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一、前言
根據國外統計表明,管道在運營期間造成損害的主要原因不再是管材、焊接、防腐以及其他結構缺陷,而是由外力引起的,如洪水災害、地震、滑坡、塌方以及其他一些意外事故等,外力事故占總數的50%-60%。中緬管道玉溪支線沿線90%以上在山區丘陵地貌敷設,沿線山高谷深、溝壑縱橫,地質災害發育,管道建設及運行過程中勢必會受到各種外部因素的影響。因此,在復雜山區地段的管道設計務必要把地質災害防治作為設計內容的重要組成部分,對各種地質災害類型做出準確判斷并采取切實有效的治理措施,保證管道正常安全運行。
中緬天然氣管道地質災害主要是由于自然因素的和人為的地質作用,導致地質環境或地質體發生變化而形成的,就其管道建設而論,主要是以管道施工等人為作用誘發的地質災害為主。中緬油氣管道玉溪支線沿線地質災害有滑坡、崩塌、泥石流等類型。
二、地質災害類型、產生機理及對管道造成的危害
1.崩塌(危巖)
崩塌(又稱崩落、垮塌或塌方):是從較陡斜坡上的巖、土體在重力作用下突然脫離山體崩落、滾動,堆積在坡腳(或溝谷)的地質現象。
崩塌體主要包括四種情況:一是施工前已經自然存在的;二是劈山、修路、開挖管溝過程中產生的;三是爆破引起的震動引起的;四是管道建成后暴雨或地震誘發的。
崩塌對管道的危害:主要是在施工或運營過程中,當崩塌體高空墜落時,可能沖擊到管道位置,造成現場人員傷害或管道損傷。
2.滑坡
滑坡是指斜坡上的巖土體由于各種原因在重力作用下沿一定的軟弱面(或軟弱帶)整體地向下滑動的現象。中緬油氣管道經過的云貴地區,是我國滑坡災害的高發區。
滑坡體主要包括三種情況:一是施工前已經自然存在的;二是劈山修路過程中誘發的;三是管道建設后暴雨或地震誘發的。
滑坡對管道的危害是:當管道埋設在滑坡體內時,如發生滑動管道會同步變形,當滑坡體規模較大且滑移嚴重時有可能剪斷管道。處在滑坡影響范圍內的管道,在滑坡發生時,將會受到推移或擠壓,造成變形或破壞。
3.泥石流
泥石流:是山區溝谷中,由暴雨、水雪融水等水源激發的,含有大量的泥砂、石塊的特殊洪流。其特征往往突然暴發,在很短時間內將大量泥砂、石塊沖出溝外,在堆積區漫流堆積,造成重大危害。
泥石流形成的三種情況:一是在施工過程中對山體表面的破壞;二是施工后不合理的棄土、棄渣堵塞溝谷;三是作業帶掃線是對植被的破壞。
泥石流對管道的危害:當泥石流突然爆發式,可直接沖蝕掉埋設管道的土層,或破壞埋地管道,并可能埋沒閥室、陰保設施,摧毀跨越工程、推擠管道等,致使管道受損或破壞。有時泥石流匯入河道,引起河道大幅度變遷,間接毀壞在河道附近敷設的管道及其它構筑物,造成巨大的經濟損失。
三、地質災害各類型的防治措施
管道選線時,對于可能出現的各種地質災害首先應考慮避讓,修改線路路由,徹底規避風險。對于受限無法避繞地段應進行專項地質勘察,判斷地災類型、穩定性及范圍,有針對性的制定防治措施保證管道日后運營的安全穩定,同時盡量減少對周圍環境的破壞。
1.崩塌(危巖)的防治措施及適用范圍
崩塌(危巖)的防治措施主要有坡面噴漿、灌注水泥、掛金屬網等。
適用范圍:在碳酸鹽巖、板巖區,碎屑巖弱風化區,巖體破碎時,容易產生掉塊、崩塌,采用坡面噴漿、灌注水泥、掛金屬網等措施,防止坡面產生掉塊、崩塌。
2.滑坡的防治措施及適用范圍
滑坡的防治措施主要有卸載、抗滑樁、支擋等,具體措施應根據滑坡特點制定。對于施工過程中誘發的滑坡一般規模較小,可以采用卸載、支擋的方法進行治理。滑坡段具體的防護措施有擋墻、擋土墻、抗滑樁、削坡護坡等。
適用范圍:對于管道建設中挖方段可能誘發的小型滑坡,因其規模小,下滑推力小,采用漿砌石修建內支擋即可;對于對擬建工程危害較大的滑坡或崩塌,因其滑動面埋深大,下推力大,則可采用擋土墻進行支擋。
3.泥石流的防治措施及適用范圍
泥石流的防治措施主要有河溝的修整、河床的加固、河岸的防護、斜坡后緣排水、攔砂壩、植樹種草,恢復植被等。
適用范圍:
3.1攔擋 主要針對評估區內泥石流的治理。對溝岸崩、滑體和泥砂補給源修建攔擋工程,控制泥石流發展;或在泥石流溝中修建攔砂壩,減弱泥石流勢能,減輕對下游地區的破壞。
3.2生物工程 主要針對碎屑巖地區或土層較厚地區的活動性沖溝、泥石流形成區。通過溝谷兩側及谷底植樹種草,恢復植被,防治水土流失,減少水土流失帶來的泥石流物源,控制活動性沖溝(沖蝕)、泥石流溝的進一步發展。
四、中緬油氣管道地質災害治理工程實例
1.崩塌治理實例分析
中緬油氣管道工程崩塌治理主要采用主動防護和被動攔擋;主動防護主要有錨桿錨固、主動網防護及凹腔嵌補等治理措施,被動攔擋主要有被動網、攔石墻攔擋等治理措施。對于單個崩塌點治理首先應考慮被動防護治理措施,只有在修建攔石墻、被動網等被動防護措施沒有工程治理位置及崩塌體崩落下來解體后塊體仍較大時考慮主動防護治理方案。
管道N1點主要為崩塌地質災害,該崩塌點所處區域為構造侵蝕丘林地貌。崩塌災害點所在斜坡整體較陡,平均坡度50°;該區域局部,危巖分布在該區域上。斜坡坡頂高程1972m,坡底高程1930m,相對高差42m,斜坡總體坡向231°。危巖區平面形態呈條帶狀,橫向延伸約50m,縱向寬度約10m。該崩塌地質災害點危巖體在天然及地震狀態下處于穩定狀態,在暴雨狀態下處于欠穩定狀態,會發生掉塊現象威脅管道施工人員安全及局部大塊體威脅管道。該崩塌點無被動防護工程位置故此崩塌危巖坡體上采用“主動網”對該崩塌地質災害進行主動治理措施。
圖1 N1崩塌點地形地貌及治理工程平面布置圖
五、總結
通過上述對中緬油氣管道工程所涉及的滑坡、崩塌、泥石流等典型地質災害的類型、產生機理、危害的分析,了解了復雜山區地段地質災害的發育規律,提出了不同地質災害點的防治措施及適用范圍,逐步完善適合于油氣管道工程的防治措施,使地質災害對油氣管道工程的危害降到最低,對今后的長輸管道的地災設計工作提供參考。
參考文獻
[1]梅云新、馬惠寧 管道地質災害類型及水工保護問題 2003.11:35-38
[關鍵詞]天然氣 輸氣管道 地質災害 防治
中圖分類號:U412.36+6 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)23-0361-01
引言
遼寧省海城市天然氣輸氣管道綜合利用項目輸氣主干線線路起點為位于海城市感王鎮馬圈子村大沈線A18#分輸閥室東側的海城1#門站,管線向東敷設,穿越省道322、哈大高架鐵路客運專線、沈―大高速公路、哈大鐵路、國道202、在毛祁鎮商家臺預留DN150 的分支閥門,為將來毛祁鎮用氣考慮,之后管線穿越京丹高速、沿毛祁―八里鐵路線敷設,在八里鎮建調壓站一座,并沿鐵路線繼續敷設,穿過丹錫高速公路,并向東南敷設,至牌樓鎮菱鎂制品工業園處(代家溝口)再建牌樓調壓站一座,線路全長30.2Km。
1 地質環境
1.1 氣象水文
全境氣候溫和,年平均氣溫9.5℃,降雨量624.2mm,處于暖溫帶季風氣候區。四季分明、雨量充沛,是發展工農業生產極為有利的自然條件。區內沿線河流為毛祁河、八里河、楊柳河、王家坎水庫分支河流。地下水按賦存條件可分為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖巖溶裂隙水、基巖裂隙水。
1.2 地形地貌
區內地貌以構造剝蝕低丘、丘間谷地、沖洪積平原為主,地勢總體北低南高。地面標高為10.5~200.5m,高差為190m。
1.3 地層巖性
區內沿線出露地層由老至新依次為下元古界遼河群里爾峪組、高家峪組、大石橋組、第四系上更新系統坡洪積層,第四系全新統沖洪積層。侵入巖主要巖性為變輝綠巖,主要分布于HC30-HC35管道干線的北側,巖體受北東向構造控制,多呈北東展布。評估區地層巖性復雜
1.4 地質構造及地震
根據《遼寧省區域地質志》及《遼寧省構造體系圖》,區內在大地構造處于中朝準地臺(Ⅰ)、膠遼臺隆(Ⅰ1)、營口-寬甸臺拱(Ⅰ13)、鳳城紅凸(Ⅰ11-3)起之上。區域斷裂為海城-草河口巖石圈斷裂、海城析木城-岫巖斷裂。
1.5 工程地質條件
區內地層、巖土體結構、類型、組合特征及其堅硬程度、穩定性等因素,將其分為巖體、土體兩大類。
2 現狀地質災害
本次工程建設有遭受滑塌、巖溶塌陷、崩塌、地面沉(塌)陷及地裂縫、河岸坍塌、砂土液化地質災害的危險性。
2.1 滑塌
本次區內主要進行輸氣管線的建設,管線施工過程大開挖、頂管穿越基坑的邊坡土質都較松散,工程建設有引發邊坡滑塌的可能性,所以工程建設有遭受滑塌地質災害的危險性,危害對象為施工工人和設備,危害程度小,地質災害危險性為小的。
2.2 巖溶塌陷
區內部分區域有大理巖巖分布,主要分布在HCZ4-HCZ8管線支線東側,HCZ9-HCZ14管線支線東側,HCZ21-HCZ24管線支線兩側,HCZ17-HCZ21管線支線東側。主要為白云質大理巖。根據參考區域資料,該巖性有殘留的原生溶洞。根據區內可溶巖的化學組分、可溶巖的結構和構造,區內下伏的可溶巖會有小的巖溶發育。
所以工程建設有遭受巖溶塌陷地質災害的危險性,主要危害對象是管線本身,危害程度小,地質災害危險性小。
2.3 崩塌
根據現狀調查,于管道支線HCZ11號拐點西側80m有一王家坎水庫,該水庫興利庫容7.05×106 m3,防洪庫容10.85×106 m3,死庫容0.5×106 m3,總庫容19.3×106 m3,養魚水面2100畝,建小水電站兩座。由于施工開挖及水庫內水體的浸泡、沖刷破壞了地層原有的應力結構和坡面形態,成為巖體的不穩定因素,加劇了陡坡發生崩塌的危險性。管線于水庫附近經過有遭受崩塌地質災害的危險性,危害程度中等,地質災害危險性中等。
2.4 地面沉(塌)陷及地裂縫
根據現狀調查,管道支線HCZ22拐點處,直接穿越普臨礦業有限公司礦區范圍,管線支線穿越距離為100m,而且管線穿越開采錯動影響范圍,穿越距離約140m,該公司開采的礦種為滑石、菱鎂礦,開采方式為地下開采。但管線穿越范圍內無礦山開采活動,工程建設有遭受地面沉(塌)陷及地裂縫地質災害的危險性,危害程度中等,地質災害危險性中等。
2.5 河岸坍塌
根據現狀調查與可行性研究報告,管線穿越毛祁河2次,八里河1次,楊柳河3次,水庫分支河流1次,其他河溝7次,河漫灘地表為中砂、卵石、礫巖覆蓋,具有一定易沖蝕性,河床寬約20-30m,高差1-2m,未見強烈側向或縱向侵蝕現象,遇雨季有受到沖蝕的危險。河岸垮塌會造成岸坡管線的暴露懸空,所以工程建設有遭受河岸坍塌地質災害的危險性,危害程度小,地質災害危險性為小的。
2.6 砂土液化
飽水砂土在地震、動力荷載或其他外力作用下,受到了強烈振動而喪失抗剪強度,使砂粒處于懸浮狀態,致使地基失效的作用或現象稱為砂土液化。根據海城市砂土液化圖,本項目經過的區域為非液化區。所以工程建設遭受砂土液化地質災害的危險性小,危害程度小,地質災害危險性為小的。
3 地質災害的防治
將綜合分區為地質災害危險性小區的為適宜于建筑,綜合分區為地質災害危險性中等區的為基本適宜于建筑。
3.1 滑塌防治措施
(一)施工過程中,建議采用適當放坡和必要支護措施。(二)施工過程中需采取降水措施,建議采用管井井點降水。
3.2 巖溶塌陷防治措施
(一)對可能發生巖溶的地區加強調查和勘探,查清巖溶的發育情況,尤其對管線分布的地段進行詳細勘察。(二)對可能發生巖溶的區段,加強施工過程控制,對巖溶空洞進行灌砂注漿等加固處理措施。
3.3 崩塌防治措施
(一)對危險塊體,并存在軟弱夾層或軟弱結構面的危巖區,首先清除部分松動塊體,修建條石護壁支撐墻保護斜坡坡面。(二)利用預應力錨桿或錨索可對其進行加固處理,防止崩塌的發生。
3.4 地面沉(塌)陷及地裂縫防治措施
(一)對可能發生地面塌陷及地裂縫的地區加強調查和勘探,查清淺部巷道、采空區分布情況,尤其對管線分布的地段進行詳細勘察。(二)建議對管線通過的可能分布的淺部巷道、采空區進行回填。(三)建議與礦山達成協議,管線通過的區域不再進行開采。
3.5 沖蝕塌岸防治措施
可進行漿砌石護岸處理,加強防沖措施。
3.6 砂土液化防治措施
位于飽和砂土液化地基上的橋梁應采用樁基或沉井等深基礎。當采用樁基時,樁端深入液化深度以下穩定土層的長度應按計算確定。
結語
滑塌、巖溶塌陷、崩塌、地面沉(塌)陷及地裂縫等地質災害是天然氣輸氣管道項目建設中較常見的地質災害,一旦發生會造成嚴重的后果,應加強項目區地質環境管理,嚴格規劃、規范人類工程活動。把地質災害的防治與項目區發展建設協調統一起來,使資源開發、地質環境保護及人類工程活動三者達到動態平衡,促進項目區生態環境向良性轉化。施工階段,應進行詳細的工程地質勘察。建議管線采用抗變形設計。沿線中小型沖溝較為發育,應注意沖溝對管線的影響。建議穿越礦山沉陷影響區的管線做好監測和防治工作,必要時避讓。
參考文獻
關鍵詞:地質性災害;施工;應對措施
中圖分類號: B845.67 文獻標識碼: A
地質災害通常指由于地質作用引起的人民生命財產損失的災害。自然地質災害由降雨、融雪、地震等因素誘發,人為地質災害由工程開挖、堆載、爆破、棄土等引發。根據2004年國務院頒發的《地質災害防治條例》規定,常見的地質災害主要指危害人民生命和財產安全的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等六種。
我單位的工作性質決定我們的作業場所絕大部分將處于野外施工,面對各類地質性災害的幾率較大;此外,國內管道安裝企業的市場競爭加劇,云貴高原、川甘贛、江南水網等地區施工任務逐年增加,施工區域內頻繁出現山區、沼澤、河流等較為復雜的地形地貌,一如今天的蘭成中貴管道工程、中緬管道工程等,面對各類地質性災害的幾率成幾何倍數增加。應對地質性災害的預防工作和善后研討刻不容緩,下面就蘭成中貴管道工程在此方面的一些經驗教訓與大家分享。
我單位承建的蘭成中貴管道工程施工段途徑甘肅隴南地區,沿線多在峽谷和山地,平坦地段極少,且峽谷和山地多為石方地段,管溝多采取松動爆破方式。線位多在深切“V”型溝谷或山地中,受雨季影響大。沿線屬5.12汶川地震影響區,部分施工區域山體巖石本已風化嚴重,外加當地降雨較豐沛,滑坡落石以及泥石流災害易發,給溝谷地帶施工帶來嚴重安全隱患。與西和縣和成縣毗鄰(僅100公里)的舟曲縣城2010年8月8日曾發生過特大泥石流自然災害,而成縣境內也于2010年8月12日發生暴雨洪災,管線經過成縣幾處受災較嚴重的村鎮。
1、各類地質災害的簡述
在六大類地質災害中,對我們的施工生產影響最大的是崩塌、滑坡、泥石流。
1.1崩塌
崩塌是巖土體的突然垂直下落運動,經常發生在陡峭的山壁。過程表現為巖塊順山坡猛烈翻滾,跳躍,相互撞擊,最后堆積在坡腳,形成倒石碓。
降雨、融雪、河流、洪水、地震、海嘯、風暴潮、地下高水位長期浸泡管溝等自然因素,以及爆破、開挖坡腳、溝上設備震動、開礦泄洪等人為因素,都有可能誘發崩塌。
1.2滑坡
滑坡是巖土體在重力作用下,沿一定的軟弱面整體或局部向下滑動的現象。發生破壞的巖土體以水平位移為主,除滑動體邊緣存在為數極小的崩離碎塊和翻轉現象之外,其他部位相對位置變化不大。
1.3泥石流
泥石流是一種包含大量泥沙石塊的固液混合流體。常發生于山區小流域。泥石流爆發過程中,常常伴隨著山谷雷鳴、地面震動、濃煙騰空、巨石翻滾,渾濁的泥石流沿著料峭的山澗峽谷沖出山外,堆積在山口。
由于突發性、兇猛性、迅時性以及沖擊范圍大,破壞力度強等特點,泥石流常給人們的生命財產安全帶來嚴重的威脅。
1.4以上三類地質災害會導致溝上設備的傾覆、溝下作業人員的傷亡、管材物資的損毀,對山區、溝谷地區施工帶來極大安全隱患。
2、地質災害的前兆
2.1崩塌和滑坡的前兆
2.1.1斷流泉水復活,或泉水井水忽然干涸。
2.1.2滑坡體后緣的裂縫擴張,有冷氣或熱氣冒出。
2.1.3有巖石開裂或被擠壓的聲音。
2.1.4動物驚恐異常,植物變形。
2.2泥石流前兆
2.2.1河流突然斷流或水勢突然加大,并夾雜著較多雜草、樹枝;
2.2.2深谷或溝內傳來類似火車轟鳴或悶雷般的聲音;
2.2.3溝谷深處忽然變得昏暗,并伴隨著輕微的震動感。
3、防災減災的應對措施
3.1成立以項目經理為第一責任人的防災領導小組,安全總監作為副組長,各業務部門領導和施工機組長為組員,做到責任明確,層層落實,形成行之有效的應急反應機制,堅決執行以人為本,搶救為先的原則。
3.2項目部聘請專家對沿線地形地貌進行梳理分析,整理、歸納出沿線各重大危險源的分布情況。在全面排查,核準掌握有關情況的基礎上,對相關隱患點提出具體的防治建議和措施,并將每一處隱患點登記存檔,下發給各施工機組,每周進行一次銷項登記。
3.3編寫、完善防災應急預案。制定應急步驟、搶險原則、應急處置原則、應急實施流程等。做到原則明確,流程清晰,實施流暢。組織施工機組按照應急預案進行相應的逃生演練,以檢驗避災措施的實用性,針對發現的問題,對方案進行完善,確保施工人員熟悉逃生路線、了解應急措施。
3.4項目部在工程開工前,與地方氣象機構簽訂簽署合作協議,及時掌握氣象、地質災害的預警信息,提前以手機短信形式向我項目部和機組關鍵崗位人員發出預警。在惡劣天氣時,每半小時更新一次預警信息,如降雨數據、災害警報級別等。
3.5建立并及時更新施工機組的看夜人員臺賬,確保在夜間出現大規模持續降水時,可以隨時掌握現場情況,及時轉移設備人員物質,避免出現傷亡及財產損失。臨時營地要避開溝谷低凹處或面積小而又低平的凸岸及陡峻的山坡下。應安置在距村莊較近的低緩山坡或高于 10 米的階臺地上,切忌建在較陡山體的凹坡處,以免出現坡面坍滑。
3.6加大防災減災知識的宣傳培訓力度。除對施工機組進行常規培訓外,還以下發學習資料、張貼宣傳掛圖、組織逃生演練等多種形式加深宣貫力度。為消除施工人員對防汛減災普遍存在的麻痹思想和僥幸心理,項目部深入施工一線,播放5.12汶川大地震、2010年8月8日舟曲特大泥石流、2010年8月12日成縣暴雨洪災等紀實宣傳片,加深防災減災意識。
3.7項目部每天派出業務人員對沿線施工區域進行巡視、檢查,發現隱患及時通知整改。
3.8當三日內或當天的降雨累計達到 100 毫米時,處于危險區內的人員應撤離。只有當降雨停止兩小時以后方能返回,切忌雨小或剛停時即返回。同時,遵循中到大雨停工,小雨采取上游派專人望,溝下施工時溝上專人監督;因雨停工或收工時,設備和看夜人員駐地轉移至相對平坦、地基牢固、地質性災害影響較小的高地。
3.9重視汛期對施工生產的影響。地質災害為什么多發生在汛期,因為滑坡、泥石流這些都離不開水的作用,達到一定的強度就可以誘發。現場設置一到兩名水情“風險望員”,施工時站在施工上游一公里手機信號好的地方,望員配備對講機、警報器,時時監控上游來水情況。當看到腳下水流明顯增大或聽到溝內有轟鳴聲或主河洪水上漲或正常流水突然斷流,應意識到洪水、泥石流馬上就要到來,應立即通知下游機組采取逃生措施。
3.10集中項目部施工優勢資源,在汛期前搶完河谷地段施工任務,科學組織施工,減少溝下作業時間。
3.11及時疏通、拓寬導流渠、泄洪道,及時清理河道內的設備、物資,避免阻水形成堰塞湖;避免河道內管溝因長時間被高水位浸泡造成潰塌。
3.12積極儲備應急物資。交通工具、通訊器材、雨具和常用藥品、食品飲用水等,也應根據具體情況提前做好準備。
3.13一旦發生地質災害,按照減災應急預案的要求,及時上報項目部,同時有組織地開展自救。撤離災害地段后,要迅速清點人員,了解傷亡情況。對于失蹤人員要盡快組織人員進行查找搜尋。
4、結束語
地質性災害的發生具有極強的隱蔽性和不確定性,而降雨、地震、工程活動等復雜性、偶然性又很高,這些因素疊加起來,準確進行預測的難度非常大。既然對地質性災害的發生無法準確預測,那么詳盡有效的應對措施就顯得至關重要。
理性的態度、科學的方法是根本。做到組織機構健全,職責明確,責任到位,人員落實,是降低風險的基礎。在地質災害易發區施工的單位或項目部要將地質災害防災減災知識的宣傳、教育、培訓納入企業安全生產進行管理和要求,提高全員對地質災害防災減災工作的意識,全員參與,這是必要的方法。最后,嚴格執行相關的各項規章制度、真正做到令行禁止,是防災減災、降低安全事故的關鍵所在。
參考文獻:
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2、國土資源部辦公廳2004地質災害危險性評估技術要求(試行)
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