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摘要：文章著重以陜西省陜北地區榆林至延安一帶天然氣管道工程為例。通過對濕陷性黃土地區長輸管道運行期間所遇到的地質災害分析，提出了相應的防治措施，并總結出管控長輸管道工程的方法。

關鍵詞：濕陷性黃土；長輸管道；地質災害；管控

1概述

陜北地區屬自重濕陷性黃土，土質較均勻、土體粘粒含量較少，結構疏松、孔隙發育。受水浸濕后，土結構迅速破壞發生顯著地附加下沉，強度迅速降低，加之大量裂隙的存在，黃土的抗剪強度表現出明顯的各向異性，會對天然氣管道的正常運行帶來極大的困難。因陜北地區地形有山，有溝，有河流，溝壑縱橫，管道經過山區和沖溝段時由于地形條件復雜，地勢陡峭，人為或者自然因素引發的危害管道安全的滑坡、地面沉降、水工保護失效、河流穿跨越處水動失穩等與地質作用有關的災害，使管道面臨各種地質災害的威脅。

2天然氣管道地質災害的分析及防治

2.1黃土滑坡地質災害

滑坡，是一種重要的地質災害，當管道穿越的滑坡體發生變形時，滑坡的下滑推力直接作用于管道，起初管道會發生彎曲、拉伸、剪切，處于彈性變形，當作用力增大，接近或達到其屈服強度，則出現折斷、剪切斷裂等破壞，造成泄露失效，甚至發生爆炸。多數滑坡產生于斜坡地帶巖土體，在自身重力的作用下，沿著一個特定的界面，整體向下滑坡的現象，土質滑坡滑面一般呈圓弧形，巖質滑坡滑面受結構面控制，主滑剖面上一般表現為折線。針對管道的滑坡，我們在管道設計時期，可按照地形選擇管道平行于作用力通過，因為作用力與管道垂直時，對管道的危害最大。在建設時期管道穿越滑坡地段，要求原貌恢復施工作業帶及植被，并選擇合適的水工保護措施進行加固，防止水土流失。例如：根據坡面坡度選擇溝內截水墻加固或者灰土基礎加固，溝外漿砌石擋墻、草袋子柳木樁護坡等水工保護措施對管道周圍土質進行加固，在坡面頂端修建排水渠等集水引水措施對排水進行引流。

2.2河道穿跨越失穩地質災害

管道穿跨越工程是指管道穿跨越河流、峽谷或者道路等自然或者人工障礙物，穿跨越河道工程是管道建設的關鍵部位，它關系到管道的安全運行，不論是穿越還是跨越一旦發生地質災害影響尤為嚴重。管道穿越河道最常用的方法是開挖埋設管道，管溝開挖過程中黃土土質變化較大，建立黃土管溝圍巖力學模型有較大困難。一方面，河床多為砂礫松軟土層的河流主河道中，因季節河水水流湍急，致使河床不斷受到沖刷下切，管道裸露；另外，管道穿越河道設計時，缺乏對河道特點的了解，管道埋深不夠，穩管加固措施不夠，長期的運行致使管道裸露，易造成管道漂移、斷裂。管道跨越施工中難以判斷黃土受水侵蝕速度，跨越的位置與邊溝的安全距離較難確定。一方面，跨越支墩在彎道水流凹岸集中沖刷位置，河岸受河水交替沖刷而塌陷造成跨越支墩失穩；另一方面，季節性河流河水漲落使原來較規則的河道不斷受到沖刷而逐年變寬且不規則，使河道主流位移，緊靠河邊，久而久之，使原設計在河邊的跨越支墩失穩，管道瞬間失去支撐，受重力易造成斷裂。針對穿跨越河道管道失穩，在對穿跨越位置以及方案的選擇和工程措施的制定需特別重視，盡量避免穿跨越在災害性地質地段通過。方案設計時能穿越盡量不跨越，并根據河流變化、水流趨勢、水沖點等因素綜合考慮。例如：穿越點已避開水沖點時，保護位置就不應該選擇在穿越點處，而應該選擇在穿越點的上游水沖點位置更合適。因此，在做管道穿越河道這類保護設計時，不僅要了解河道近年來的演變趨勢，而且要盡可能掌握該河段上下游河床、河岸演變規律，若該河岸屬彎道水流頂沖點，則設計護坡時應保證足夠的長度。

2.3地面沉降地質災害

黃土地區最常見的管道地質災害是地面沉降，濕陷性黃土一般狀態下具有較高的強度，而遇水后土的結構破壞而發生顯著附加變形，土的強度突然下降便產生濕陷。管道地基強度不足以支撐上部結構的自重及荷載作用而產生過大的壓縮變形時，特別是超過管道所能允許的不均勻沉降時，則會引起管道過度下沉，接口開裂，影響管道安全使用。針對管道地面沉降，應加大管道建設中管溝的強度、穩定性及不均勻沉降的要求，濕陷性黃土管溝的處理方法很多，常用的有素土或者灰土墊層、強夯法等，在使用過程中要根據工程地質條件分析，以確定合適的管溝回填方法。例如：管溝處理中先對溝內松散土及雜物全部清理，一般1-4m厚的軟弱土層采用灰土進行重新回填，以提高管溝承載力，減少沉降量。灰土的配合過程中，石灰的用量需控制在一定范圍內，超過一定范圍后其強度反會逐漸下降，如1:9灰土只能改善土的壓實性能，2:8和3:7灰土一般作為最優含灰率使用。另外，管溝回填過程中，按設計要求分層夯實回填至設計標高，并按地形恢復現場地貌，有必要時進行植被的恢復，防止水土流失。

2.4水工保護失效災害

由地貌特征所決定，管道經過上下坡段、穿越河道溝道段、順河岸邊敷設段和管道穿過黃土溝頭等特殊地段，一般會采取水工保護措施進行加固，而在管道運行中由于突發暴雨、季節性洪水等導致管道周圍水土流失，使管道水工保護措施失效而出現各種各樣的安全隱患。例如：斜坡陡坎，此種地形回填土附著性非常差，石料與周圍土壤的結合性差，水流往往從石砌護坡與土壤相接的部位侵入，沖刷石砌護坡底部致使護坡垮塌，失去作用。針對管道水工保護措施失效災害，需根據水工保護的作用及特點分析導致其失效的原因，并分析水工保護措施失效后對管道將產生怎樣的影響，以確定最終采取的維修加固方案。例如：斜坡護坡失效后，將使該斜坡段管道的穩定性受到影響，因此，在修復該水工保護時，先將管溝內軟土等全部清理干凈，可將單一護坡更換為綜合性護坡，在坡底修筑漿砌石擋墻進行加固，3:7灰土分層夯實回填護坡背部，增加土的附著性，坡面采用草袋子護坡，中部略高逐漸坡向管溝兩側，并在坡頂和兩側修筑截、排水溝，將水引致安全部位，護坡兩側嵌入原土壤中，并將接茬部位壓實。

3天然氣管道地質災害的管控措施

濕陷性黃土自身性質對管道的危害性較大，要做好由此引起的管道各類隱患及災害的防護，不僅要在管道建設時期加強防范，還要在管道的運行過程中做好管控。

3.1建設時期地質災害的預防措施

（1）建設前期選擇正確的管道線路。前期應選擇地形相對穩定，植被茂盛的山脊，繞行坡度較陡，地質條件不穩地段為原則施工建設。選擇便于水土保持的建設線路，減少周圍地表植被的破壞。（2）建設期間做好水工保護工程。由于施工地區多為濕陷性黃土，加之地表生態系統本來就很脆弱，管道工程的施工過后，原有的水土保持系統被打破，為了保證管線運行后的安全，就必須采取相應的水工保護工程。（3）建設末期黃土地貌恢復。為了更好的保護管道、減少水土流失的可能，必須根據原地貌高程等進行恢復，距離較長陡坡地段可根據實際情況設置成階梯型，并配合地表水工保護措施，原貌恢復。

3.2運行中地質災害的管控措施

（1）管道投入運行后，做好日常的巡護，并對管道周邊有滑塌、沉降等隱患及水工保護設施損害情況及時發現并采取措施進行維修，避免擴大形成較大隱患。（2）濕陷性黃土地區管道地質災害的管控制本著“預防為主，防治結合”的宗旨，做好水的疏導、引流，治好了水就管好了管道地質災害。（3）長輸管道線路較長，全段管道整體管理難度較大，在管理過程中對管道的地質災害風險進行分類，對地質災害風險較高的地段列入重點管控部位，加大管理力度，對風險較低地段正常維護即可。

4結語

針對黃土地區滑坡、管道穿跨越失穩、地面沉降、水工保護失效等特殊危險地質災害，提出了天然氣管道地質災害預防治理措施；鑒于黃土地區脆弱的生態環境，長輸管道工程的建設、投產和長時間運行必須高度重視多發現象，建立一套經濟有效的管理地質災害防治體系，并通過長期的努力來保護管道的安全。

參考文獻：

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作者：馮文娟 張文龍 單位：陜西省天然氣股份有限公司