管道常见地质灾害及治理措施
来源:《管道保护》2023年第3期 作者:曹如飞 吴春阳 时间:2023-6-29 阅读:
曹如飞 吴春阳
国家管网集团东部储运公司杭州输油分公司
摘要:地质灾害会对输油长输管道安全产生风险和隐患。管道常见地质灾害主要有崩塌、滑坡和水毁等,应针对不同地质灾害类型采取不同的风险控制措施和工程治理措施。总结分析两起滑坡灾害所采取的治理措施,提出工作改进建议。
关键词:输油管道;水工保护 ;地质灾害防治
输油管道由于受管道埋设区域的地质、地形、地貌条件限制,对其稳定性会产生一定影响。例如管道会因为水流冲击、坡道滑动等因素而导致整体变形失稳,甚至出现悬空裸露现象。分析了常见地质灾害的表现形式和特点,介绍了针对不同类型灾害隐患采取的工程治理措施,通过具体案例分析,为管道地质灾害防治积累经验。
1 常见地质灾害
1.1 崩塌地质灾害
崩塌地质灾害主要对边坡稳定性产生不利影响。沿边坡坡脚线敷设管道,多为开挖直埋,埋深较浅,边坡崩塌直接威胁管道安全。沿坡顶线外侧敷设管道,崩塌物不会直接威胁管道,但会造成边坡坡顶线向管道一侧移动,间接威胁管道安全。
1.2 滑坡地质灾害
滑坡诱发因素分为自然因素和人为因素,前者如集中强降雨,后者如坡脚切坡等工程活动。滑坡灾害发育的内因是最根本因素,对滑坡稳定性起着控制作用,主要包括地质条件、地形地貌等。外因对滑坡稳定性变化起到促进作用,包括水文地质条件、气象影响、人类工程活动、植被影响等。但外因作用强烈时会成为诱发滑坡的直接原因。
1.3 水毁地质灾害
台田地水毁。一般发生在台阶式田地的陡坎部位,管道穿越陡坎地段的松散土体时容易受到降雨和地表径流的冲刷在地表形成冲蚀沟,导致管道上覆土体流失、变薄。在管道与陡坎距离较近时,土体的严重流失可能会掏空管道上覆土体,出现露管现象。由于台田地的整体坡度较缓,台田地水毁灾害对管道的危害主要为水土流失、露管或者破坏陡坎处的管道护坡工程,因此台田地水毁灾害对管道造成的危害相对较小。
坡面水毁。一般发生在坡体上,主要由坡面水力冲蚀土体引起,其中边坡的坡度、降雨和人类工程活动是影响坡面水毁的3个主要因素。坡面水毁灾害的发育严重程度取决于管道埋深、管道上方覆土回填的密实度、穿越方式等。一般情况下,坡面土体越松散,坡度越大,降雨强度越大,人类工程活动越频繁,坡面水毁灾害发生的可能性越大,其危害程度越大。坡面水毁的危害程度与台田地水毁类似,一般不会造成断管。
河沟道水毁。一般发生在管道穿越河流或沟道的地段,是流水冲蚀作用形成的,降雨、上游水库放水、冰雪融水、地下水等水文变化都可能对河沟道及堤岸产生侵蚀和破坏。河沟道水毁的破坏方式主要包括长期的流水冲蚀可能会掏空以直埋方式穿越河沟道的管道下方的土体而造成管道悬空;管道的防腐层外露或者受到破坏;外露的管道可能会继续受到河沟道中的流水或者物体撞击而出现管道凹陷或者断管;管道防护工程受到破坏。严重时导致露管、断管,威胁管道安全。
2 风险控制措施
2.1 巡检
与日常管道巡检相结合,对地质灾害点和地质灾害易发段定期巡检,填写巡检记录表。巡检频次一般为20天,汛期、强降雨或持续降雨期间加大巡检频次或及时巡检。
滑坡隐患巡检内容。查看地表是否出现垮塌、松弛、裂缝、鼓包、沉陷等变形现象,重点看裂缝性质、宽度及其规模变化等,同时应注意岩土体中发出的不明声音和附近动物的异常表现。查看周边地下水是否发生泉(水井)干枯、枯泉复活、出现新泉、泉水流量变化、水质变化、水塘水位变化、小溪流量变化等异常情况。查看坡体树木是否发生歪斜情况。查看已有支护工程措施是否发生破坏。
崩塌隐患巡检内容。除参照滑坡灾害隐患巡检内容外,还应注意坡脚是否有新的崩塌岩块、土体出现。
水毁隐患巡检内容。调查附近水源变化情况,如管沟汇水、河沟水位、水冲刷方向等。排查管沟冲蚀情况,如管道敷设带水土流失情况、管沟掏蚀、管沟陷穴、保护工程及管道破坏情况等。观察植被破坏情况,如是否有新土裸露。
2.2 监测
主要包括专业监测和简易监测。主要监测方法有地表变形监测、地下变形监测、与滑坡和崩塌变形有关的物理量监测、与滑坡崩塌形成和活动相关因素的监测等。正常情况下监测频率为每15天1次,比较稳定的可每月1次。汛期、雨季,防治工程施工期等加密监测频率,每天1次或数小时1次直至连续跟踪监测。
可根据风险点等级划分及所处地质环境条件等确定监测点分级,按监测点分级确定监测方法及监测内容。I级监测点宜采用多种方法进行监测,并形成合理的监测内容组合,宜实现实时监测、远程预警。II级监测点应根据需要确定监测内容。III级监测点可只进行简易监测。
3 隐患治理措施
主要包括截排水、挡墙支护、管道支护、管道稳管措施等。防治工程应尽可能安排在非汛期进行,减少施工扰动,做好施工期监测工作,对已竣工的防治工程应进行评估及维护。施工期应注意管道的临时防护措施,如滑坡治理方式除考虑滑坡因素外,还应考虑滑坡与管道的空间位置关系、管道的敷设方式、工程施工对管道的影响。崩塌治理工程应合理选取施工机械及施工场地,防止施工机具滚落或崩塌体垮塌破坏管道。
案例一:某成品油管道管径457 mm,壁厚 7.1 mm,设计压力 9.5 MPa。管道周边为山坡及农田,管道沿坡脚平行铺设,距离管道中心线最近处约 3.0 m,边坡最高处约10 m,坡度70°。管道南侧山体局部已崩塌滑坡,块石堆积至管道正上方;可能导致管道周边应力过大软弱土层拱起、下沉或直接发生管道变形损毁,影响管道长度约50 m。
防护方案。采取“修坡+锚喷”防护形式,防护面积约 400 m²。工程主要内容为:边坡修整(清除风化严重的松散体),锚钉施工,泄水孔施工,坡面喷第一次砼4 cm,挂第一层钢筋网;喷第二次砼7 cm,挂第二层钢筋网;焊接横、纵向压筋,喷第三次砼4 cm;养护及清理现场(图 1)。
图 1 崩塌滑坡整改后现场
案例二:某成品油管道沿坡脚平行铺设,埋深1.60 m。西南侧土质边坡距离管道中心线最近处约2.0 m,坡高0~5 m,坡度60°,局部已滑坡;东北侧人工边坡高3~7 m,最近距离为12 m。滑坡影响管道长度约120 m。
防护方案。清理周边堆积滑坡土体,保证管道周边0~5 m范围内无堆积,5 m~30 m范围内堆积高度不超过5 m且坡度小于45度。修建钢筋混凝土挡墙对滑坡体进行防护(图 2)。
图 2 滑坡整改后现场
标记受影响管段位置,作为巡检关键点加强日常巡护,管道一侧土层设置检测桩,定期测量管道埋深变化和土体变形情况,监控管道有无起拱迹象。
4 结语
管道地质灾害防治是一个动态过程,防治工程运行期间,一旦发现工程失效应及时上报并采取有效措施治理,减少灾害发生。建议加强管道运行中现场地质环境监测巡查,对存在地质灾害风险区域应重点巡查,及时采取工程防护措施消除隐患。减少或禁止管线周边人类工程活动。开展地质灾害预测预报,为评估地质灾害风险提供科学依据。
作者简介:曹如飞,1990年生,本科,工程师,毕业于浙江海洋学院,现任杭州输油分公司绍兴作业区副主任,主要从事站内设备及外管道管理工作。联系方式:15958569776,ruffy0924@tingtalk.com。
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