閆生棟  沈飛軍

中國石油西氣東輸管道公司

西氣東輸武漢管理處所轄忠武管道橫穿渝東鄂西山區，地質條件復雜，極易發生地質災害，且遭受地質災害具有一定的代表性，對管道安全運行造成嚴重威脅。

通過對忠武管道地質災害主要集中的忠縣至宜昌段受到滑坡、危巖崩塌、洪水、泥石流等地質災害威脅分析，介紹管道完整性管理在應對地質災害中的方法和過程。

1 管道地質災害風險

1.1管道所處環境情況

忠武管道干線起于重慶市忠縣，終于湖北省武漢市，全長718 km，管徑711 mm，設計壓力7.0～6.3 MPa，于2004年11月竣工投產。管道忠縣至宜昌段全長398 km，橫跨渝東鄂西武陵山區。該區域地表切割深，溝壑縱橫，山體破碎，地貌以碳酸鹽組成的高原山地為主，兼有碳酸鹽組成的低山峽谷與溶蝕盆地，復雜的地形地貌導致地質災害頻發。同時，沿線山區雨量充沛，年平均降雨量約1500 mm，遠遠高于全國年平均降雨量630 mm，也是引起地質災害的重要因素之一。此外，近年來沿線大型工程眾多，如川氣東送、宜萬鐵路、滬蓉西高速公路等，受地形限制，與忠武管道走向基本相同。施工造成此區域巖層中的孔隙水壓力和動水壓力發生較大波動，原本的力學平衡關系被打破，巖層結構容易遭到破壞，加劇了誘發地質災害的可能性。

1.2 地質災害風險特征

管道沿線堅硬巖石工程地質亞組分布相對有限，恩施市羅針田、巴東縣大支坪、野三關石梯子、長陽縣榔坪八字嶺等局部出露。巖性堅硬，力學強度高，抗風化能力強，節理裂隙不易發育，通常不容易形成地質災害。

管道沿線分布較多的是較堅硬―軟質巖石工程地質亞組，主要集中在忠縣―齊岳山、汪營―團堡、熊家巖、榔坪―賀家坪、高家堰―焉坨。巖石強度軟硬不一，力學強度差異較大，軟質巖石易風化侵蝕和泥化。由于該類巖體軟硬相間組合，不均一性、不連續性顯著，在渝東鄂西山區易形成地質災害。

1.3 地質災害情況分析

忠武管道沿線地質災害以滑坡、崩塌、洪水沖刷等最為典型。忠武管道投產至今，先后對忠縣至宜昌山區段開展了多次地質災害專項調查，發現各種地質災害400余處，其中崩塌(危巖)152處、滑坡165處、泥石流61處以及洪水沖刷等10余處。

2 管道完整性管理技術應用

2.1 典型滑坡地質災害風險分析與預防措施

2017年10月5日，忠武管道018 km+299 m處應力監測數據顯示異常，超出允許值60%，發出黃色預警。通過基于GIS的管道完整性管理系統分析，此處管道橫穿302省道后縱坡穿越滑坡體，潛在影響半徑區域有11戶居民，滑坡體位于兩沖溝之間。通過現場勘查與分析，認為受持續強降雨影響，導致管道穿越斜坡地下水流量增大，滑體內黏土夾碎石飽水較為嚴重，特別是302省道排水渠由于塌方阻塞，導致該段道路上方雨水直接流入滑坡體，致使土體長期處于飽水狀態，力學強度降低，土體滑動。該滑坡體由坡積物與崩坡積物組成，為土質滑坡。該滑坡前緣為302省道，裂縫處伴有“冒煙”現象，為典型的正在滑動跡象。滑坡體平面呈不規則弧形，滑動方向約180°，東側以302省道為界，西側位于坡腳，地形總體上緩下陡，坡度約35°。滑坡南北長約70 m，東西寬約80 m，面積約0.5×104 m2，厚度2.0～5.0 m，體積約為1.9×10 4m3 。管道埋深0.8～2m。

穩定性計算結果顯示，滑坡體自重+地表荷載+50年一遇暴雨條件下穩定性系數為1.003～1.079，處于欠穩定―基本穩定狀態。為確保管道安全，應急搶險采取底部壓腳，頂部填縫及排水措施，保證了管道臨時安全。經過論證，永久治理措施將滑坡整體安全系數提高至1.15，采取滑坡體頂部和中部設截排水渠、中下部打11根抗滑樁、底部修擋墻的工程治理措施，可將安全系數提高至預定值。

2.2 典型危巖崩塌地質災害風險分析及預防措施

張家溝危巖（群）位于石柱縣張家溝斜坡處，危巖發育在侏羅系中統上沙溪廟組長石石英砂巖地層中，管道穿越長度約1.5km。該斜坡坡度40°～75°，局部危巖近乎垂直。根據危巖分布高程，劃分為三級，第一級1 380～1 400 m，臨空高度20 m，分布危巖體10個；第二級1340～1 350m，臨空高度70 m，分布危巖體22個；第三級坡腳部位高程1290～1300 m，臨空高度20～30 m，分布危巖體19個，共計51個危巖體，單體體積在10～6 500 m3不等。通過中國石油管道完整性管理系統，繪制危巖體分布圖，供工程治理使用。

（1）主動防護

即直接治理危巖體43個。如對危巖進行支護或清理，也可兩者結合。對體積小、破碎成塊體的危巖直接清除；對體積大的，采取支護措施；對體積大、危巖體破碎成塊體的可先清除再支護。具體措施有：①有巖腔的危巖，且體積不大，直接設置支撐柱，抵制危巖崩塌，治理危巖體6個。②危巖基腳風化嚴重，采用鋼筋混凝土或漿砌石結構護腳，阻止繼續風化，治理9個。③危巖體積小于500 m3，直接清方治理10個。④危巖在500～1000 m3，比較容易破碎，采用局部清方加樁板支護治理8個。⑤危巖完整，體積中等，采用錨桿治理 6個。⑥危巖完整，體積較大（超過1000 m3），采用預應力錨索錨固治理 4個。

（2）被動防護

即直接保護管道，在管道上方設置鋼筋混凝土硬覆蓋或設置攔石網、落石槽，治理危巖體3個。

（3）監測

對于難以采用主動和被動防護的危巖，采用地表裂縫監測措施，及時了解危巖情況，采取應急措施5個。

2.3 典型洪水災害風險分析及預防措施

榔坪河一帶地貌整體屬侵蝕―溶蝕中低山溝谷地貌，為東西向“V”型溝，南北兩側山高程達1700～2000m，坡度35°以上，而榔坪河谷高程僅500～700 m，且匯水面積大。榔坪河為典型的山區季節性河流，旱季水位低，基本干涸，但雨季受山區小氣候影響易暴發山洪，水量大，流速急，水流中夾雜大量石塊、礫砂等推移質，沖刷、破壞能力極強。忠武管道沿榔坪河鋪設長約15km，管道在河內采用大開挖方式鋪設，管道與河道的關系分為并行、順河、斜穿和橫穿，管道埋深1.5m左右，其中穿越主河道內管道埋深0.4～1.5 m。2010年7月8日，洪水造成管道漂管近150 m。為保證人員安全和搶險工作順利進行，基于GIS管道完整性管理系統，采取了以下措施：①分析管道受影響長度、洪水流量等數據供搶險現場使用。②合理布置現場搶險物資分布圖。③查看搶險進場道路。④結合管道穿越段埋深信息、河流沖刷等實際情況，分析管線斷裂可能性，做好應急措施。⑤分析管道一旦發生斷裂，潛在影響半徑內人員傷亡及財產損失，測算管道距離公路、鐵路等的距離。基于管道完整性管理系統分析，為決策提供了數據支持，圓滿完成了此處漂管搶險工作。

通過現場勘查和專家論證，對榔坪河洪水災害提出三種治理方案：①管道改遷。但線路路由選擇困難，大量隧道需要通過山體，工程費用投入很大。②水工工程治理。榔坪河受地形條件限制，直接采取工程治理措施，會受極端天氣影響，沖毀水工工程，危及管道安全。③沉管+工程治理。對位于沖刷線以上90 m管道進行沉降，然后采取工程治理措施。榔坪河此段最大沖刷深度為1.93 m。通過計算，沉降位于沖刷線以上90 m管道，需過渡段（兩側）長度為300 m，兩側過渡段長度均取150 m，可實現對沖刷線之上90 m管道沉降至沖刷線以下0.5 m，最大沉降量為2.5 m。沉管過程中輔以應力監測措施進行力學監測。沉管后，對該處管道進行硬覆蓋、攔砂壩、箱涵等工程治理措施。這一治理措施安全系數高、投入資金少，為處理洪水沖刷的首選方案。

3 結論

（1）輸氣管道地質災害預防和治理中應用管道完整性管理技術可以大大提高管道系統安全。

（2）基于GIS的完整性管理系統集合的各類管道基礎數據信息是應對地質災害、風險評價、決策支持的基礎。

（3）管道應力監測和地表裂縫監測，是預防地質災害損傷管道的有效手段。

作者：閆生棟，男，1983年11月生，工程師，2006年獲中國地質大學（武漢）工學學士學位,現為中國石油西氣東輸武漢管理處管道科長，主要從事管道管理工作。

《管道保護》2018年第2期（總第39期）