关于防治地质灾害确保油气管道安全的建议

安全技术/建筑施工
关于防治地质灾害确保油气管道安
全的建议
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，西部原油管道即将投产。

目前，兰州--郑州--长沙成品油管道正在紧锣密鼓地开展勘察工作。

与此同时，又有两项宏伟工程将要面世，即是干线加支线长度达7372km的西气东输二线和全长2372km的中缅原油管道正在启动。

此外，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酝酿建设之中。

看来管道建设方兴未艾。

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。

笔者在中石油管道局工作30余年来，深感地质灾害对于管道安全的威胁，亲身经历过滑坡、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，试举几例以引起重视。

一、几起地质灾害事故
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。

下步拟彻底治理响河沟泥石流灾害。

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。

下步拟组织专家研讨稳妥的防治方案。

5、西气东输高边坡和滑坡地质灾害
西气东输干线全长近4000km，沿线地形地质条件复杂多样，穿越400km盐渍土地区、600 km湿陷性黄土地区和200 km 煤矿采空区，翻越吕梁、太行、太岳三座大山，工程相当艰巨。

由于精心设计、施工，采用了国际先进的安全标准，建立了完善的安全保障体系，选用了安全可靠的设备和材料，自2004年10月全线投产以来，尚未出现工程事故，实现了安全输气，年前被评为首批“国家环境友好工程”。

中国石油西气东输管道（销售）公司以此为契机，充分认识到安全和环保对于中国石油的重要性，多次派专家进行沿线考察，开展了西气东输完整性管理地质灾害评价工作，对沿线的地质灾害进行了风险性评估。

第一批即评出地质灾害风险点3处，即：山西段EH113+400滑坡、宁陕段DE284和DE287黄土崾岘高边坡。

滑坡位于山西省阳城县润
城镇水泉沟村，属于丘陵区，两丘夹一沟，地形陡峻，易形成滑坡。

该滑坡为牵引式堆积滑坡，滑坡体积1.8×104m3。

目前滑坡变形明显，管道附近可见拉张裂缝，一旦下滑，管道可能被拉断，危害性极大。

宁陕段两处黄土崾岘高边坡，由于崾岘高度达30m，填土厚18m，填土边坡1：1，形成高边坡。

填土底部为湿陷性黄土，填土顶部及坡面均为浆砌石。

在施工时填土未曾夯实，顶面及两侧未做好防水措施。

雨季时地表水渗入填土，填土在自重作用下沉降，与上覆浆砌石脱离，中间形成空洞，浆砌石出现裂缝，填土与下部黄土接触处出现滑动面，形成填土高边坡滑坡，目前仍在发展，管堤已见裂缝，严重危及输气管道的安全，下步拟彻底治理。

各类地质灾害不胜枚举，应予高度重视，认真对待，把防治地质灾害作为安全生产工作的关键环节。

贯彻预防为主、综合治理、标本兼治、重在治本的方针，加强事故隐患治理，确保油气管道运营安全。

二、关于确保油气管道安全的几点建议
1、认真优选线路和优化线位，把管道放在最安全的地方
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。

兰州--成都--重庆成品油管道建设的选线工作，就是一个成功的范例。

该管道通过黄土高原和秦岭、巴山，工程地质条件十分复杂，地质灾害频发，历来是工程灾害防范和治理的重点。

为了确保安全，管道建设单位和设计单位从1999年春天到2000年春天，他们用了整整一年多时间先后20多次翻越秦岭，进行了线路优选和线位优化工作。

线路优选是在管道路由上的比选，是对线路走向方案的优选；线位优化是在管道总体的路由确定以后，对管道敷设位置和具体敷设方案的优化。

由于工作十分认真，终于选择出一条相对安全的线路来。

该管道于2002年9月投产，已经过近五年的考验，除个别地段因遭遇百年一遇的洪水，出现过滑坡和泥石流险情，尚未出现断管事故，总体上保证了安全运营。

该管道获中石油集团公司2004年优秀工程设计一等奖，2005年度国家优质工程银质奖。

2、精心做好黄土地区管道设计与施工
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。

前已提到，马惠宁输油管道即是遭受黄土湿陷性灾害最严重的管道。

为此，陕京输气管道建设前期，建设单位委托中油岩土工程有限公司进行“陕京管道黄土地区建设的岩土工程研究”项目。

在此基础上，编写《陕京管道建设岩土工程施工技术要求和检验方法》小册子，印发给施工单位，严格按要求进行施工，成效显著，保证了该管道自投产近10年来的安全运营。

西气东输管道建设伊始，中石油集团公司科技发展部委托中国石油集团工程设计有限公司西南分公司和工程技术研究院等单位进行“西气东输管道
工程靖边--临汾段湿陷性黄土水工保护应用技术研究”项目（列为集团公司重大科研项目），做了大量试验研究工作，其成果通过专家评审后，应用到靖边--临汾长达353 km湿陷性最严重的黄土地段线路上，已见成效，保证了西气东输管道的安全输气。

以上两项成果非常宝贵，值得进一步推广。

鉴于今后管道建设项目还很多，建议集团公司科技发展部在此基础上组织编写《湿陷性黄土地区管道建设规范》，作为石油天然气行业标准颁发，使今后在黄土地区建设管道，有规范可遵循。

既可确保安全，又可收到显著的经济效益。

归纳以上两项成果，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，因黄土在雨季被水侵蚀后极易流失，管道上覆土层流失后即裸露、悬空、洪水一来即将管道冲断；
（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，采用植生带和植被快速恢复技术，防止水土流失；
（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，大多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。

在山区河流的管道通过方式的选择上，由于山区河流基底多为岩石组成，一般不适宜采用定向钻，应因地制宜，选择两种方式；当河床两岸陡峻时，可采用悬索跨越过江或管道、公路两用桥的过江方式；当河流两岸地形比较宽阔时，可以采取大开挖穿越方式。

吸取以往穿越埋深不够、洪水经常将管道冲出的教训，应将管道深埋至最大冲刷深度以下或埋入基岩中。

陕京二线山西境内吕梁山区，有一段长达48km的线路，顺蔚汾河滩地及河床辅设，由于坚持深埋，已经过三年洪水的考验，未发生事故。

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。

中石油管道局自从1985年从美国引进定向钻以来，在国内外已成功穿越300多条河流。

近年来，定向钻技术发展很快，在穿越地段长度、岩石层硬度以及卵石层厚度等方面均有所突破。

穿越段长度。

10年前定向钻穿越地段长度一般不超过1300m，近年已大有突破。

2007年3月6日，管道局穿越公司承接的杭甬天然气管道工程钱塘江穿越成功，创造了一项世界之最--水平定向钻穿越长度2454.15m×管径813mm世界新纪录。

岩石层硬度。

1998年以前，采用定向钻穿越河床地层局限于细颗粒地层（粘性土、粉土、砂土）。

1998年12月，管道局承接苏丹输油管道，尼罗河穿越开创了岩石地层中采用定向钻的先河。

穿越河段长达867m，全为岩石地层，抗压强度近10MPa，经过多次失败的经验总结，历次4个月，终于穿越成功。

近年来又有重大突破，2005年5月5日，长吉线松花江穿越，在抗压强度达到100 MPa的花岗岩中采用定向钻穿越取得成功。

卵石层厚度。

以往在卵石层中如何运用定向钻一直是个难题。

主要因为卵石颗粒粗，泥浆难以携带出来，而且卵石层容易坍塌，常卡住钻杆。

随着技术的进步，近年来，在钻进卵石层方面又取得重大突破。

即采用打套管的方式通过卵石层。

只要卵石层厚度不超过15m可以采用定向钻，2005年在松花江、黄河定向钻穿越中已取得成功。

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。

5、加强质量管理，狠抓施工质量
再好的设计方案，需要施工去落实，否则，也是“纸上谈兵”。

所以，必须认真抓施工质量，稍一放松也会出问题。

1998年12月7日《工人日报》曾经报导了一则新闻：“优质工程，雨后现形”。

说的是宝（鸡）中（卫）铁路，工程建成后交付运营时曾被评为优质工程，可是仅仅一年后，由于1998年7月底至8月初，连续数日的大雨，在长达300多公里的受灾路段出现水害177处，造成路基、站基下沉，多处滑坡、陷穴，累计中断行车1700多小时，需要投入7200万元才能修复。

查其原因是，宝中线地处黄土高原，黄土具有湿陷性，设计要求建筑路基和站基时，应该铺一层土，浇一遍水，压实后再铺土浇水，但施工时适逢沿线大旱缺水，施工人员就擅自把浇水的工序省掉，于是填土迂水湿陷、酿成重大工程事故就不可避免地发生了。

类似的工程事故在西气东输工程也有，前已提到，西气东输工程宁陕段两处黄土崾岘高边坡出现滑坡事故，其主要原因是由于施工时对填土未按设计要求夯实所致。

由此可见，施工是一个重要环节，必须加强质量管理，狠抓施工质量。

要抓好三个关键环节：首先要挑选有资质、有良好信誉的施工队伍，坚决杜绝不合格的、唯利是图的施工单位进入施工现场；其次要委托有资质、负责任的监理单位对施工质量进行监理；再次就是建设单位也应派出懂业务、工作认真的技术人员深入施工现场巡视，进行质量监督。

只有一丝不苟地按设计要求去实施，才能保证工程的优质。

此外，建设单位还需要经常了解管线周边的工程建设动态。

人类工程活动会改变地质环境，引发地质灾害。

例如：管道附近修建公路、铁路，开挖了边坡，引起山体滑塌，发生滑坡，影响到管道；管道附近修建水库，地下水位上升，导致滑坡复活，危及管道的安全；管道附近开采煤矿或其它矿产，出现采空区，威胁到管道；管堤附近由于农民开垦，挖去了草皮，出露黄土被洪水冲蚀，使管道裸露。

1998年，陕京输气管道在黄河以东的沙泉出现管道被冲出事故，就是这样造成的。

以上种种情况表明，地质灾害治理难以做到一劳永逸，只要人类的工程活动不停止，地质灾害的防治也就不会终止。

建设单位必须高度关注，不可掉以轻心。

鉴于长输油气管道是易燃易爆的生命线工程，一旦出现事故，就会酿成国家财产遭受重大损失，甚至沿线居民的不幸伤亡。

为此，我们必须高度关注，从事故源头抓起，经常组织对沿线重点地段进行巡查，及早发现地质灾害，加强事故隐患治理，防患于未然。

坚决遏制地质灾害和其它重大事故的发生，为实现中石油集团公司提出的“安全环保形势的明显好转和根本好转”的目标而不懈努力。