關(guān)于防治地質(zhì)災(zāi)害確保油氣管道安全的建議

關(guān)于防治地質(zhì)災(zāi)害保證油氣管道安全的建議近年來，我國油氣管道建設(shè)面臨著有史以來的最正確時(shí)期。繼蘭成渝成品油管道、西氣東輸氣管道、陜京二線輸氣管道相繼投產(chǎn)之后，西部原油管道馬上投產(chǎn)。目前，蘭州--鄭州--長沙成品油管道正在緊鑼密鼓地開展勘察工作。與此同時(shí)，又有兩項(xiàng)宏偉工程將要面世，即是干線加支線長度達(dá)7372km的西氣東輸二線和全長2372km的中緬原油管道正在啟動。此外，還有中俄原油管道、中俄天然氣管道、哈薩克斯坦--中國原油管道〔二期〕和沿海天然氣管道也在醞釀建設(shè)之中?？磥砉艿澜ㄔO(shè)方興未艾?？梢怨烙?jì)，我國輸油氣管道橫貫東西、縱穿南北、交織成網(wǎng)浮現(xiàn)在神州大地上將指日可待。面對如此大好形勢，欣喜之余，不免有些擔(dān)心，即如何保證油氣管道的安全，是一個(gè)重大問題。筆者在中石油管道局工作30余年來，深感地質(zhì)災(zāi)害關(guān)于管道安全的威脅，親身經(jīng)歷過滑坡、泥石流、危巖、采空區(qū)和濕陷性黃土等地質(zhì)災(zāi)害，多次造成管道重大事故或危及管道安全，試舉幾例以引起重視。

一、幾起地質(zhì)災(zāi)害事故

1、蘭州--成都--重慶輸油管道響河溝泥石流災(zāi)害

蘭成渝管道響河溝段線路位于甘肅省武山縣境內(nèi)，本段線路沿響河溝敷設(shè)，經(jīng)過極為狹窄的溝谷地段約3km。河溝兩側(cè)山體陡峭，洪水沖刷激烈。暴雨時(shí)各支溝匯流集中，洪水來勢兇猛。2006年8月13日發(fā)生一場為近70年來的最大暴雨，形成龐大的泥石流，造成本段管道及伴行路有13處被沖垮，沖垮長度從幾十米到幾百米不等，出現(xiàn)了多處管道懸空、裸露現(xiàn)象，部分管段的防腐層被損傷，危及管道安全。中國石油管道公司高度重視，及時(shí)組織搶修治理，幸未出現(xiàn)斷管、漏油事故。下步擬徹底治理響河溝泥石流災(zāi)害。

2、馬家灘--惠安堡--中寧輸油管道沿線濕陷性黃土地質(zhì)災(zāi)害

馬惠寧輸油管道，全線經(jīng)過黃土高原，是我國濕陷性黃土分布最廣、濕陷性最激烈、對工程建設(shè)危害性最大的地區(qū)。該條管道自上一世紀(jì)七十年代末期投產(chǎn)以來，多次出現(xiàn)洪水沖斷管道和泵站地基濕陷下沉、房屋墻體開裂事故，每年都要投入巨資用于地質(zhì)災(zāi)害治理。造成事故的原因是當(dāng)時(shí)對濕陷性黃土的危害性熟悉不夠，在管溝、站房基礎(chǔ)施工中，未嚴(yán)格采用地基處理措施。黃土在雨季受水浸泡后極易流失、沉陷，管道上覆土層流失即裸露、懸空，洪水一來，馬上管道沖斷。

3、澀北--西寧--蘭州輸氣管道管溝施工中滑坡事故

澀寧蘭輸氣管道工程施工中，2001年7月1日下午17時(shí)，在蘭州市西固區(qū)吊嶺溝，管線樁號D362～D363段管溝內(nèi)，突然發(fā)生山體滑坡，滑坡體規(guī)模約在2000m3左右，滑坡體把管溝幾乎全堵塞了。由于當(dāng)時(shí)正降小雨，人員、機(jī)械已撤離現(xiàn)場，所幸未造成人員傷亡和設(shè)備損壞事故，但滑坡所造成的危害和損失是嚴(yán)重的。經(jīng)過勘查，滑坡的形成原因有三點(diǎn)：

〔1〕管溝開挖地層以砂頁巖為主，砂頁巖下部存在一層厚約30㎝的泥巖層，泥巖被雨水滲透、軟化后形成了一個(gè)軟弱滑動面；

〔2〕滑坡發(fā)生前一天，下了一整天的雨，雨水通過巖石裂隙進(jìn)入泥巖層，巖層是向管溝傾斜的，就產(chǎn)生了滑動；

〔3〕管溝開挖深度一般都在3m以上，局部達(dá)到6m，管溝形成了臨空面，破壞了巖體自身應(yīng)力和穩(wěn)定性，在重力作用下，巖體向管溝滑動。

4、鄯善--烏魯木齊輸氣管道煤層采空區(qū)事故

鄯烏輸氣管道于1997年建成。該管道穿過蘆草溝和柴窩鋪兩個(gè)煤礦。當(dāng)時(shí)選線之所以選在礦區(qū)通過，主要合計(jì)因素是：蘆草溝煤礦分布范圍達(dá)70km，線路難以避開，合計(jì)到蘆草溝河床下部留有保安煤柱，管線沿河床邊緣鋪設(shè)，可以保證安全；柴窩鋪段管道在距煤礦開采豎井350m以外通過，不會影響管道安全。但近年來當(dāng)?shù)厮饺诵∶旱V很活躍，非法、無序開采難以控制。煤礦開采形成的采空區(qū)越來越擴(kuò)展，導(dǎo)致地面塌陷、裂縫范圍越來越廣，蘆草溝塌陷坑距管道最近距離僅7m，柴窩輔段由于采空區(qū)的影響，管道四周已出現(xiàn)多處裂縫。以上兩處煤礦采空區(qū)均已嚴(yán)重威脅管道的安全。管道公司烏魯木齊分公司及時(shí)啟動應(yīng)急預(yù)案，得到當(dāng)?shù)卣拇罅χС?，已對非法開采小煤礦全部予以查封。下步擬組織專家研討穩(wěn)妥的防治方案。

5、西氣東輸高邊坡和滑坡地質(zhì)災(zāi)害

西氣東輸干線全長近4000km，沿線地形地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，穿越400km鹽漬土地區(qū)、600km濕陷性黃土地區(qū)和200km煤礦采空區(qū)，翻越呂梁、太行、太岳三座大山，工程相當(dāng)艱巨。由于精心制定、施工，采納了國際先進(jìn)的安全標(biāo)準(zhǔn)，建立了完善的安全保證體系，選用了安全可靠的設(shè)備和材料，自2004年10月全線投產(chǎn)以來，尚未出現(xiàn)工程事故，實(shí)現(xiàn)了安全輸氣，年前被評為首批“國家環(huán)境友好工程〞×104m3。目前滑坡變形顯然，管道四周可見拉張裂縫，一旦下滑，管道可能被拉斷，危害性極大。

寧陜段兩處黃土崾峴高邊坡，由于崾峴高度達(dá)30m，填土厚18m，填土邊坡1：1，形成高邊坡。填土底部為濕陷性黃土，填土頂部及坡面均為漿砌石。在施工時(shí)填土未曾夯實(shí)，頂面及兩側(cè)未做好防水措施。雨季時(shí)地表水滲入填土，填土在自重作用下沉降，與上覆漿砌石脫離，中間形成空洞，漿砌石出現(xiàn)裂縫，填土與下部黃土接觸處出現(xiàn)滑動面，形成填土高邊坡滑坡，目前仍在發(fā)展，管堤已見裂縫，嚴(yán)重危及輸氣管道的安全，下步擬徹底治理。

各類地質(zhì)災(zāi)害不勝枚舉，應(yīng)予高度重視，認(rèn)真對待，把防治地質(zhì)災(zāi)害作為安全生產(chǎn)工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。貫徹預(yù)防為主、綜合治理、標(biāo)本兼治、重在治本的方針，強(qiáng)化事故隱患治理，保證油氣管道運(yùn)營安全。

二、關(guān)于保證油氣管道安全的幾點(diǎn)建議

1、認(rèn)真優(yōu)選線路和優(yōu)化線位，把管道放在最安全的地方

管道建大地，安危在地基。地質(zhì)條件的好壞與管道安全密切相關(guān)，所以，必須十分重視線路路由的選擇工作。有人形象地指出：線路選得好，功德無量；選得不好，后患無窮。如果管道鋪設(shè)在地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的危險(xiǎn)地段，依靠后期的防護(hù)治理就很難了。所謂“先天不夠，后天難補(bǔ)〞。因此，一條管道建設(shè)伊始，必須投入精干的技術(shù)力量進(jìn)行選線工作。首先利用航空影象和航天遙感圖片，在室內(nèi)進(jìn)行比選。復(fù)雜地段可以制定幾個(gè)方案到現(xiàn)場重點(diǎn)踏勘調(diào)查落實(shí)。無論有的地段十分復(fù)雜，但決不是鐵板一塊，經(jīng)過精心比選，總可以在無數(shù)的沖溝、峽谷和山地間找到相對安全、適宜管道擺放的最正確位置，避開最危險(xiǎn)地段。蘭州--成都--重慶成品油管道建設(shè)的選線工作，就是一個(gè)成功的范例。該管道通過黃土高原和秦嶺、巴山，工程地質(zhì)條件十分復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，歷來是工程災(zāi)害防范和治理的重點(diǎn)。為了保證安全，管道建設(shè)單位和制定單位從1999年春天到2000年春天，他們用了整整一年多時(shí)間先后20多次翻越秦嶺，進(jìn)行了線路優(yōu)選和線位優(yōu)化工作。線路優(yōu)選是在管道路由上的比選，是對線路走向方案的優(yōu)選；線位優(yōu)化是在管道總體的路由確定以后，對管道敷設(shè)位置和具體敷設(shè)方案的優(yōu)化。由于工作十分認(rèn)真，終于選擇出一條相對安全的線路來。該管道于2002年9月投產(chǎn)，已經(jīng)過近五年的考驗(yàn)，除各別地段因遭遇百年一遇的洪水，出現(xiàn)過滑坡和泥石流險(xiǎn)情，尚未出現(xiàn)斷管事故，總體上保證了安全運(yùn)營。該管道獲中石油集團(tuán)公司2004年優(yōu)秀工程制定一等獎，2005年度國家優(yōu)質(zhì)工程銀質(zhì)獎。

2、精心做好黃土地區(qū)管道制定與施工

我國濕陷性黃土主要分布在山西、陜西、甘肅、寧夏、青海等省〔自治區(qū)〕，此外，新疆、內(nèi)蒙古、河南、河北、山東、遼寧、黑龍江等省〔自治區(qū)〕的部分地區(qū)亦分布有濕陷性黃土，總面積近百萬平方公里。因此，在我國北方建設(shè)長輸管道，不可避免地要在黃土地區(qū)通過。由于黃土具有濕陷性，常給工程建設(shè)造成危害。前已提到，馬惠寧輸油管道即是遭受黃土濕陷性災(zāi)害最嚴(yán)重的管道。為此，陜京輸氣管道建設(shè)前期，建設(shè)單位委托中油巖土工程進(jìn)行“陜京管道黃土地區(qū)建設(shè)的巖土工程研究〞項(xiàng)目。在此基礎(chǔ)上，編寫《陜京管道建設(shè)巖土工程施工技術(shù)要求和檢驗(yàn)方法》小冊子，印發(fā)給施工單位，嚴(yán)格按要求進(jìn)行施工，成效顯著，保證了該管道自投產(chǎn)近10年來的安全運(yùn)營。西氣東輸管道建設(shè)伊始，中石油集團(tuán)公司科技發(fā)展部委托中國石油集團(tuán)工程制定西南分公司和工程技術(shù)研究院等單位進(jìn)行“西氣東輸管道工程靖邊--臨汾段濕陷性黃土水工保護(hù)應(yīng)用技術(shù)研究〞項(xiàng)目〔列為集團(tuán)公司重大科研項(xiàng)目〕，做了大量試驗(yàn)研究工作，其成果通過專家評審后，應(yīng)用到靖邊--臨汾長達(dá)353km濕陷性最嚴(yán)重的黃土地段線路上，已見成效，保證了西氣東輸管道的安全輸氣。以上兩項(xiàng)成果非常寶貴，值得進(jìn)一步推廣。鑒于今后管道建設(shè)項(xiàng)目還很多，建議集團(tuán)公司科技發(fā)展部在此基礎(chǔ)上組織編寫《濕陷性黃土地區(qū)管道建設(shè)規(guī)范》，作為石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)頒發(fā)，使今后在黃土地區(qū)建設(shè)管道，有規(guī)范可遵循。既可保證安全，又可收到顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

歸納以上兩項(xiàng)成果，在黃土地區(qū)的管道制定、施工中，應(yīng)采用以下重要措施：

〔1〕盡量避免管道平行黃土梁和在黃土斜坡上鋪設(shè)，因黃土在雨季被水腐蝕后極易流失，管道上覆土層流失后即裸露、懸空、洪水一來馬上管道沖斷；

〔2〕在管道穿越黃土沖溝時(shí)保持深埋，盡可能將管道埋入基巖中，如基巖很深，則應(yīng)對管溝采用灰土加固措施；

〔3〕要求盡可能維持管道四周地貌原形，保持植被、草皮等，減小原狀土擾動破壞，對陡坎、陡坡地段管溝回填的松散土體采用可靠的加固措施，采納植生帶和植被快速恢復(fù)技術(shù)，防止水土流失；

〔4〕關(guān)于管道四周匯合的流水，因地制宜，采用堵、排、疏導(dǎo)等方法，將流水引開，使其遠(yuǎn)離管道。

3、山區(qū)管道建設(shè)應(yīng)有新思路

管道建設(shè)為了縮短線路，盡量取直，通過山區(qū)時(shí)，翻山越嶺是不可避免的。關(guān)于低矮山區(qū)且地形地質(zhì)條件穩(wěn)定時(shí)，管道直上山坡或橫越山坡都是同意的。但是，當(dāng)山體陡峭、且地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)時(shí)，管道不宜直上直下，切忌順等高線橫過山坡，因?yàn)椋坏┌l(fā)生滑坡、泥石流災(zāi)害時(shí)，管道首當(dāng)其沖，常有被沖斷之虞。依據(jù)近年來蘭成渝輸油管道和忠武輸氣管道通過山區(qū)的管道制定新思路，大多采納隧道方式通過山區(qū)。隧道的優(yōu)點(diǎn)是：①可以避開極為復(fù)雜的高陡邊坡和地質(zhì)災(zāi)害地段；②可以降低泵站揚(yáng)程，管道落差減小，使后段管道的壓力降低，減小管道壁厚，節(jié)省管材；③隧道可以縮短線路長度，降低了投資；④隧道除進(jìn)出洞口外，整個(gè)工程隱蔽在地下，可以避免大量剝離地表植被和土石層，有利環(huán)境保護(hù)和水土保持。

在山區(qū)河流的管道通過方式的選擇上，由于山區(qū)河流基底多為巖石組成，一般不適宜采納定向鉆，應(yīng)因地制宜，選擇兩種方式；當(dāng)河床兩岸陡峭時(shí)，可采納懸索跨越過江或管道、公路兩用橋的過江方式；當(dāng)河流兩岸地形比較寬闊時(shí)，可以采用大開挖穿越方式。吸取以往穿越埋深不夠、洪水常常將管道沖出的教訓(xùn)，應(yīng)將管道深埋至最大沖刷深度以下或埋入基巖中。陜京二線山西境內(nèi)呂梁山區(qū)，有一段長達(dá)48km的線路，順蔚汾河灘地及河床輔設(shè)，由于保持深埋，已經(jīng)過三年洪水的考驗(yàn)，未發(fā)生事故。

4、管道通過江河湖?！矠场常瞬杉{定向鉆穿越

定向鉆是近20年來引進(jìn)的先進(jìn)的、非開挖的穿越新技術(shù)，具有安全〔保證管道埋深〕、工期短、造價(jià)相對較低、有利于環(huán)境保護(hù)、節(jié)約工程材料〔不需要加重層及復(fù)壁管等設(shè)備〕和應(yīng)用范圍廣〔包括河流、海灣、山丘、鐵路、公路和環(huán)境保護(hù)區(qū)〕等特別優(yōu)點(diǎn)，越來越受到建設(shè)單位的重視和廣泛應(yīng)用。中石油管道局自從1985年從美國引進(jìn)定向鉆以來，在國內(nèi)外已成功穿越300多條河流。

近年來，定向鉆技術(shù)發(fā)展很快，在穿越地段長度、巖石層硬度以及卵石層厚度等方面均有所突破。

×管徑813mm世界新紀(jì)錄。

巖石層硬度。1998年以前，采納定向鉆穿越河床地層局限于細(xì)顆粒地層〔粘性土、粉土、砂土〕。1998年12月，管道局承接蘇丹輸油管道，尼羅河穿越開創(chuàng)了巖石地層中采納定向鉆的先河。穿越河段長達(dá)867m，全為巖石地層，抗壓強(qiáng)度近10MPa，經(jīng)過多次失敗的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，歷次4個(gè)月，終于穿越成功。近年來又有重大突破，2005年5月5日，長吉線松花江穿越，在抗壓強(qiáng)度達(dá)到100MPa的花崗巖中采納定向鉆穿越取得成功。

卵石層厚度。以往在卵石層中如何運(yùn)用定向鉆一直是個(gè)難題。主要因?yàn)槁咽w粒粗，泥漿難以攜帶出來，而且卵石層容易坍塌，常卡住鉆桿。隨著技術(shù)的進(jìn)步，近年來，在鉆進(jìn)卵石層方面又取得重大突破。即采納打套管的方式通過卵石層。只要卵石層厚度不超過15m可以采納定向鉆，2005年在松花江、黃河定向鉆穿越中已取得成功。

長輸油氣管道通過江、河、湖、海〔灣〕時(shí)，從安全的角度合計(jì)，不宜采納跨越方式，應(yīng)采納穿越方式。西氣東輸管道在中衛(wèi)通過黃河，原來以跨越方式通過，形成一個(gè)景點(diǎn)。近日獲悉擬改用隧道通過，轉(zhuǎn)入地下，以保安全。常用的穿越手段有大開挖、定向鉆和盾構(gòu)。定向鉆同大開挖相比，在安全、環(huán)保方面有顯然優(yōu)勢，以往采納大開挖穿越河流，大都達(dá)不到制定深度，洪水期常將管道沖出甚至沖斷。定向鉆同盾構(gòu)相比，在工期、造價(jià)兩方面，也有顯著優(yōu)勢。因此，今后新建管道穿越江河時(shí)，宜首選定向鉆，保證油氣管道安全，且有利環(huán)保。

5、強(qiáng)化質(zhì)量管理，狠抓施工質(zhì)量

再好的制定方案，需要施工去落實(shí)，否則，也是“紙上談兵〞。所以，必須認(rèn)真抓施工質(zhì)量，稍一放松也會出問題。1998年12月7日《工人日報(bào)》曾經(jīng)報(bào)導(dǎo)了一則新聞：“優(yōu)質(zhì)工程，雨后現(xiàn)形〞。說的是寶〔雞〕中〔衛(wèi)〕鐵路，工程建成后交付運(yùn)營時(shí)曾被評為優(yōu)質(zhì)工程，可是僅僅一年后，由于1998年7月底至8月初，連續(xù)數(shù)日的大雨，在長達(dá)300多公里的受災(zāi)路段出現(xiàn)水害177處，造成路基、站基下沉，多處滑坡、陷穴，累計(jì)中斷行車1700多小時(shí)，需要投入7200萬元才能修復(fù)。查其原因是，寶中線地處黃土高原，黃土具有濕陷性，制定要求建筑路基和站基時(shí)，應(yīng)該鋪一層土，澆一遍水，壓實(shí)后再鋪土澆水，但施工時(shí)適逢沿線大旱缺水，施工人員就擅自把澆水的工序省掉，于是填土迂水濕陷、釀成重大工程事故就不可避免地發(fā)生了。類似的工程事故在西氣東輸工程也有，前已提到，西氣東輸工程寧陜段兩處黃土崾峴高邊坡出現(xiàn)滑坡事故，其主要原因是由于施工時(shí)對填土未按制定要求夯實(shí)所致。由此可