油气管线地质灾害影响分析与防治措施

常璐璐

1 引言

近年来，我国油气管道建设面临着有史以来的最佳时期。继兰成渝成品油管道、西气东输气管道、陕京二线输气管道相继投产之后，西部原油管道投产，还有中俄原油管道、中俄天然气管道、哈萨克斯坦--中国原油管道（二期）和沿海天然气管道也在建设之中，管道建设方兴未艾。可以预计，我国输油气管道横贯东西、纵穿南北、交织成网呈现在神州大地上将指日可待。面对如此大好形势，欣喜之余，不免有些担心，即如何确保油气管道的安全，是一个重大问题。笔者深感地质灾害对于管道安全的威胁，经历过滑坡、泥石流、危岩、采空区和湿陷性黄土等地质灾害，多次造成管道重大事故或危及管道安全。

2 油气管线地质灾害的事例分析

（1）兰州--成都--重庆输油管道响河沟泥石流灾害

兰成渝管道响河沟段线路位于甘肃省武山县境内，本段线路沿响河沟敷设，经过极为狭窄的沟谷地段约3km。河沟两侧山体陡峻，洪水冲刷强烈。暴雨时各支沟汇流集中，洪水来势凶猛。2006年8月13日发生一场为近70年来的最大暴雨，形成巨大的泥石流，造成本段管道及伴行路有13处被冲毁，冲毁长度从几十米到几百米不等，出现了多处管道悬空、裸露现象，部分管段的防腐层被损伤，危及管道安全。中国石油管道公司高度重视，及时组织抢修治理，幸未出现断管、漏油事故。

（2）马家滩--惠安堡--中宁输油管道沿线湿陷性黄土地质灾害

马惠宁输油管道，全线经过黄土高原，是我国湿陷性黄土分布最广、湿陷性最强烈、对工程建设危害性最大的地区。该条管道自上一世纪七十年代末期投产以来，多次出现洪水冲断管道和泵站地基湿陷下沉、房屋墙体开裂事故，每年都要投入巨资用于地质灾害治理。造成事故的原因是当时对湿陷性黄土的危害性认识不足，在管沟、站房基础施工中，未严格采取地基处理措施。黄土在雨季受水浸泡后极易流失、沉陷，管道上覆土层流失即裸露、悬空，洪水一来，即将管道冲断。

（3）涩北--西宁--兰州输气管道管沟施工中滑坡事故

涩宁兰输气管道工程施工中，2001年7月1日下午17时，在兰州市西固区吊岭沟，管线桩号D362～D363段管沟内，突然发生山体滑坡，滑坡体规模约在2000m3左右，滑坡体把管沟几乎全堵塞了。由于当时正降小雨，人员、机械已撤离现场，所幸未造成人员伤亡和设备损坏事故，但滑坡所造成的危害和损失是严重的。经过勘查，滑坡的形成原因有三点：

（1）管沟开挖地层以砂页岩为主，砂页岩下部存在一层厚约30㎝的泥岩层，泥岩被雨水渗透、软化后形成了一个软弱滑动面；（2）滑坡发生前一天，下了一整天的雨，雨水通过岩石裂隙进入泥岩层，岩层是向管沟倾斜的，就产生了滑动；（3）管沟开挖深度一般都在3m以上，局部达到6m，管沟形成了临空面，破坏了岩体自身应力和稳定性，在重力作用下，岩体向管沟滑动。

（4）鄯善--乌鲁木齐输气管道煤层采空区事故

鄯乌输气管道于1997年建成。该管道穿过芦草沟和柴窝铺两个煤矿。当时选线之所以选在矿区通过，主要考虑因素是：芦草沟煤矿分布范围达70km，线路难以避开，考虑到芦草沟河床下部留有保安煤柱，管线沿河床边缘铺设，可以保证安全；柴窝铺段管道在距煤矿开采竖井350m以外通过，不会影响管道安全。但近年来当地私人小煤矿很活跃，非法、无序开采难以控制。煤矿开采形成的采空区越来越扩大，导致地面塌陷、裂缝范围越来越广，芦草沟塌陷坑距管道最近距离仅7m，柴窝辅段由于采空区的影响，管道附近已出现多处裂缝。以上两处煤矿采空区均已严重威胁管道的安全。管道公司乌鲁木齐分公司及时启动应急预案，得到当地政府的大力支持，已对非法开采小煤矿全部予以查封。

3 油气管线地质灾害的防治措施

（1）认真优选线路和优化线位

管道建大地，安危在地基。地质条件的好坏与管道安全密切相关，所以，必须十分重视线路路由的选择工作。有人形象地指出：线路选得好，功德无量；选得不好，后患无穷。如果管道铺设在地质灾害频发的危险地段，依靠后期的防护治理就很难了。所谓“先天不足，后天难补”。因此，一条管道建设伊始，必须投入精干的技术力量进行选线工作。首先利用航空影象和航天遥感图片，在室内进行比选。复杂地段可以制定几个方案到现场重点踏勘调查落实。尽管有的地段十分复杂，但决不是铁板一块，经过精心比选，总可以在无数的冲沟、峡谷和山地间找到相对安全、适宜管道摆放的最佳位置，避开最危险地段。

（2）精心做好管道设计与施工

我国湿陷性黄土主要分布在山西、陕西、甘肃、宁夏、青海等省（自治区），此外，新疆、内蒙古、河南、河北、山东、辽宁、黑龙江等省（自治区）的部分地区亦分布有湿陷性黄土，总面积近百万平方公里。因此，在我国北方建设长输管道，不可避免地要在黄土地区通过。由于黄土具有湿陷性，常给工程建设造成危害。在黄土地区的管道设计、施工中，应采取以下重要措施：

1>尽量避免管道平行黄土梁和在黄土斜坡上铺设；

2>在管道穿越黄土冲沟时坚持深埋，尽可能将管道埋入基岩中，如基岩很深，则应对管沟采取灰土加固措施；

3>要求尽可能维持管道附近地貌原形，保持植被、草皮等，减小原状土扰动破坏，对陡坎、陡坡地段管沟回填的松散土体采取可靠的加固措施；

4>对于管道附近汇集的流水，因地制宜，采取堵、排、疏导等方法，将流水引开，使其远离管道。

（3）山区管道建设应有新思路

管道建设为了缩短线路，尽量取直，通过山区时，翻山越岭是不可避免的。对于低矮山区且地形地质条件稳定时，管道直上山坡或横越山坡都是允许的。但是，当山体陡峻、且地质灾害多发时，管道不宜直上直下，切忌顺等高线横过山坡，因为，一旦发生滑坡、泥石流灾害时，管道首当其冲，常有被冲断之虞。根据近年来兰成渝输油管道和忠武输气管道通过山区的管道设计新思路，采用隧道方式通过山区。隧道的优点是：①可以避开极为复杂的高陡边坡和地质灾害地段；②可以降低泵站扬程，管道落差减小，使后段管道的压力降低，减小管道壁厚，节省管材；③隧道可以缩短线路长度，降低了投资；④隧道除进出洞口外，整个工程隐蔽在地下，可以避免大量剥离地表植被和土石层，有利环境保护和水土保持。

（4）管道通过江河湖海（湾），宜采用定向钻穿越

定向钻是近20年来引进的先进的、非开挖的穿越新技术，具有安全（确保管道埋深）、工期短、造价相对较低、有利于环境保护、节约工程材料（不需要加重层及复壁管等设备）和应用范围广（包括河流、海湾、山丘、铁路、公路和环境保护区）等突出优点，越来越受到建设单位的重视和广泛应用。

长输油气管道通过江、河、湖、海（湾）时，从安全的角度考虑，不宜采用跨越方式，应采用穿越方式。西气东输管道在中卫通过黄河，原来以跨越方式通过，形成一个景点。近日获悉拟改用隧道通过，转入地下，以保安全。常用的穿越手段有大开挖、定向钻和盾构。定向钻同大开挖相比，在安全、环保方面有明显优势，以往采用大开挖穿越河流，大都达不到设计深度，洪水期常将管道冲出甚至冲断。定向钻同盾构相比，在工期、造价两方面，也有显著优势。因此，今后新建管道穿越江河时，宜首选定向钻，确保油气管道安全，且有利环保。