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管道研究

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广西境内管道地质灾害发育特征及防治对策

来源:《管道保护》2021年第2期 作者:马玉宝 黄梓轩 时间:2021-4-19 阅读:

马玉宝 黄梓轩

国家管网集团西南管道公司南宁输油气分公司


摘要:广西境内独特的地理环境及地质条件,造成油气管道地质灾害频发。通过现场勘查该地区约2066公里油气管道共计219个地质灾害点,统计分析得出主要地质灾害类型是水毁、滑坡和岩溶塌陷。分析地质灾害发育特征及其对管道的危害,从而提出针对性防治措施,对保障管道安全运营具有重要意义。

关键词:油气管道;地质灾害;发育特征;防治对策


南宁输油气分公司运营管理广西壮族自治区境内的“三干七支”油气管道,包括中缅天然气管道,钦南柳成品油管道,西二线广南支干线三条干线,以及玉林、百色、防城港、钦州、河池、桂林、贺州七条支线管道,覆盖了除崇左、北海之外共12个地级市。管道总里程约2066公里,沿线设站场23座,阀室88座,跨越4处。管道沿线地貌类型多是典型山区,地质环境复杂,河流沟谷众多,自然灾害频发,为管道安全管理带来极大挑战。

1  地质灾害发育特征

1.1  地质灾害分布特征

广西山区油气管道地质灾害主要包括滑坡、崩塌、水毁、岩溶塌陷等。水毁分为坡面水毁、河沟道水毁、台田地水毁三种类型[1]。调查约2066公里管道共219处地质灾害点,其中,水毁地灾点有169处,滑坡地灾点24处,岩溶塌陷地灾点21处,崩塌(危岩)地灾点5处。三种水毁类型中,坡面水毁占37.90%,河沟道水毁占25.11%,台田地水毁占14.16%。

219处地灾点中,与人类工程活动相关地灾点29处,占调查对象总数13.24%,以水毁、滑坡类地质灾害为主,水毁地灾点20处,占比68.97%,滑坡地灾点9处,占比31.03%。

管道地质灾害风险评价整体处于较低水平。较低风险点161处,低风险点60处,中风险点28处。中风险地质灾害主要类型是水毁、滑坡和塌陷,其中,水毁地灾点18处,占比最大,为64.29%,以坡面水毁和河沟道水毁为主。滑坡地灾点8处,占比28.57%,以小型、浅层堆积体滑坡为主。塌陷地灾点2处,占比7.14%。

1.2  地质灾害发育特征

(1)水毁。坡面水毁多发生在管道横向、或顺向穿越土石山区。受坡面坡度、平整度、植被覆盖等因素影响,降雨在坡面汇流形成侵蚀和挟带,引起水土流失。坡面水毁破坏形式以横切管道、顺蚀管沟和溯源侵蚀为主[2],对管道主要危害是冲刷管道覆土,冲毁管道挡土墙、截水墙等附属设施,使管道浅埋、露管、悬空等(图 1)。


1 典型坡面水毁



河沟道水毁破坏形式可分为河沟床冲刷下切、河沟床淤积抬升和岩坡坍塌。根据管道与河沟道相对空间关系,可将管道河沟道水毁划分为管道穿越河沟道、管道跨越河沟道、管道顺河沟床及管道顺岩坡敷设4种。河沟道水毁主要危害是对管道上、下游河床冲刷、下切及河岸凹部的侧向冲刷,使管道露管、漂管,冲刷河床使管道架空(图 2)。河沟道水毁数量相对固定,一般具有典型的季节性,工程治理后可得到有效控制。



2 典型河沟道水毁


(2)滑坡。由松散土层、碎石土地、风化壳和半成岩土层组成的斜坡、较陡坡体在暴雨冲刷、浸润等作用下易发育滑坡灾害。滑坡对管道的危害与管道敷设位置相关[3]。若管道在滑坡体内敷设,会受到滑坡体平行管道轴线方向的摩擦力拉压和垂直管道轴线方向的推挤,管道在较大应力作用下会发生弯曲变形,拉裂甚至断裂(图 3)。管道横坡敷设时危害程度更大。滑坡发生前,坡体前缘岩土体会有松散现象,或坡体两侧出现沟谷、裂缝,坡体上呈现异常台坎,甚至有积水洼地,地面开裂、马刀树或“醉汉林”等明显标志。



3 典型滑坡


(3)岩溶塌陷。岩溶塌陷主要发生在岩溶地区。岩溶结构上方土体受自然或人为因素影响而变形破坏,会在地面形成塌陷坑、洞、槽等,并伴有裂缝、局部下沉,或有地下水从地面向上涌出等特征[4]。建设期,管沟采用石方回填,回填土长期遭受地下水浸蚀,也会发育岩溶塌陷。岩溶塌陷会导致管道上方覆土流失,造成管道埋深不足、露管。严重时甚至造成管道悬空(图 4)。



4 典型岩溶塌陷


1.3  地质灾害影响因素

不同类型地质灾害发育影响因素不同,一种地质灾害的发生往往是几种因素共同作用的结果。地质灾害发育主要影响因素包括地形地貌、地质结构、人类工程活动、降雨条件和地表、地下水活动等[5]。

(1)地形地貌。地形起伏大、沟谷纵横,管道穿越土质山体,易发育坡面水毁、滑坡灾害,山体雨水在坡脚处汇集,易发育河沟道水毁,也会增大滑坡的风险。平缓地带,人工修建排水渠、河沟等,河沟道水毁发育较多。在岩溶地区较易发育岩溶塌陷。

(2)人类工程活动。山区自然环境对人类工程活动非常敏感。不合理的取土、堆放重物,修建桥梁、公路、铁路等基础设施极易诱发地质灾害。大面积砍伐坡体树木,破坏植被,易诱发水毁灾害。取土、采石活动会改变坡体结构,易发育滑坡灾害,特别是在管道线路周边山地、谷底、横坡等区域修建桥梁、隧道、横洞、排洪设施时,诱发水毁、滑坡类地质灾害风险更高。

(3)降雨条件。降雨是各类地质灾害最主要的诱发因素。雨水渗透地表,破坏土壤结构,降低土体稳定性,会发育滑坡灾害。强降雨会导致地表水土严重流失,在河流、沟谷、洼地短时间汇集,形成强大径流,冲刷力极强,是坡面水毁、河沟道水毁的主要诱发因素。在岩溶地区,降雨最终会以地下水形式诱发岩溶塌陷。

(4)地层岩性。管道沿线岩土体类型复杂,性质各异。不同土体性质决定了地质灾害发育特征。在碎石土、砂土区域,土体结构松散,渗透性强,经地表水、地下水侵蚀后流失,易发育水毁灾害。斜坡地带土质斜坡结构疏松,遇水后结构不稳定,易发育滑坡灾害。

(5)地表、地下水活动。管道沿途穿过较多河流、沟渠,水流季节性变化明显,枯水期,水量小,雨季时,水量暴涨,水流下切力和侧蚀力增强,易发育河沟道水毁。在管道通过坡面地段,由于坡面不平整,地表水流经坡面汇集,在对坡脚、坡面的冲蚀作用下易发育坡面水毁。发达的地下水系,运移过程中会对岩土体产生强烈的浸蚀,使土体物理强度降低,结构改变,最终发育水毁、滑坡、塌陷等地质灾害。

2  地质灾害防治对策

2.1  监测预警措施

对于危害较小或稳定性较好的地灾风险点,可利用人工巡检和监测预警系统相结合的方式进行防治。

建立地灾风险点台账,划定风险等级,制定风险防控措施。建立地质专业人员、管道区段长、巡线工三级巡检机制。在雨季,地质专业人员驻守作业区,开展地质灾害点全面巡查。在地灾风险点设定巡检关键点,由区段长、巡线工重点巡检,雨后加密巡检。通过治早治小及时、妥善处置小型地质灾害。

潜在滑坡地段可安装管道应变和坡体位移监测系统[6],了解坡体位移量变化趋势及降雨对坡体位移的影响等,找出坡体发育特征,制定有效控制措施。实践证明,该方法对预防山地管道滑坡地质灾害具有非常好的效果。

2.2  工程治理措施

对于危害性较大、稳定性较差的地灾点,可选用工程治理措施。受地理环境和地质条件影响,不同类型管道地质灾害,工程治理方法不同,应现场勘察地形地貌特点,因地制宜采取治理措施。

实践证明,将排水沟(图 5)、锚固、抗滑桩(图 6)、挡土墙(图 7)、削方减载压脚等,两种及以上措施相结合用以治理滑坡、不稳定斜坡,可取得良好成效。坡面水毁治理常采用截排水沟、挡墙、截水墙等。河沟道水毁主要采用护岸(图 7)、过水面、地下防冲墙等措施。修建水工保护设施要结合地质特征、特点,因势利导,要以疏水排水为原则,坚决不能以堵代疏。岩溶塌陷常采用清除填堵、灌浆加固、结构跨越的方式进行处理。小型塌陷一般以清除填堵为主。开挖难度较大的塌陷可将水泥砂浆、混凝土等材料通过岩溶洞口灌入洞隙中,以强化土层、洞空填充物,隔断地下水通道。采用疏、导、排、围等措施以阻止地表水下渗也很重要。


5 排水沟示意图

6 抗滑桩示意图

7 挡土墙、护岸示意图


3  结束语

广西境内油气管道沿线地形地貌、地质结构复杂,地质灾害分布广、范围大、种类多。该区域油气管道主要地质灾害类型是水毁、滑坡、岩溶塌陷,其中,水毁以坡面水毁和河沟道水毁为主。滑坡以浅层、小型滑坡为主。岩溶塌陷对管道危害相对较小。人类工程活动对管道地质灾害发育影响较大,应予以重视。

 

参考文献:

[1]魏孔瑞,姚安林,鲜涛,等.川渝地区山地管道主要地质灾害成因及工程治理[J].管道技术与设备,2015(2):19-21.

[2]郭磊,刘英男,项卫东,等.长输天然气管道坡面水毁风险敏感因素辨识[J].油气储运,2015,34(5):477-481.

[3]刘晓娟,袁莉.刘鑫.地质灾害对油气管道的危害及风险消减措施[J].四川地质学报,2018,38(3):488-492.

[4]宋光啸.覆盖型岩溶区地面塌陷灾变规律研究[D].山东大学,2020.

[5]郭守德,王强,林影.中缅油气管道沿线地质灾害分析与防治[J].油气储运,2019,38(9):1059-1063.

[6]邹永胜,李双琴,高建章,等.天地联合的区域山地管道地质灾害监测预警体系研究[J].中国管理信息化,2020,23(15):192-196.



作者简介:马玉宝,1987年生,工程师,现任国家管网集团西南管道南宁输油气分公司河池作业区经理,联系方式:18977194765,765741661@qq.com。


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