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管道研究

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黄土塬地区管道线路选择 对管道安全保护的影响

来源:《管道保护》杂志 作者:钱祖国 艾虎 杨涛 时间:2018-7-21 阅读:

钱祖国 艾虎 杨涛

中国石油西气东输甘陕管理处

西气东输一线、二线、三线,陕京一线、二 线、三线及兰郑长成品油管道等穿越甘肃、陕西的 黄土塬地区。本文通过分析黄土塬地区油气管道线 路选择对后期管道安全保护的影响,为管道路由的 规划选址提供参考意见。

1 黄土塬地区不同线路选择下的影响

1.1 横坡铺设 西气东输一线经过的子长、延川两县,地形地 貌特殊,沟壑纵横,有20%的管道线路横坡铺设。


图1 西气东输一线DD282横坡段坡面裂缝


图2 西气东输一线DD282横坡段滑坡分析

如子长县境内桩号为DD282两处管段,就属于 典型的横坡铺设段,顺气流左侧方向为秀延河,因 受河道侵蚀影响,坡脚一侧水土逐渐流失,坡脚失 稳后,引起靠管道一侧阶地出现牵引式下滑。一旦 坡面出现滑动迹象将对管道产生一定的应力,如应 力无法得到释放,达到一定限值后管道将会出现局 部变形或者断裂的风险。DD282处管段因受滑坡影响 先后多次对管沟开挖释放应力,并修建坡面排水系 统,坡脚采取石笼反压的方式进行保护,以进一步 抑制滑坡体的变化。采取横坡铺设的管道如遇地质 灾害,需要投入大量的资金进行保护。(图1、2)

1.2 穿越采空区

西气东输一线、二线经过的灵台县、子长 县、麟游县地下煤矿资源丰富,线路选择出现压覆 矿的情况无法避免。部分管段距离采空区较近,在 后期管道保护工作中,压覆矿区域要合理预留安全 矿柱,同时要定期对安全矿柱进行有效性评价,以 避免越界采矿行为。如无专业设备,难以及时判断 采矿行为是否超越安全警戒范围,增加了管道保护 工作的难度。如果发生采空区塌陷,将引起管道局 部褶皱或者断裂,危及管道安全。

1.3 穿越黄土大冲沟

管道敷设时多采用大开挖方式穿越黄土大冲 沟,由于黄土的湿陷性,结构破坏后,受降雨、农 田灌溉等因素影响极易造成管沟水土流失,出现陷 穴,当陷穴进一步扩大形成贯通的潜蚀环境时管道 就会悬空。(图3、4)


图3 黄土大冲沟大开挖穿越方式

图4 冲沟段穿越管道底部悬空情况

对西二线黄土塬地区多处大冲沟穿越段管道 进行开挖验证,均发现管底出现不同程度的悬空现 象,悬空高度局部可达2m,悬空暴露处长度已经 达到10m左右。如果管底空穴进一步扩大,达到管 道悬空最大限度后,管道将承受上方覆土造成的垂 直应力作用,威胁管道安全。

1.4 与城镇近距离并行

黄土塬地区的城镇多坐落于山谷之中,沿县 道、省道呈带状分布。管道路由选择因受地形限 制,距离乡镇、城区较近。随着经济发展,城市规 模逐年扩大,造成了管道穿越区域地区等级升级、 管道安全距离不足和第三方施工威胁等诸多问题。

图5 管道周边林立的高楼

如,西气东输一线管道从子长县城区边缘经 过,但后来管道周边逐渐规划了大型居民区,目前 管道50米范围内高楼林立,造成地区等级升级。同 时第三方施工增多,施工挖掘伤害引起的管道安全 风险加大。一旦管道出现泄漏、爆炸等事故,将会 严重威胁周边公共安全。为此,管道企业需要投入 大量资金来控制风险。(图5)

2 黄土塬地区线路选择有关建议

2.1 应采取顺坡铺设

从管道运行、保护的实践看,山体滑坡、崩 塌等地质灾害对管道的影响横坡段较顺坡段严重。 因此,在黄土塬地区管道线路选择应尽量采取顺坡 铺设的方式。

2.2 应避免穿越矿区

除受地形限制外,管道路由选择应尽量避免压 覆矿或者穿越矿区,除了降低管道保护难度外,还能 大大减少后期监测、治理费用。对采空区穿越区域应 实时监控管道的应力变化,关注土体位移情况,一旦 管道应力超越警戒值需要及时释放管道应力。

2.3 合理选择穿越方式

由于黄土被扰动后结构发生变化,遇水极易 流失,在线路选择时应尽量避免穿越黄土大冲沟, 或者采取桥梁跨越的方式穿越,以减少扰动范围。 其他黄土区域的施工,应尽量减少开挖作业面,部 分地区可采取斜井、隧道方式穿越。

2.4 与城区保持足够的距离

黄土塬地区的城镇由于受地形限制,一般呈 纵向扩张发展。长输管道线路选择应充分考虑城区 的扩张速度,保持足够的距离。

3 结论和建议

黄土塬地区不同的管道线路选择,影响了后期 安全保护工作难度和工作量。因此,在线路规划阶 段应关注途经区域的地质条件等重要因素,选择最科 学、合理的路由,为确保管道安全创造有利条件。◢

参考文献:

[1] 李喜安,宋焱勋,叶万军. 黄土洞穴潜蚀工程地 质,2010

[2] 王建,董振. 浅谈油品长输管道路由的选择,2013

《管道保护》2015年第6期(总第25期)

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