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管道研究

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川渝地区竹类植物对管道防腐层安全影响研究

来源:《管道保护》杂志 作者:张文艳 熊娟 时间:2019-1-8 阅读:

张文艳 熊娟

西南油气田分公司输气管理处


摘 要: 从竹类植物根系分布的特点出发,在管道所处区域选取两种典型类别的竹子进行现场根系开挖调查和分析。表明丛生竹根系为须根系,对三层PE防腐层基本不构成威胁。散生竹有强大的地下根系,已发现对三层PE有压痕影响,管道上方仍需严格遵守管道保护法规定禁种散生竹类植物。

关键词: 管道;竹类;竹鞭;三层PE防腐层;压痕


《石油天然气管道保护法》第三十条明确规定,在管道线路中心线两侧各5米范围内,禁止种植竹子等其他根系深达管道埋设部位可能损坏管道防腐层的深根植物。川渝地区竹子资源丰富,竹林面积占全国的十分之一以上。散生竹类植物若在适宜生长区域内,其鞭根每年至少能向外延生3~5 m,通常难以人为限制其生长区间。近年来管道大多以三层PE防腐层取代了石油沥青涂层。因此,研究竹类植物根系对三层PE涂层的影响,对于维护管道安全、减轻管理负担、保护地方经济与资源具有重要意义。

1 楠竹和慈竹根系生长和分布

根据竹类植物根系分布特点,对散生竹类(楠竹)和丛生竹类(慈竹)分别选取了两处进行根系对防腐层的影响开挖调查。

楠竹又称毛竹,是单轴散生型竹种,通过地下竹鞭繁育,竹鞭大多在土表40 cm内延伸,在40 cm以下的土层中不足总量的10%。竹鞭遇到障碍后(岩石、断面等)都采取向下弯曲的方式(下潜)试图越过障碍,而不是分出侧枝或侧向弯曲,因此,竹鞭的生长仅有向前和向下两种趋势。

慈竹,是丛生竹竹种,广泛分布于川渝各地。与散生竹不同,没有横行地下的竹鞭。竹根通常有直径小于2 mm以下的细根构成,水平分布范围受竹秆基部限制通常不超过竹兜2 m,垂直分布集中在0~50 cm的土层中。

2 现场开挖调查

2.1 现场调查依托的方法及标准

2.1.1 开挖调查方法

根系的现场开挖调查采取壕沟法,即在选择的目标树种靠近埋设输气管道一侧,平行于输气管道挖掘长3 m、宽1 m、深至埋设输气管道最深处的壕沟。挖掘过程中应尽量避免植物根系被挖断。根据现场挖掘剖面进行根系分布特征及其对防腐层的影响调查。

2.1.2 防腐层质量检验方法

防腐层质量检验依据SY/T 0087.1―2006《钢制管道及储罐腐蚀评价标准 埋地钢质管道外腐蚀直接评价》。

(1)防腐层外观检查:对防腐层进行100%目测检查,查看防腐层表面是否有植物根系穿入或穿透,表面是否有压痕,并记录。

(2)防腐层厚度检查:采用防腐层测厚仪,根据不同防腐层标准中的厚度要求,按照SY/T 0066―1999《管道防腐层厚度的无损测量方法(磁性法)》的规定,每个调查点应测量沿圆周方向均匀分布的四点(时钟位置12:00、 3:00、 6:00、 9:00),以最薄点为准。

(3)防腐层漏点检查:根据不同防腐层标准的厚度要求,按SY/T 0063―1999《管道防腐层检漏试验方法》的要求计算电压,采用电火花检漏仪进行检测,记录漏点数及漏点分布情况。

2.2 开挖点基本信息

4处现场开挖点的竹子基本信息和管道信息详见表 1、表 2。



2.3 现场开挖调查及结果分析

2.3.1 慈竹现场开挖调查及分析

开挖点1和2的现场情况详见图 1、图 2。开挖结果分析:慈竹根系发达,根系数量众多,但为须根系,根的尺寸属于毫米级别,由于三层PE防腐层的致密性,根系难以穿入涂层。其对三层PE涂层影响较小。



2.3.2 楠竹现场开挖调查及分析

(1)开挖点3现场调查情况。现场开挖后,发现管道上方有一残留的竹桩,说明之前管道正上方有一棵楠竹,见图 3(a)。楠竹的地下茎部分(竹鞭)十分发达,延生距离远,范围广,见图 3(b),且大部分竹鞭都紧挨管道上表面。将管道上表面的竹鞭清除后,对防腐层进行100%目测检查,未发现防腐层破损或防腐层压痕,见图 3(c),此处楠竹根系暂未对三层PE防腐层造成破坏。



(2)开挖点4现场调查情况。开挖点4的楠竹距离管道仅10 cm,开挖后发现有三根竹鞭(直径约3 cm)直接压在管道上表面(图 4),压力较大,需用力才能将竹鞭拉离管道表面。清除竹鞭后,对防腐层进行100%目测检查,发现管道表面有细微压痕,防腐层暂未破损(图 5)。



进一步清理管道附近的竹鞭,发现一竹鞭从地面向下延伸至管道处后因管道较为坚硬,又避开管道,拐弯绕道生长,见图 6。此处竹鞭下的管道防腐层无压痕,有褶皱。考虑到开挖处为管道防腐层补口处,防腐层为热收缩套,现场分析认为褶皱应为施工时质量不过关造成的,与竹子根系无关。



(3)楠竹开挖结果分析

两处楠竹开挖点管道埋设深度较浅,从管顶到地面只有20~30 cm,而楠竹竹鞭大多在土表40 cm内延伸。两处开挖点均有较多竹鞭紧紧附着在管道外表面,其中一处竹鞭已对管道三层PE防腐层形成压痕,如若任其继续生长,生长过程中对管道形成的压力将越来越大,对管道防腐层的破坏影响有潜在隐患。因此,管道埋设过程中必须严格保证管道的埋设深度。

此外,现场开挖结果亦表明竹子根系的生长方向具有选择性,择软避硬。绝大部分情况下,管道相对土壤而言更为坚硬。因此,暂未发现竹鞭对管道防腐层的穿透影响,但由于楠竹竹鞭根尖具有坚硬的根鞘包裹,经常发生根系穿透其他林木根系的现象,因此楠竹根系是否会刺穿三层PE防腐层还有待进一步研究。

3 结论与建议

(1)丛生竹根系为须根系,根细且穿透能力较弱,对致密性和机械性能优异的三层PE防腐层不存在挤压及穿透破坏威胁。

(2)散生竹具有发达的地下根系即竹鞭,竹鞭前端有尖鞘,目前已发现当管道埋设深度较浅时,竹鞭对防腐层有挤压破坏威胁,其是否会刺穿三层PE防腐层还有待进一步验证。除继续开展现场调查外,建议确保管道埋设深度的同时,开展相关的现场试验进行研究。


参考文献:

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[2]骆仁祥,张春霞,王福升,等. 毛竹等3个竹种的根系分布特征及其林地土壤抗冲性比较研究[J]. 竹子研究汇刊. 2009(4): 23-26.;

[3]刘骏,杨清培,宋庆妮,等. 毛竹种群向常绿阔叶林扩张的细根策略[J]. 植物生态学报. 2013, 37(3):230-238);

[4]熊壮,鄢武先,张小平. 四川主要栽培竹种研究进展Ⅰ:麻竹研究进展[J]. 四川林业科技. 2012(04):16-19 ;

[5]李谦,周本智,安艳飞,等. 绿竹根系分布及生物力学性质[J]. 应用生态学报. 2014(05): 1319-1326.


作者:张文艳, 1982年生,高级工程师, 2007年毕业于西南石油大学并获硕士学位。主要从事长输天然气管道腐蚀与防护研究工作。

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