闫生栋  沈飞军

中国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，极易发生地质灾害，且遭受地质灾害具有一定的代表性，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至宜昌段受到滑坡、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，终于湖北省武汉市，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。管道忠县至宜昌段全长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，远远高于全国年平均降雨量630 mm，也是引起地质灾害的重要因素之一。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 地质灾害风险特征

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。岩石强度软硬不一，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，不均一性、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、洪水冲刷等最为典型。忠武管道投产至今，先后对忠县至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，特别是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0.5×104 m2，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年一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，顶部填缝及排水措施，保证了管道临时安全。经过论证，永久治理措施将滑坡整体安全系数提高至1.15，采取滑坡体顶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，可将安全系数提高至预定值。

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，划分为三级，第一级1 380～1 400 m，临空高度20 m，分布危岩体10个；第二级1340～1 350m，临空高度70 m，分布危岩体22个；第三级坡脚部位高程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。通过中国石油管道完整性管理系统，绘制危岩体分布图，供工程治理使用。

（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清除；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清除再支护。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

榔坪河一带地貌整体属侵蚀―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、破坏能力极强。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、洪水流量等数据供抢险现场使用。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分析管道一旦发生断裂，潜在影响半径内人员伤亡及财产损失，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，为决策提供了数据支持，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，会受极端天气影响，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。榔坪河此段最大冲刷深度为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管道沉降至冲刷线以下0.5 m，最大沉降量为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。这一治理措施安全系数高、投入资金少，为处理洪水冲刷的首选方案。

3 结论

（1）输气管道地质灾害预防和治理中应用管道完整性管理技术可以大大提高管道系统安全。

（2）基于GIS的完整性管理系统集合的各类管道基础数据信息是应对地质灾害、风险评价、决策支持的基础。

（3）管道应力监测和地表裂缝监测，是预防地质灾害损伤管道的有效手段。

作者：闫生栋，男，1983年11月生，工程师，2006年获中国地质大学（武汉）工学学士学位,现为中国石油西气东输武汉管理处管道科长，主要从事管道管理工作。

《管道保护》2018年第2期（总第39期）