【DOC】漠大線多年凍土災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析及管理措施探討

1、漠大線多年凍土災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析及管理措施探討2012焦第1期管技術(shù)pipelinetechnique5設(shè)各andequipment2012no.1漠大線多年凍土災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析及管理措施探討陳朋超(中國(guó)石油管道公司,河北廊坊065000)摘要:漠大線途徑國(guó)內(nèi)緯度最高,極端溫度一52.3的高寒地帶,是國(guó)內(nèi)第一條完全意義上穿越永凍土區(qū)域的大口徑長(zhǎng)輸管道,所經(jīng)過(guò)的漠河至加格達(dá)奇大楊樹(shù)段共計(jì)440km的管道穿越大興安嶺多年凍土區(qū)域,包括連續(xù)凍土,不連續(xù)凍土和島狀凍土.管道沿線地勢(shì)北高南低,北部地形起伏較大,沿線為大興安嶺低山,丘陵及河谷地貌,南部為松嫩平原,地形平坦開(kāi)闊,地理環(huán)境復(fù)雜,極易發(fā)生凍脹融沉,崩塌,

2、熱融滑坡,水毀沖蝕(坍岸)等地質(zhì)災(zāi)害.文中首先對(duì)漠大線的具體情況進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹,并結(jié)合地質(zhì)勘察和運(yùn)營(yíng)情況詳細(xì)地分析了穿越凍土區(qū)域管道所面臨的熱融滑坡,凍脹,融沉以及彎曲翹曲等特有地質(zhì)災(zāi)害,最后結(jié)合管道管理實(shí)際情況和工作經(jīng)驗(yàn)提出了詳細(xì)的災(zāi)害管理和應(yīng)對(duì)措施.關(guān)鍵詞:漠大線;多年凍土災(zāi)害;管理措施中圖分類(lèi)號(hào):te8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:a文章編號(hào):10049614(2012)01000105riskanalysisandmanagementsolutioninpermafrostregionsofmohe-daqingpipelinechenpengchao(petrochinapipehnecompany,

3、langfang065000,china)abstract:modapipelineisthefirstcompletelylongdistanceoilpipelineconstructedwithinthepermafrostzoneandhighestlatitudeofchinawheretheextremelytemperatureinwinterisabout一52.3.thereareabout440kmpermafrostdistributealongthispipelinefrommohetodayangshuregionwhichincludecontinuous,disc

4、ontinuousandislandfrozensoilstructure.thealtitudeaboutthispipelineishighinnorthwithhillvalleyreliefandlowinsouthwithsongnenplain.itissocomplicatedgeographyenvironmentthatsomanykindsofgeotechnicaldisasterareeasilytohappenwhichincludefrostheave,thawsettlement,slopeinstabilities,collapseandsoon.thispap

5、erwillreviewthedesign,construction,andoperationalchallengesofthispipeline.thispaperanalysedthehappenpossibilityoffrostheave,thawsettlementandslopeinstabilitiesinspecificareas.intheendofthispaper,severalsuggestionsandsolutionswillbegiventoguidancenextmanagementwork.alltheseconsequencewillbesignifican

6、tfortheintegritymanagementofthispipeline.keywords:modapipeline;permafrostgeotechnicalrisk;managementsolution0引言漠河一大慶管道(簡(jiǎn)稱(chēng)漠大線)始于黑龍江省漠河縣興安鎮(zhèn),終于大慶市林源鎮(zhèn)的大慶末站,接收來(lái)自俄羅斯的原油.2009年5月開(kāi)始建設(shè),2011年1月1日正式投入運(yùn)營(yíng).漠大線的建成投產(chǎn),開(kāi)辟了從俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)陸路進(jìn)口原油到中國(guó)北部?jī)?nèi)陸地區(qū)的石油干線通道.通過(guò)建設(shè)漠大線工程引入原油,可及時(shí),有效地填補(bǔ)東北地區(qū)的石油資源供應(yīng)缺口,對(duì)提高國(guó)內(nèi)石油石化企業(yè)效益,促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展均具有十分重要

7、的現(xiàn)實(shí)意義.收稿日期:20111215收修改稿日期:201112161漠大原油管道概況漠大線黑龍江穿越終點(diǎn)一漠河首站段長(zhǎng)約7.33km,備用管線約1.445km.該段設(shè)計(jì)壓力6.4mpa,管徑中820,壁厚15.9mm,采用k60級(jí)直縫埋弧焊鋼管,三層聚乙烯加強(qiáng)級(jí)防腐層,穿越管道外層涂刷光固化材料進(jìn)行保護(hù).設(shè)江岸閥室一座,為rtu閥室.主干線清管閥室設(shè)在漠河首站內(nèi),主干線和備用線在江岸閥室碰頭后穿越公路3次進(jìn)入漠河首站.漠大線漠河首站一大慶末站段全長(zhǎng)925.78km,起始于黑龍江省漠河縣興安鎮(zhèn)附近的漠河首站,終于大慶市中南部的大慶末站(緊鄰現(xiàn)有的慶鐵線林源首站),管道沿線穿越11條大中型河流,

8、15處鐵路和262pipelinetechniqueandequipmentjan.2012處二級(jí)及二級(jí)以上公路,經(jīng)5處省級(jí)及省級(jí)以上自然保護(hù)區(qū).全線共設(shè)漠河首站1座,塔河,加格達(dá)奇,訥河等中間站3座(塔河,訥河為清管站,加格達(dá)奇為泵站),大慶末站1座,線路閥室36座(其中rtu閥室17座).管道采用常溫密閉輸送工藝輸送俄羅斯低凝原油,管徑為中813mm,設(shè)計(jì)壓力8.0mpa(局部8.510mpa),選用ia50級(jí)鋼,全線采用3pe外防腐層,熱煨彎管防腐采用雙層環(huán)氧粉末涂層,局部管道采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫,防護(hù)層采用聚乙烯塑料.陰極保護(hù)采用以強(qiáng)制電流保護(hù)為主,犧牲陽(yáng)極保護(hù)為輔的聯(lián)合保護(hù)方案

9、.管道沿線地勢(shì)北高南低,北部地形起伏較大,為大興安嶺低山,丘陵及河谷地貌,南部為松嫩平原,地形平坦開(kāi)闊.漠大線途徑國(guó)內(nèi)緯度最高,極端溫度一52.3的高寒地帶,是國(guó)內(nèi)第一條完全意義上穿越永凍土區(qū)域的大口徑長(zhǎng)輸管道,經(jīng)過(guò)漠河至加格達(dá)奇大楊樹(shù)段共計(jì)440km的管道穿越大興安嶺多年凍土區(qū)域,這些區(qū)域包括連續(xù)凍土,不連續(xù)凍土和島狀凍土.漠大線途經(jīng)大興安嶺丘陵地帶,坡多,坡陡,坡長(zhǎng),冬季積雪不化,道路積雪厚度達(dá)0.5ill以上,期間又穿插凍土沼澤,山間洼地,河床及漫灘等地貌,地理環(huán)境復(fù)雜.管道采用溝埋敷設(shè),局部多年凍土,凍土沼澤及河漫灘地段的施工集中在冬季進(jìn)行,并采用“提高壁厚”,”保溫”,”換填”等組合

10、方式敷設(shè),轉(zhuǎn)彎采用彈性敷設(shè),現(xiàn)場(chǎng)冷彎,熱煨彎管3種方式來(lái)滿(mǎn)足管道變向安裝要求.2漠大線多年凍土災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析漠大線管道管理難度很大,除了面對(duì)第三方破壞,腐蝕穿孔,材料缺陷等常規(guī)管理風(fēng)險(xiǎn)和崩塌,水毀沖蝕(坍岸),泥石流等地質(zhì)災(zāi)害外,外界溫度還將造成工藝,管道防腐,陰極保護(hù)以及管材在低溫下的變化和維搶修等風(fēng)險(xiǎn).因而,對(duì)于穿越多年凍土區(qū)的大口徑輸油管道,文中將針對(duì)斜坡穩(wěn)定性(熱融滑坡),凍脹融沉,以及由于管道的熱應(yīng)力釋放所造成的彎曲翹曲等特有的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行重點(diǎn)分析.2.1熱融滑坡由于自然影響和人為活動(dòng),破壞了厚層地下冰熱平衡狀態(tài),使土體在重力的作用下,沿斜坡的融凍界面移動(dòng)而形成的滑塌,稱(chēng)為熱融滑坡j.

11、熱融滑坡是凍土區(qū)管道運(yùn)行所面臨的非常嚴(yán)重的地質(zhì)問(wèn)題,管溝的開(kāi)挖和植被的破壞嚴(yán)重影響了凍土的熱平衡狀態(tài),對(duì)于一些含冰特別是富冰區(qū)域的斜坡,建設(shè)一般在冬季,管道回填后管溝中的凍土非常容易因?yàn)楣艿赖倪\(yùn)行溫度變化,管道路由植被及樹(shù)木破壞,氣候變暖等因素而造成熱融l生坡體滑塌,從而導(dǎo)致斜坡底部相關(guān)區(qū)域發(fā)生管道應(yīng)力集中而產(chǎn)生屈服彎曲.加拿大normanwells管道先后6次因?yàn)榛聠?wèn)題導(dǎo)致管道彎曲變形,并使管道發(fā)生褶皺,為管道管理帶來(lái)極大風(fēng)險(xiǎn).其中,84#斜坡因?yàn)闊崛诨聦?dǎo)致屈服彎曲,最后在冬季實(shí)施了110m長(zhǎng)的換管作業(yè).漠大線北部地區(qū)地形起伏較大,北高南低,為大興安嶺低山,丘陵及河谷地貌,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),

12、沿線大于10.的斜坡有4o多處,最大斜坡大于60.,最長(zhǎng)斜坡長(zhǎng)度達(dá)3km以上.對(duì)于這類(lèi)風(fēng)險(xiǎn),在設(shè)計(jì)上除了要求在斜坡上按照一定距離設(shè)置漿砌石擋土墻,增加壁厚,外壁增加保溫層并進(jìn)行局部換土外,對(duì)于局部坡度較大的斜坡,為了避免管溝直接遭受陽(yáng)光照射所造成的熱交換,還要求采用一定厚度的木屑護(hù)坡和栽種植被等措施進(jìn)行處理.但在實(shí)際建設(shè)期間,由于工期較緊,冬季施工,大多數(shù)斜坡的木屑保護(hù)未能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求.如加漠公路60km處,坡長(zhǎng)1200m,坡高170m,局部坡度達(dá)到30.4o.,且坡體巖土體含水量很高,達(dá)到富水一保水狀態(tài),該斜坡僅在坡腳進(jìn)行了10m左右的木屑防護(hù),夏季發(fā)生熱融滑坡的風(fēng)險(xiǎn)較高.對(duì)于此類(lèi)風(fēng)險(xiǎn),首先

13、要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求對(duì)斜坡進(jìn)行植被恢復(fù)和木屑保護(hù),管理過(guò)程中應(yīng)該建立每個(gè)斜坡的基礎(chǔ)信息庫(kù),包括斜坡的土壤類(lèi)型和含冰量,斜坡的角度,長(zhǎng)度,管道路由的寬度以及土壤強(qiáng)度等特征.長(zhǎng)度較長(zhǎng)的,角度較大的粉質(zhì)黏土和富冰區(qū)的斜坡應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注.另外,應(yīng)加強(qiáng)檢測(cè)和監(jiān)測(cè),利用管道智能監(jiān)測(cè)器進(jìn)行管體變形檢測(cè),并且利用鉆孔側(cè)斜儀,管體應(yīng)力等方式進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),跟蹤管體的上下移動(dòng)以及斜坡的滑移情況和管道所收到的外加載荷,一旦發(fā)生較大變化,應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行開(kāi)挖驗(yàn)證,要進(jìn)行換管搶修作業(yè),以避免泄漏事故發(fā)生.2.2凍脹凍脹是凍土在凍結(jié)過(guò)程中內(nèi)部水分在溫度梯度下發(fā)生遷移而使土體發(fā)生膨脹的現(xiàn)象.管道埋設(shè)在凍土區(qū)域后,由于凍土中水分子以薄

14、膜水的形式從相對(duì)溫暖區(qū)域向相對(duì)寒冷區(qū)域遷移,而遷移水凍結(jié)所產(chǎn)第1期陳朋超:漠大線多年凍土災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析及管理措施探討3生的體積增大非常明顯,土體的體積膨脹推動(dòng)管道偏離原來(lái)的鋪設(shè)路徑并向上運(yùn)動(dòng),從而產(chǎn)生彎曲變形.冰錐和凍脹丘是典型的不良凍脹現(xiàn)象,其生成與水分有密切的關(guān)系.冰錐是指寒季地下水露出地表凍結(jié)而形成的錐狀或盤(pán)狀冰體.其生成條件是:具有嚴(yán)寒的氣候條件;有豐富的地下水源;具有水的通道;具有驅(qū)動(dòng)力,凍結(jié)過(guò)程中使地下水承壓.凍脹丘是由于地下水凍結(jié),形成透鏡狀冰錐體,隆起地表形成的丘狀土堆.凍脹丘的形成條件與冰錐相同,凍脹丘的實(shí)質(zhì)為冰錐的另一種形式.當(dāng)承壓的地下水突破地面出水結(jié)冰時(shí)形成冰錐,當(dāng)承壓的

15、地下水結(jié)冰膨脹將地表土層頂起則形成凍脹丘.按凍脹丘補(bǔ)給水源的類(lèi)型可分為凍土層地下水補(bǔ)給的凍脹丘和凍土層地上水補(bǔ)給的凍脹丘.冰錐和凍脹丘對(duì)管道可能造成非常嚴(yán)重的危害,主要有以下2種:冰錐,凍脹丘侵入管線地基使管道隆起,導(dǎo)致管道翹曲變形,當(dāng)變形超過(guò)設(shè)計(jì)允許值時(shí),管道可能發(fā)生破壞,甚至折斷;夏季,冰錐,凍脹丘融化造成管道下沉移位甚至破壞.漠大線在暖季和寒季輸送油溫分別為正溫和負(fù)溫.在寒季,當(dāng)埋地管道通過(guò)融土地段時(shí),負(fù)溫油品不斷從管道周?chē)馏w吸收熱量,使管道周?chē)馏w融土凍結(jié),形成凍結(jié)圈,地基土發(fā)生不均勻的凍脹變形,在強(qiáng)凍脹地段將有可能破壞管道結(jié)構(gòu),影響輸油管道安全.加漠公路276km處原為溝谷濕地,夏

16、天地表水豐富,此處冰錐正處于管道上方,周?chē)絼?shì)較高,泉水來(lái)源充分.形成的冰錐較大,并且成長(zhǎng)很快,3天內(nèi)管道上方的冰面升高了約50em,最高處相對(duì)于自然地面隆起約2.9m,表面冰層厚度約150cm,裂紋嚴(yán)重.加漠公路69km處原為低洼河道,處于公路東側(cè),公路過(guò)水涵洞完全凍結(jié)堵塞,地下水下方排放通道受阻,與冬季前自然地面相比,地表抬升約2.3m,局部冰面隆起約1.8m,地面裂紋延伸160m,寬度達(dá)3ocm.管道從這一區(qū)域穿過(guò),冰面凍結(jié)深度已達(dá)1.5m以上,夏季約2.0m的河谷通道已經(jīng)基本與加漠公路平齊,如果繼續(xù)凍結(jié)下去將直接威脅管道安全.2.3融沉融沉是由凍土中所含的冰融化引起的.在凍土地區(qū),一般

17、有2種不同性質(zhì)的凍土帶:融化穩(wěn)定區(qū),當(dāng)有外界熱量輸入而引起凍土融化后,其土質(zhì)仍然是穩(wěn)定的;融化不穩(wěn)定區(qū),當(dāng)有外界熱量輸入引起凍土融化后,土質(zhì)失去支撐能力,并因融化深度,含冰量和土體顆粒大小等的不同,融化量也有差異,特別是在融化穩(wěn)定區(qū)和不穩(wěn)定區(qū)的過(guò)渡帶,埋設(shè)于其中的管道將會(huì)出現(xiàn)較大的應(yīng)變,可能造成管道屈服破壞.影響凍土融沉的因素主要有溫度,水分和地表破壞.全球變暖是宏觀上造成多年凍土退化的主要原因,也因此成為凍土區(qū)管道在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中因融沉而褶皺彎曲的重要風(fēng)險(xiǎn)因素.大興安嶺地區(qū)是國(guó)內(nèi)顯著增溫的地區(qū)之一.漠大線沿線5個(gè)氣象站年平均氣溫從20世紀(jì)70年代開(kāi)始有明顯上升趨勢(shì).凍土退化將加劇,漠大線結(jié)構(gòu)

18、性融沉風(fēng)險(xiǎn)加大.水分對(duì)凍土的影響可以分為2個(gè)方面.管道沿線的沼澤濕地等水源對(duì)凍土穩(wěn)定起著保障作用.沼澤濕地具有隔熱和蓄水功能,減弱冷儲(chǔ)耗散和增加冷儲(chǔ),在多年凍土退化過(guò)程中,可以抑制活動(dòng)層的能量交換過(guò)程,使之處于低平衡活動(dòng)狀態(tài),減弱或消除多年凍土退化的速度和強(qiáng)度,使下伏多年凍土受到不同程度的保護(hù).另一方面,外源水分則可能破壞凍土環(huán)境的穩(wěn)定.在管道開(kāi)挖和埋設(shè)過(guò)程中,開(kāi)挖的溝槽如換填成砂礫石后,假如兩側(cè)防水,止水措施不佳,必定在溝槽內(nèi)積水,使砂礫石層變成含水層,在一定坡度下溝槽內(nèi)地下水可以流動(dòng),運(yùn)動(dòng)的地下水必然加快管道下的凍土融化速度,將會(huì)形成寬而深的融化槽,造成管道的不均勻沉降.另外,管道運(yùn)行過(guò)程

19、中,如果管道表面和附近出現(xiàn)積水,水分下滲形成熱源,也將會(huì)使凍土融化,造成融沉風(fēng)險(xiǎn).管道沿線地表破壞最顯著的形式是植被破壞和地表取土.植被保持土中水分,降低地表溫度,因而減小最大季節(jié)融化深度,尤其是地表塔頭草茂密和表層為苔蘚及泥炭層的地段保溫較好,季節(jié)融化深度較淺.植被被破壞后將使凍土層失去天然隔熱源,使得太陽(yáng)直射地表,經(jīng)過(guò)熱量傳遞而使凍土融化.在斜坡地區(qū),破壞斜坡上的天然地表(取土,挖坑等),會(huì)使斜坡上地下冰層暴露.夏天暴露冰層融化,使上覆皮和土層失去支撐而沿斜坡下滑或塌落,冰層融水稀釋塌落物質(zhì)呈流塑狀態(tài),在重力作用下緩慢下滑,形成泥流堆積物.如果管道位于坡上方,可能因?yàn)榛冻龅乇?如果管

20、道位于坡下方,會(huì)因?yàn)槟嗔鞫逊e物而被埋于地下.漠大線管道所穿越的凍土稱(chēng)為”興安嶺一貝加爾型凍土”.它處于歐亞大陸凍土區(qū)東南邊緣,凍土總體厚度較薄,溫度較高,易受外界因素干4pipelinetechniqueandequipmentjan.2012擾,其穩(wěn)定性較差.一旦地表覆蓋條件遭到破壞,將導(dǎo)致不可逆的凍土退化,進(jìn)而嚴(yán)重影響管道基礎(chǔ)長(zhǎng)期穩(wěn)定和寒區(qū)生態(tài)環(huán)境的功能.漠大線在暖季和寒季輸送油溫分別為正溫和負(fù)溫.在暖季,當(dāng)埋地管道通過(guò)多年凍土地段時(shí),正溫油品不斷向管道周?chē)馏w釋放熱量,使管道周?chē)鷥鐾林械谋郎厝诨?管道周?chē)霈F(xiàn)融圈,致使管道發(fā)生不均勻沉降,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)茐墓艿?另外,漠大線所穿越的多年凍

21、土區(qū)域多為丘陵地貌,地下水豐富,而且多為不連續(xù)凍土,差異性地質(zhì)構(gòu)造普遍存在,在管道穿越陰坡和陽(yáng)坡地區(qū)域及交界點(diǎn),特別是粉質(zhì)黏土構(gòu)造的多冰和富冰區(qū)域時(shí),管道施工造成了表層水位泄放通道的阻塞,使管溝積水,極易發(fā)生凍脹及融沉災(zāi)害.特別是在發(fā)生凍脹融沉的穩(wěn)定區(qū)和不穩(wěn)定區(qū)過(guò)渡帶,埋設(shè)的管道將會(huì)受到較大的剪切應(yīng)力,極易導(dǎo)致管道屈服破壞.2.4管道翹曲管道翹曲發(fā)生的機(jī)理除了土壤本身的凍脹影響外,另一個(gè)重要的因素就是高寒地區(qū)管道建設(shè)和運(yùn)行溫度差異所造成的熱應(yīng)力釋放,即由于凍土區(qū)域管道的建設(shè)施工一般在冬季,環(huán)境溫度可達(dá)一40,而管道在下溝埋設(shè),特別是運(yùn)行時(shí)可能是零上幾,這樣,極大溫度差異會(huì)造成管體本身的巨大應(yīng)力

22、,從而產(chǎn)生管道的熱膨脹.再加上本身的凍脹升高,管道極易發(fā)生翹曲現(xiàn)象.normanwells管道建設(shè)時(shí)曾要求管道加熱下溝,但盡管如此,翹曲現(xiàn)象也還是發(fā)生過(guò)多起.另外,國(guó)內(nèi)的格拉管道發(fā)生泄漏穿孔等事故30多起,其中多次是由于低溫凍脹和熱應(yīng)力釋放所造成的管道翹曲.2.5冰凌刨蝕春季河流解凍,河面浮動(dòng)冰塊聚集成大塊浮冰順河流移動(dòng),可能刨蝕河床j.管道在河床敷設(shè)時(shí),若埋深較淺,則易受到浮冰的影響,造成埋深不足,防腐層損壞甚至管體產(chǎn)生位移,變形.漠大線沿線穿越了11條大中型河流,冬季寒冷,結(jié)冰厚度大,春季融化后容易發(fā)生此類(lèi)災(zāi)害.3管理及應(yīng)對(duì)措施針對(duì)永凍土地區(qū)管道所面臨的熱融斜坡,凍脹融沉以及翹曲風(fēng)險(xiǎn),除了

23、在設(shè)計(jì)時(shí)采用基于應(yīng)變的設(shè)計(jì)理念外,還應(yīng)該增加壁厚,減小徑厚系數(shù)并采取保溫層結(jié)構(gòu)以減小管道與周?chē)h(huán)境的熱交換.建設(shè)時(shí),應(yīng)在管溝內(nèi)進(jìn)行必要的細(xì)沙土換填,控制管道下溝溫度.還盡可能在斜坡上設(shè)計(jì)t型護(hù)坡,及時(shí)恢復(fù)管道施工帶上的植被保護(hù),并采取木屑保溫措施,防止凍土快速融化.對(duì)于水文通道上的管道,要科學(xué)設(shè)計(jì)引水渠,擋水墻以及過(guò)水溝,保證水流的合理疏散.除了以上措施外,在后期的日常管理中,還應(yīng)從以下幾個(gè)方面重點(diǎn)關(guān)注.3.1加強(qiáng)地質(zhì)勘查,完善線路風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及評(píng)價(jià)體系對(duì)于凍土區(qū)管道所受到的地質(zhì)災(zāi)害,要組織專(zhuān)家定期和不定期地加強(qiáng)線路地質(zhì)勘察,對(duì)管道沿線的各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別和評(píng)價(jià).國(guó)內(nèi)外資料表明,每年的春季大雪融化和

24、秋季下雪之前必須進(jìn)行詳細(xì)的線路勘察,確定風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域和風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)型,并進(jìn)行跟蹤管理.漠大線投人運(yùn)營(yíng)以來(lái),先后確定了65個(gè)強(qiáng)凍脹和冰錐易發(fā)區(qū)域,32個(gè)融沉區(qū)域,并對(duì)42個(gè)斜坡進(jìn)行定期信息采集和跟蹤.同時(shí),根據(jù)這些風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的特征進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)危害性排序,及時(shí)關(guān)注其發(fā)展進(jìn)程,一旦對(duì)管道構(gòu)成威脅,便迅速進(jìn)行治理.3.2建立凍土監(jiān)測(cè)體系,科學(xué)掌握管道風(fēng)險(xiǎn)要確保管道安全,合理的監(jiān)測(cè)手段必不可少.漠大線選擇了20個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行了管道周?chē)鷥鐾恋臏囟缺O(jiān)測(cè)系統(tǒng),并進(jìn)行了5處水含量監(jiān)測(cè)和6處管道應(yīng)變監(jiān)測(cè).不僅如此,為了更加直觀地掌握管道的實(shí)際移動(dòng)狀態(tài),漠大線又專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了基于全傳儀測(cè)量方法的機(jī)械式管道位移監(jiān)測(cè)裝置,并在8個(gè)區(qū)域,

25、63個(gè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行了安裝.雖然上述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的覆蓋面還非常有限(僅包含21km,占整個(gè)凍土區(qū)域的5%左右),但這些監(jiān)測(cè)結(jié)果在整個(gè)冬季運(yùn)行區(qū)間提供了大量的直接依據(jù),為熱融滑坡,凍脹融沉等風(fēng)險(xiǎn)的管理和控制提供了科學(xué)依據(jù).除了科學(xué)監(jiān)測(cè)手段外,漠大線還要求完整性管理人員在每年不同季節(jié)都要利用鋼釬或者埋深測(cè)試儀對(duì)特定凍脹及融沉風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行管道深度測(cè)量,每周要進(jìn)行直升機(jī)巡線1次,嚴(yán)密觀察管道周?chē)淖兓?包括無(wú)人值守閥室,第三方施工,河流沖刷,斜坡滑移,管道標(biāo)志樁等情況,以便隨時(shí)掌握管道風(fēng)險(xiǎn).3.3合理利用內(nèi)檢測(cè)技術(shù),注重超前及計(jì)劃管理根據(jù)美國(guó)法律,管道企業(yè)至少5年應(yīng)做1次內(nèi)檢測(cè),加拿大法律規(guī)定至少7年做1次檢測(cè)

26、.norman第1期陳朋超:漠大線多年凍土災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析及管理措施探討5wells公司對(duì)于永凍區(qū)管道每年利用geopig進(jìn)行變形檢測(cè)1次,并對(duì)管道的中心線進(jìn)行定位分析,觀察高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的凍脹融沉及管體變形情況.自1985年運(yùn)行以來(lái),管道因?yàn)闊崛谛逼滤斐傻?次屈曲變形,均被內(nèi)檢測(cè)器發(fā)現(xiàn).這些公司通過(guò)定期的管道內(nèi)檢測(cè),及時(shí)掌握管道安全狀況.漠大線投產(chǎn)后,已經(jīng)計(jì)劃開(kāi)展全線的中心線檢測(cè),幾何變型以及應(yīng)力檢測(cè),這些檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用,不僅可以及時(shí)掌握管道的整體安全狀況,而且為今后的超前管理奠定基礎(chǔ).在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí),要重點(diǎn)關(guān)注凍脹融沉及斜坡底部等差異性變形地質(zhì)區(qū)域.3.4積極開(kāi)展維護(hù)修復(fù)工作,消除風(fēng)險(xiǎn)和遺留隱

27、患漠大線建設(shè)工期緊,氣候環(huán)境惡劣,工程遺留問(wèn)題很多.大量的冬季施工造成了沿線普遍埋深不足,特別是富水沼澤區(qū)域,冰雪融化后管溝塌陷非常嚴(yán)重,局部區(qū)域可達(dá)1.5m以上.運(yùn)行初期,要詳細(xì)勘察和梳理各類(lèi)建設(shè)遺留隱患,積極開(kāi)展維護(hù)和修復(fù)工作.對(duì)于管溝塌陷區(qū)域,要在冬季來(lái)臨之前盡快進(jìn)行復(fù)填,避免凍害發(fā)生;對(duì)于未進(jìn)行木屑保護(hù)的大型斜坡,要在夏季來(lái)臨之前有計(jì)劃地進(jìn)行防護(hù);對(duì)于凍脹丘和冰錐易發(fā)區(qū)域,要合理設(shè)計(jì)擋水墻,引水渠和跨水設(shè)施,避免管溝方向存在積水;對(duì)于已經(jīng)存在的冰錐,要進(jìn)行泄壓處理,并及時(shí)跟蹤管道位移情況,從而消除風(fēng)險(xiǎn)和隱患.3.5充分運(yùn)用科技手段,彌補(bǔ)極端環(huán)境壓力漠大線途經(jīng)大興安嶺丘陵地帶,坡多,坡陡,坡長(zhǎng),冬季積雪不化,夏季融化后,又多為沼澤區(qū)域,含水量大,道路泥濘,無(wú)法保證正常的管線巡護(hù),沿線大部分地區(qū)沒(méi)有伴行道,無(wú)手機(jī)信號(hào),給人工巡護(hù)帶來(lái)了極大困難.因此,如何充分采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)沿線管道及閥室進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視預(yù)警,利用管道泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行漏點(diǎn)位置的準(zhǔn)確判斷,利用無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)行日常風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)以及利用水含量,溫度,位移等相關(guān)技術(shù)建立凍土監(jiān)測(cè)體系,以提高自動(dòng)化管理水平,彌補(bǔ)極端環(huán)境所帶來(lái)的各類(lèi)管理壓力至關(guān)重要.3.6提升環(huán)境保護(hù)意識(shí),確保管道與自然和諧共存漠大線沿途既有原始森林,也有山地,沼澤等,地質(zhì)條件復(fù)雜,并且穿越大中型河流11條,大開(kāi)挖穿