油气管道工程地质灾害防治思路探讨

分类：城市规划论文发表 时间：2012-07-30 10:21 关注：(1)

　　摘要：油气管道工程是一种典型的线路工程及附属工程的结合体。本文介绍了油气管道在建设运营过程中常见的地质灾害类型、各种类型的地质灾害的认识判别以及危害形式，分析了各地质灾害特点，并提出了宏观预防和微观防治两方面入手以减少地质灾害给管道工程造成的危害，进一步论述了管道工程常见地质灾害的防治措施。　　 　
关键词：管道地质灾害 防治思路 宏观预防 微观防治

　　Abstract: Oil and gas pipeline project is a typical line works and ancillary works combination .This paper introduces the oil and gas pipeline in construction and operation process in the common types of geological disasters, various types of geological hazard recognition discriminant and damaging forms, analyzes the geological disasters characteristics, and put forward the prevention and control of macro micro two aspects to reduce geological hazards to the pipeline engineering hazards, further discusses the pipeline engineering geological disaster prevention and control measures.

　　Abstract: Pipeline geological disasters; Ideas for prevention and treatment; Macroscopical prevention;Micro control

　　中图分类号：TE973 文献标识码：A 文章编号：

　　0 前言 油气管道工程是一种典型的线路工程及附属工程的结合体。随着长距离油气管道工程的蓬勃发展，人类工程经济活动的加剧，地质灾害对其造成的危害日益显著：拟建管道受到地质灾害的威胁而被迫增加成本绕避改线的案例增多;在建管道的建设成本和工期因为地质灾害的阻碍而大幅提高的事件时有发生;运营管道受到地质灾害的破坏而酿成停产及恶性事故的新闻屡见报端。研究油气管道工程

　　的地质灾害的特点，针对性的提出管道地质灾害的防治思路，已经引起了石油石化行业的高度重视。通过多年从事管道地质灾害防治工程实践，我们根据油气管道工程地质灾害的特点，提出一些防治思路探讨。常见的管道地质灾害发育的主要种类有：崩塌、滑坡、泥石流、水土流失、地面塌陷、地震等六种。 1 管道工程常见地质灾害种类的判断与辨识

　　1.1崩塌

　　根据其强度分为剥落、坠石、崩落三种形式，对管道工程造成危害的主要为坠石和崩落，土质崩塌一般对管道工程危害一般较小。

　　崩塌的发育主要受地形地貌、地层岩性、节理裂隙发育情况、水文气象条件的影响，一般地讲具有以下几个方面的特征： 崩塌危岩体多位于陡峻高边坡地段(坡度一般大于45°); 危岩体节理、裂隙和断裂发育，造成岩体破碎;软硬岩相间分布的地区由于差异风化，有硬岩突出;如四川红层地区; 由于溪沟、河流长期冲刷坡脚或人为活动开挖坡角造成危岩体临空或应力场发生变化而形成平行于坡面的卸荷裂缝。崩塌多发生在雨季，在雨水渗入裂缝后造成粘结力迅速降低并受孔隙水压力作用。

　　通常的发育时间：降雨过程之中或稍滞后，这是崩塌发生影响最多的时间; 强烈地震或余震过程中; 开挖坡脚过程之中或滞后一段时间;水库蓄水初期及河流洪峰期;

　　针对崩塌发育的特点，对管道工程保护工作而言，主要是要加强对处于高陡边坡地段的巡查，并进行简易观测记录工作。特别是在主汛期还应加密巡查周期，凡是发生了连续变形的裂隙应及时上报采取措施进行防治。

　　1.2滑坡

　　判别滑坡的标志：(1)地物地貌标志：环谷地貌(圈椅、马蹄状地形)、坡面上的异常台阶及斜坡坡脚侵台河床等现象，滑体两侧常形成双沟同源的沟谷，有的滑体上还有积水洼地、地面裂缝、醉汉树、马刀树和房屋倾斜、开裂等现象。滑坡前缘出现有规则的纵张裂痕时，显示滑坡非常危险。(2)岩土结构标志：岩土常有扰动松脱现象。基岩层位、产状特征与外围不连续;常见张裂隙，普遍存在小型坍塌。(3)水文地质标志：滑坡体多为复杂的单独含水体，在滑动带前缘常有成排的泉水溢出，或者井水位突然变化。(4)滑坡边界和滑床标志：滑坡后缘断壁上有顺坡擦痕，前缘土体常被挤出或呈舌状凸起;两侧常以沟谷或裂面为界，滑床常见塑性变形带，多由黏性物质或黏性夹磨光角砾组成;滑动面光滑，可见擦痕等。

　　滑坡是管道地质灾害中最常见的灾种，尤其是在丘陵及山区中分布的管道工程，很多地段受到滑坡的威胁。且常以土质滑坡为多见。

　　1.3 泥石流

　　泥石流的形成条件主要受地形、地质环境、水文气象及其他人为活动。概括为：①陡峻的便于集水、集物的地形;②有丰富的松散物质;③短时间内有大量水的来源。

　　对于已发泥石流的流域沟谷的识别：中游沟常见不对称、参差不齐、凹岸冲刷坍塌、凸岸堆成石堤或有截弯取直现象。沟槽常见大段地被大量松散固体物质堵塞，形成跌水。沟道两侧地形变化处，各种地物上、基岩裂缝中常夹有泥痕、擦痕及残留物。沟谷中下游形成多级阶地，在较宽阔地带形成垄岗状堆积物。下游堆积扇的轴部凸起，稠度大的扇体扇角小，呈丘状。扇体上沟槽不固定，杂乱分布垄岗状、舌状、岛状堆积物。堆积的石块均具有尖锥棱角，粒径悬殊，无方向性，无分选层状。

　　对于未发泥石流的流域的沟谷其易发特征如下：沟谷上游山体破碎。山坡与松散土石厚度大;沟谷两侧山坡坡度大，沟头和沟口的高差较大;夏汛季节雨水多，经常发洪水的沟谷。

　　泥石流灾害是一种危害巨大的灾害，目前管道工程已经常进入高山峡谷地区，随着经济发展，应加强对多发于高山峡谷地区泥石流灾害的认识，以保护管道运营安全。

　　1.4水土流失

　　水土流失又称土壤侵蚀，是一种累进性和渐变性的地质灾害。管道工程中日常采取的水工保护措施就是为了治理这一灾害的防治措施。多发于山区丘陵山坡地段及沟谷河床管道穿越地段。随着人类工程经济活动的加剧，自然环境的变化日益剧烈而使水土流失造成的危害日益强烈。

　　水土流失不像崩滑流等剧变或突发式地质灾害那样可以通过一些显著特征进行判别，主要依靠日常的巡查工作中加以重视、对土质边坡、穿越河流沟渠地段加强观察，及时发现存在的隐患后上报，提前采取必要防治措施。

　　1.5地面塌陷

　　可分为岩溶塌陷，采空塌陷和黄土塌陷三种类型。在四川南部及云贵等地的岩溶地区，主要表现为岩溶塌陷，也是地面塌陷的主要类型，主要发育石灰岩发育的岩溶地区，如四川南部泸州、宜宾等，贵州、云南等岩溶现象发育的地区，人为因素多为诱发原因，其中抽排水工程是主要诱发因素。黄土塌陷主要发育在西北和华北的黄土地区，多为人类工程经济活动诱发。采空塌陷主要发育在矿山开采区，以山西等地多见。

　　地面塌陷对管道工程的危害也是巨大的，因其具有突发性、持续性和重复性的特点，因此在岩溶地区应加强巡查中对地面塌陷灾害的排查工作。

　　1.6地震灾害

　　对于管道工程而言，地震灾害造成的危害也是巨大和多样的，因此在管道建设过程应采取的避让、抗震等措施。对于已建成运营的管道工程，在地震后，应迅速在地震波及范围内进行专业排查，及早发现因地震而诱发的崩塌、滑坡、泥石流、地面裂缝等次生灾害，及时采取防治措施，减少地震灾害造成的损失。

　　2.油气管道常见地质灾害的危害形式和特点

　　管道工程的特点是管道一般浅埋于地下1-5米，管道工程具线性特征，因此很多地质灾害可采用绕避的方式通过，对于管道不能绕避的地质灾害，不同的灾种以及管道与地质灾害的相对位置对管道的危害程度显著不同，因此，前期选线工作中充分考虑地质环境条件十分重要，通过线路优化比选，可以极大减少地质灾害对管道工程的危害。

　　管道地质灾害的危害对象主要为管道工程及其附属工程：如线路、站场阀室、穿跨越工程、伴行道路等等，以线路为多见。同时有的灾害还会危害管道经过地区的人民生命财产安全。防治工程措施既要能有效防治或减轻地质灾害对管道的危害，又要兼顾管道通过地区人民的生命财产安全，还要尽量减少投资。因此应针对具体情况结合其危害形式采取合理适用的防治工程。

　　一般地，滑坡对线路管道的危害主要表现为：在滑坡下部通过时对管道加载;在中部时拉断管道;在上部时管道悬空或拉断管道。对站场阀室的危害表现为建构筑物变性破坏甚至倒塌，工艺设备无法正常运转、对站场工作人员的生命安全造成威胁等等。对伴行道路的危害多为断道。

　　泥石流对线路管道的危害主要表现为：揭底后损坏管道，横穿越时，冲毁管道，威胁巡线员工，流通区通过时危害最大，相关规范一般要求绕避。

　　崩塌对线路管道的危害的主要表现为砸坏管道。特别是跨越工程，管道露天放置或浅埋设置时危害较大，并对巡线员工构成威胁，对站场的危害是对工艺设备和人员的威胁。

　　地面塌陷对线路管道的危害主要表现为管道悬空、断裂，对站场的危害形式包括工艺设备破坏，建筑物变性破坏甚至倒塌等等

　　3. 油气管道常见地质灾害防治思路

　　地质灾害可防可治，关键在于加强地质灾害特点的认识，及时发现，及时采取防治措施，并应从宏观预防和微观预防两方面入手以减少地质灾害给管道工程造成的危害。

　　3.1 宏观预防措施

　　(1)管道工程建设前应开展地质灾害危险性评估工作，防患于未然。根据评估成果报告正确认识管道工程建设中的地质灾害现状及建设过程中诱发地质灾害的可能性，对于重大地质灾害或可能诱发重大地质灾害的地段进行经济效益分析后，合理选择避让或治理的措施，为管道的安全建设和建成后的安全运营奠定了良好的基础。

　　(2)加强管道建设中的地质灾害的勘察设计工作。对于地灾危险性评估中发现的地质灾害点应在勘察设计阶段中进一步投入相应实物工作，选择专业队伍严格按照规范要求进行勘察设计工作，对于管道工程建设活动容易诱发地质灾害的不合理施工行为在设计文件中加以强制性规定，尽量减少因工程活动引发的地质灾害。

　　(3)管道工程施工中应同步对已查明地质灾害的防治工程施工;同时管道施工中应严格按照设计要求和相应规范减少对边坡、地下水等自然地质环境的破坏，不可随意开挖坡脚，不可随意在斜坡上堆放土石，管理好排水沟渠等。

　　(4)管道运营阶段的预防工作主要表现为及早发现、及时管理，随着地质环境的变化及气象条件的变化，在管道运营阶段还不可避免地新发一些地质灾害，尤其是在雨季，应特别加强巡查和排查工作。

　　3.2微观防治措施

　　在管道运营阶段，首先应充分收集整理管道建设过程中发现及已治理的地质灾害的相关资料，一般应开展全线地质灾害调查评价工作，摸清家底，并把已发现的灾害点的地段作为管道巡查保护工作的重点地段;同时对易发地质灾害的地段进行重点监控地段，应该注意的是，在管道工程建设的相关评估、勘察、设计和施工竣工验收文件中提出的有易发地质灾害趋势的地段往往在实际工作中重视不够，应进一步加强这方面工作;最后，在日常管道巡查中及时发现新发的地质灾害。总之，地质灾害的预防应遵循及早发现、重点突出、及时治理、防治并举的原则。对已发现的地质灾害隐患点在及时报告的同时，在进一步开展防治工作之前，应采取相应的监测手段和简便可行的简易应急处置措施减缓灾害的发生发展速度，如对崩塌危岩体可采取裂缝位移监测，引开流进裂缝的地表水等预防措施;对滑坡变形体可设置变形观测点、地下水观测点，进一步观察滑体地形地物的变化，并做好记录工作，有条件的情况沿滑坡上缘抢修一些排水沟等简易工程措施。

　　对监测资料应进行分析整理，如裂缝监测数据如果发现持续增加或突发剧烈变化等情况，则应对崩塌危岩体下部管道采取应急保护措施，如临时覆盖砂袋等。在雨季尤其是在连续暴雨的情况还应加密观测频次。

　　对穿越于地质断裂带特别是活动断裂带的管道工程除在管道工程建设中应尽量避让或采取抗震设防措施外，也应作为管道巡查中重点排险地段。同时，管道工程设计应该严格按照《抗震设计规范》中关于烈度大于等于7度的强震区设计的相关规定，做好管道工程的全面抗震设计，减少地震灾害造成的损失。

　　3.3 管道地质灾害防治工作

　　3.3.1监测工作

　　(1)简易监测方法：主要有埋桩法、埋钉法、上漆法和贴层法等。

　　(2)简易监测步骤： 选定监测点：一般选在主裂缝的两侧，每两个点为一组，一般设3-5组。 确定测量工具和监测周期：可选用钢卷尺或测量仪器进行测量。观测周期一般每月应观测一次，在变形滑动明显时，应增加观测次数，可增加到每击或每天一次，在暴雨时应加密至数小时一次。 记录、分析监测结果。 建立简单易行的险情警报系统，及时撤离人员，及时上报。

　　(3)简易防治措施(主要适用于滑坡崩塌)：开挖排水沟将地表水引出危险区;及时封堵裂缝防止地表水的直接渗入;利用砂袋等重物反压坡脚减缓滑坡滑动;在滑坡后缘实施简易的减载工程。

　　3.3.2 管道常见地质灾害的治理措施与方法

　　(1)崩塌的治理措施与方法：清方减载：即清除危岩体;充填裂缝，尤其是张裂缝和卸荷裂缝，防止雨水进入裂缝; 喷锚网加固：对不能清除或清除易加速风化的危岩体可采用锚网喷的措施，使危岩体与稳定岩体形成整体，并减少雨水入渗和减缓表面风化;支撑加固，对所谓凹岩溶，可采用砼柱支撑加固措施; 排水设施修建：在崩塌危岩体后侧设置截水沟等

　　(2)滑坡的治理措施与方法： 消除或减少地表水和地下水对滑坡的影响，主要方法有：设置截水沟、排水沟、消除外来水源进入滑体、滑体内排水、边坡防护防止冲刷和入渗、填塞裂缝;增大滑体抗滑力，阻止滑坡启动，主要方法有：弃土减载、清除危石、设置支挡构筑物如挡墙、抗滑桩等; 改善滑体岩土性质，提高强度指标，增强斜坡稳定性，可采用灌浆法、锚固法、熔烧法等，并贯彻小治、单治的原则。

　　(3)泥石流的治理措施与方法：拦截：修建 拦渣坝、设置停淤场;滞流：修建谷坊坝、丁字坝、拦蓄固体物体、固定沟床，减缓纵坡，减少速度等; 输排和利导：在下游堆积区修筑排洪道、急流槽、导流堤、排导槽等; 上游可修建蓄水工程，调水工程或引水工程，同时在物源区采取生物工程减少水土流失。

　　4.结语

　　本文通过对管道工程地质灾害常见种类、危害形式和特点的分析，提出了管道地质灾害的防治思路，并首次提出了管道地质灾害的概念，宣贯了地质灾害重在预防，早防早治的理念，对管道工程建设者普及地质灾害防治工程知识具有一定推动作用。

　　参考文献

　　[1] 中国地质环境监测院 侯金武主编 《防灾自救 重建家园——地震次生地质灾害科普知识》 地质出版社 2008年7月出版 [2] 《工程地质手册》(第四版) 手册编委会 常士骠 张苏民主编 中国建筑工业出版社2007年2月出版 [3] 中科院水利部成都山地灾害与环境研究所 唐 邦兴主编 《山洪 泥石流 滑坡灾害及防治》 科学出版社1994年8月出版