多次地质灾害专项调查，发现各种地质灾害400余处，其中崩塌(危岩)152处、滑坡165处、泥石流61处以及洪水冲刷等10余处。

2 管道完整性管理技术应用

2.1 典型滑坡地质灾害风险分析与预防措施

2017年10月5日，忠武管道018 km+299 m处应力监测数据显示异常，超出允许值60%，发出黄色预警。通过基于GIS的管道完整性管理系统分析，此处管道横穿302省道后纵坡穿越滑坡体，潜在影响半径区域有11户居民，滑坡体位于两冲沟之间。通过现场勘查与分析，认为受持续强降雨影响，导致管道穿越斜坡地下水流量增大，滑体内黏土夹碎石饱水较为严重，.别是302省道排水渠由于塌方阻塞，导致该段道路上方雨水直接流入滑坡体，致使土体长期处于饱水状态，力学强度降低，土体滑动。该滑坡体由坡积物与崩坡积物组成，为土质滑坡。该滑坡前缘为302省道，裂缝处伴有“冒烟”现象，为典型的正在滑动迹象。滑坡体平面呈不规则弧形，滑动方向约180°，东侧以302省道为界，西侧位于坡脚，地形总体上缓下陡，坡度约35°。滑坡南北长约70 m，东西宽约80 m，面积约0.5×10⁴m²，厚度2.0～5.0 m，体积约为1.9×10 ⁴m³ 。管道埋深0.8～2m。

稳定性计算结果显示，滑坡体自重+地表荷载+50年*遇暴雨条件下稳定性系数为1.003～1.079，处于欠稳定―基本稳定状态。为确保管道安全，应急抢险采取底部压脚，.部填缝及排水措施，保证了管道临时安全。经过论证，*治理措施将滑坡整体安全系数提高*1.15，采取滑坡体.部和中部设截排水渠、中下部打11根抗滑桩、底部修挡墙的工程治理措施，可将安全系数提高*预定值。

2.2 典型危岩崩塌地质灾害风险分析及预防措施

张家沟危岩（群）位于石柱县张家沟斜坡处，危岩发育在侏罗系中统上沙溪庙组长石石英砂岩地层中，管道穿越长度约1.5km。该斜坡坡度40°～75°，局部危岩近乎垂直。根据危岩分布高程，划分为三*，.**1 380～1 400 m，临空高度20 m，分布危岩体10个；.二*1340～1 350m，临空高度70 m，分布危岩体22个；.三*坡脚部位高程1290～1300 m，临空高度20～30 m，分布危岩体19个，共计51个危岩体，单体体积在10～6 500 m³不等。通过中*石油管道完整性管理系统，绘制危岩体分布图，*工程治理使用。

（1）主动防护

即直接治理危岩体43个。如对危岩进行支护或清理，也可两者结合。对体积小、破碎成块体的危岩直接.；对体积大的，采取支护措施；对体积大、危岩体破碎成块体的可先.再支护。具体措施有：①有岩腔的危岩，且体积不大，直接设置支撑柱，抵制危岩崩塌，治理危岩体6个。②危岩基脚风化严重，采用钢筋混凝土或浆砌石结构护脚，阻止继续风化，治理9个。③危岩体积小于500 m³，直接清方治理10个。④危岩在500～1000 m³，比较容易破碎，采用局部清方加桩板支护治理8个。⑤危岩完整，体积中等，采用锚杆治理 6个。⑥危岩完整，体积较大（超过1000 m³），采用预应力锚索锚固治理 4个。

（2）被动防护

即直接保护管道，在管道上方设置钢筋混凝土硬覆盖或设置拦石网、落石槽，治理危岩体3个。

（3）监测

对于难以采用主动和被动防护的危岩，采用地表裂缝监测措施，及时了解危岩情况，采取应急措施5个。

2.3 典型洪水灾害风险分析及预防措施

榔坪河*带地貌整体属侵蚀―溶蚀中低山沟谷地貌，为东西向“V”型沟，南北两侧山高程达1700～2000m，坡度35°以上，而榔坪河谷高程仅500～700 m，且汇水面积大。榔坪河为典型的山区季节性河流，旱季水位低，基本干涸，但雨季受山区小气候影响易暴发山洪，水量大，流速急，水流中夹杂大量石块、砾砂等推移质，冲刷、破坏能力.强。忠武管道沿榔坪河铺设长约15km，管道在河内采用大开挖方式铺设，管道与河道的关系分为并行、顺河、斜穿和横穿，管道埋深1.5m左右，其中穿越主河道内管道埋深0.4～1.5 m。2010年7月8日，洪水造成管道漂管近150 m。为保证人员安全和抢险工作顺利进行，基于GIS管道完整性管理系统，采取了以下措施：①分析管道受影响长度、洪水流量等数据*抢险现场使用。②合理布置现场抢险物资分布图。③查看抢险进场道路。④结合管道穿越段埋深信息、河流冲刷等实际情况，分析管线断裂可能性，做好应急措施。⑤分析管道*旦发生断裂，潜在影响半径内人员.亡及财产损失，测算管道距离公路、铁路等的距离。基于管道完整性管理系统分析，为决策提*了数据支持，圆满完成了此处漂管抢险工作。

通过现场勘查和专家论证，对榔坪河洪水灾害提出三种治理方案：①管道改迁。但线路路由选择困难，大量隧道需要通过山体，工程费用投入很大。②水工工程治理。榔坪河受地形条件限制，直接采取工程治理措施，会受.端天气影响，冲毁水工工程，危及管道安全。③沉管+工程治理。对位于冲刷线以上90 m管道进行沉降，然后采取工程治理措施。榔坪河此段.大冲刷深度为1.93 m。通过计算，沉降位于冲刷线以上90 m管道，需过渡段（两侧）长度为300 m，两侧过渡段长度均取150 m，可实现对冲刷线之上90 m管道沉降*冲刷线以下0.5 m，.大沉降量为2.5 m。沉管过程中辅以应力监测措施进行力学监测。沉管后，对该处管道进行硬覆盖、拦砂坝、箱涵等工程治理措施。这*治理措施安全系数高、投入资金少，为处理洪水冲刷的.选方案。