1、靖西天然气管道现状分析及其加固措施研究摘要：近年来我国天然气管道河流穿越工程发展较快，由此也带来了一些管道加固问题，结合靖西天然气管道河流穿越工程对现有管道加固工程存在的风险进行分析研究，为在建及拟建管道穿越河流风险评估提供科学依据。 关键词：管道；河流穿越；风险 中图分类号： U23 文献标识码： A 1 前言 新中国成立后，天然气行业有了突飞猛进的发展。特别是“八五”以后，天然气探明储量快速增长，中国天然气产量趋势在天然气产业进入高速发展时期。 我国能源发展“十二五“规划提出：根据资源和市场条件，结合靖西系统以及陕西省输气管网的现状和远期发展情况，对所采用的工艺技术和工艺方案做到系统考虑、
2、合理布局、灵活可靠、设计优化；根据陕西省天然气发展三十年规划以及市场预测，确定靖西输气管道三线工程建设方案；在充分合理利用资金的情况下，采用新工艺、新技术以提高整体经济效益；做到开发与节约并重，努力降低能源消耗。 2 国内外天然气管道发展现状 我国长庆气区天然气资源丰富，总资源量达到 10.791012m3，累计已探明的天然气储量为 11800108m3（含待批的储量 3820.52108m3） ，天然气储量基础雄厚。长庆气区确定向本工程靖边首站供气压力为4.0MPa，气质参数与原靖西二线相同。目前，随着“气化陕西”战略实施以来，市场的区域拓展，2011 年新增安康、商洛、汉中等地区大部分区县
3、的天然气供应，这些新开发市场未来几年需求旺盛。 靖西输气管道自北向南穿越的主要河流有红柳河、洛河和校场坪川等，穿越地段的地貌类型属于河谷地貌，位于毛乌素沙漠的南缘，风蚀严重，风沙移动显著，风沙侵袭严重，土地严重沙化。两岸河谷深切，岸坡高陡，两岸阶地高出河床约 60m，呈典型的“U”字型河谷。这些河流多发源于黄土高原，除渭河外，一般上游多支流，呈树枝状，河床狭窄，多成峡谷，干流河段较开阔，河床比降大。 在国外，例如美国和俄罗斯均拥有先进的技术，其开采天然气的量远大于我们国家。 美国北部地区的天然气管线横贯加拿大输气系统，美国北部的大量产气区比如德克萨斯州、路易斯安娜州和墨西哥湾、加拿大西部与 8
4、000万多个天然气用户组合起来，组成一个巨大的官网。1954 年在美国的墨西哥湾铺设了全世界第一条海底管道长约 37000km，管道直径范围从52mm 到 1320mm 不等。 俄罗斯最大的特征就是气温变化幅度大，冬天时极其寒冷，所以天然气管道穿越时考虑最多的就是隔热的问题。俄罗斯采用的是每间隔一段距离对管道进行绝热，而且该技术在俄罗斯也得到了广泛的应用并取得的良好的效果。从而保证有正负温度交替的天燃气输送管道的稳定性【4】 。 3 靖西天然气管道现阶段存在的问题 a地质灾害 红柳河段主要为黄土丘陵地貌，主要由黄土梁构成，间或分布有黄土峁，由于冲沟的强烈侵蚀切割，梁峁周围沟谷密布，甚至两沟切穿
5、梁峁形成破碎梁峁地形。以波状黄土梁为主，梁高沟深，沟壑交错，崾岘起伏，地形破碎，构成两沟夹一梁的特征。黄土斜坡地段主要工程地质问题是崩塌和滑坡，线路工程地质条件较复杂。管沟开挖易引起边坡的失稳，给施工和运营带来很大困难，需要采取工程处理措施确保工程安全。另外，地段交通不便，给施工机具进场及运作也将带来不便。 b洪水冲蚀 洪水冲蚀事故的发生具有一定偶然性，每年汛期洪水都会频繁发作，而且发作强度大小很难准确预测。如 2005 年一场突如其来的暴雨降临西部某地区，洪水冲毁了一条输气管道 120 多米管堤，通讯光缆被冲出管沟，主管道大面积曝露。 洪水冲蚀常见的事故类型有：在穿越河流时，由于管道埋深不够
6、，导致管道被洪水冲出而裸露，严重时会造成断管；顺河岸铺设时，由于岸坡不稳定，特别是在弯道附近，凹岸受冲击，极易塌陷，造成管道悬空裸露；陡坎、陡坡地段，管沟回填土比较松散，若不采取一些必要的措施，雨季地表水顺管沟形成集中冲刷，会使管道裸露。 c管道断裂 管道在陕北地区穿越摆荡性河流铺设后，由于受到水力冲刷作用，河岸后退，造成原河岸弯起部位管道的外露、漂浮；另外，由于河床内基岩年久严重风化、剥落，受到水力冲刷作用，造成河床下切，管道在河床内埋深减小、外露甚至漂浮。 1999 年洛河发生大洪水见图 1，位于西部某天然气管道因洪水冲刷发生了断裂，停输了 70h，造成严重经济损失。它采用了错误的方案见图
7、2，合理的铺设管道穿越的方法是将管道依着河流的方向架设，不要轻易破坏河床和河道，给洪水腾出足够的流域位置（见图 3） 【1】 。 图 1 断裂处管道位置以及河道的平面图 图 2 过水面的水工保护设计方案（错误方案） 图 3 过水面的水工保护设计方案（正确方案） d.天然气管道河流穿越风险管理的局限性 国内外现存的工程风险分析体系已经较为完善，工程技术也有了突破性发展，而天然气管道河流穿越工程的风险评估理论体系才刚刚起步，所以现在首先要解决的问题就是怎样才能很好的将其他工程风险评估理论与天然气管道河流穿越工程的风险评估理论结合起来。 风险评估理论模型在各个领域研究的都不是很多，还有一些研究还是没
8、有根据的，所以有待于将其理论更加系统化或者完善化。 4 针对天然气管道所存在的问题提出应对措施 (1)管线沿线陕北地区发育有不同程度的滑坡和崩塌地质灾害，并且管道在施工建设过程中也有引发滑坡和崩塌地质灾害的可能性。沿线滑坡类型主要为黄土滑坡。崩塌也多发生在斜坡及沟谷地段，由于黄土斜坡坡度较大，沟谷深切，黄土抵抗雨水或洪水的冲蚀作用较弱，在雨水入渗、人工开挖等诱发因素的影响下，极易发生崩塌。对滑坡、崩塌等地质灾害以绕避为主，无法绕避的应采取相应的工程处理等措施，尽量缩短管道斜切斜坡长度，避免因施工引起的次生灾害。 (2)对于管道埋设至河床基岩以下大于 0.5 米的河流穿越宜采用现浇混凝土进行稳管
9、；对于管道埋设在砂质和砂卵石河床的河流穿越，宜采用混凝土加重块、混凝土连续覆盖层进行稳管。河流两岸的护坡进行加固并做好截水、排水措施。在管线所处的坡顶均应加截水墙，防止坡顶、梁上的汇水顺流沿管沟汇流。 (3)防止管道断裂，尚应注意穿越河流段水工保护设计，选择合理的过水面的水工保护设计方案（如图 3） 。如果使混凝土防护桩搭在管段上面见图（4(a)） ，这样的方法在陕北地区不适用。如果河床基岩浅，将混凝土坝与基岩浇注成一体（见图 4(b)）的方案是可行的。对顺直下切河段采用蓄淤固床坡，对弯道与湖湾用丁、潜坝优化组合和复式护坡进行整治。 （a） （挡水坝直接座落在管道上面） (b)（管道位于挡水坝
10、上游） 图 4 挡水坝与管道之间位置的设计方案 (4)根据具体靖西红柳河管道河流穿越的情况，客观的制定靖西红柳河管道河流穿越风险评价理论，为管道完整性管理提供依据。 5 结语 结合靖西天然气管道现状，研究分析其存在的问题，并相应提出相应的解决措施或途经，为我国天然气管道安全运营提供科学依据。 参考文献 国内输气管道典型事故分析自然灾害影响.新闻报道,2009； 陈永武.“西气东输”展现中国管道工业辉煌J.北京：天然气工业，2003，23(4)； 耿瑞伦.当今非开挖铺设管线技术的新进展J.，2000（1） ； 宋玉春.世界石油天然气管道建设再掀高潮J.:中国石油和化工，2005； 魏忠林.关于对管道“三穿”顶管施工有关问题的探讨J.法学研究，2010，(9)； 曹兴山，卿春和.西气东输管道工程中卫黄河穿越隧道场地工程地质条件评鉴J.成都：工程 地质学报，2007，15（3） ；
