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          管道研究

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          輸油管道水庫段滑坡隱患防治案例

          來源:《管道保護》2023年第1期 作者:毛俊輝 時間:2023-3-2 閱讀:

          毛俊輝

          國家管網集團東部儲運公司

           

          背景

          甬滬寧輸油管道于2004年建成投產,設計年輸油能力為2000×104 t,承擔著向揚子石化、金陵石化及長江上游各大煉化企業輸送原油的重要任務。該管道經過江蘇省句容市西山水庫堤壩東側坡腳,與大壩走向平行,埋深約1.5 m。西山水庫已建成約20年(圖 1),堤壩主體為人工填土堆筑形成,由于土質不均,松散欠密實,局部存在較大孔隙、空隙。水庫上游庫區護坡已存在較多凹陷、塌陷并形成管涌土洞,堤壩下游為地勢較低的水塘,土體常年飽水、滲水,坡面曾多次發生過淺表滑塌、小型滑坡。一旦發生較大或較深滑坡,將嚴重威脅管道運行安全。


          圖 1 西山水庫堤壩全貌

          隱患分析

          (1)滑坡結構形成。經現場調查分析,該處滑坡體堤基均由素填土組成,其表層為近幾年新增的2 m左右的填土,極其松散、孔隙率較大,滑坡主要為圓弧滑動,潛在滑動面深度可能達到5 m~7 m,坡度30°~50°,有引發深層滑坡可能(圖 2)。


          圖 2 滑坡邊界示意圖

          (2)滑坡變形特征;麦w及不穩定邊坡變形為垂直和水平位移,表現為地表變形、裂縫,前緣鼓脹,淺表土體滑塌、形成滑坎等現象。前緣為下游的水塘,后緣為小路,左緣為排水溝,右緣為治理前形成的陡坎。

          (3)影響因素分析。土質滑坡形成和發生的主要影響因素有:地質因素(較厚松散堆積層)、地形地貌(邊坡高差最大約9 m)、降水及地下水(降雨量大、下滑力大、剪切應力效應增強)、人類工程活動影響(高陡填土邊坡不穩定、壓密夯實不夠,未做防滲處理,水力影響大,穩定性降低)。

          (4)穩定性分析。采用極限平衡的基本理論和方法分析:天然工況下,斜坡淺層發生滑動搜索界面、斜坡深部搜索滑面兩者的穩定性系數分別為1.187、1.250,大于1.15(規范要求),均處于穩定狀態;暴雨工況下,兩者的穩定性系數分別為1.107、1.150,前者基本處于穩定狀態,后者處于穩定狀態,但安全系數較小。為保證滑坡體長期穩定,應采取相應的防治措施。

          防治措施

          (1)治理區坡體整體有深層滑動的可能性,同時考慮管道保護的需求,坡體前緣設置抗滑樁,提高整體穩定性的同時消除作用于管道的潛在滑坡推力。

          (2)治理區坡面中上部在滲流力作用下存在淺層滑動,設置錨桿格構加固坡體。

          (3)在管道上方設置插入式預制方樁用于保護管道,樁頂設置冠梁錨桿,冠梁可作為格構底梁。

          (4)在壩體上游設置塑性混凝土防滲墻,減小壩體內水頭,防止壩體滲透變形。

          (5)設置管道振弦式應力應變監測點,用于監測施工過程及后期運行中管道受力變形情況。

          (6)采用Morgrnstern-price法,用Geo-studio數值模擬軟件進行定性和定量分析結果顯示,治理后滑坡災害體在天然狀態下和暴雨工況下的穩定性大幅提升,管道的變形和應力減小,滿足安全要求。西山水庫滑坡地質災害管段再未發現滑坡變形跡象。

          啟示

          (1)對于類似管道地質災害問題,應從現場勘查入手,分析成因和主要影響因素,通過數值模擬計算進行穩定性評價,有針對性地制定防治措施。

          (2)應設置坡體位移監測點,實時監測邊坡的穩定性。在治理工程結束后要長期監測,并定期開展防治工程效果評估。


          作者簡介:毛俊輝,高級工程師,中國石油大學(北京)工學碩士。東部儲運公司管道保衛部管道工程科科長,長期從事原油長輸管道完整性管理工作。聯系方式:18552920512,maojh@pipechina.com.cn。


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