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管道研究

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西一線呂家河穿越段水毀災害治理案例

來源:《管道保護》2024年第2期 作者:董旭 劉俊輝 張旺 時間:2024-4-19 閱讀:

董旭 劉俊輝 張旺

國家管網集團西氣東輸鄭州輸氣分公司

 

背景

2021年鄭州“7·20”特大暴雨引發了西一線管道388處水毀災害,出現管道裸露、懸空等大型災害點9處,其中位于鄭州市中原區的呂家河穿越段災害最為嚴重。

管道穿越段河道北岸地勢較低,匯水作用明顯,水流自坡面泄放至河道,導致河道北岸形成寬約30 m的臨時瀑布,管道上方形成寬5 m、深7 m的沖溝,管道裸露21 m,累計懸空16 m,最大懸空高度1.4 m,防腐層損傷嚴重,伴行光纜被沖斷(圖 1)。

 

圖 1 災害點現場

應急處置

水毀造成光纜被沖斷,因該區段采用了光纖預警系統,第一時間發出了光通訊故障報警。通過衛星地圖、無人機航拍技術快速掌握了區域地形、管道走向、周邊環境和進場道路等信息,為組織搶險提供了支撐。面對管道存在的主要風險,如管道直徑較大,水流于管道后面渦旋形成的發放頻率與管道自振頻率發生共振現象時,會造成管道的疲勞破壞;水流中夾雜的磚塊、水泥塊等堅硬雜質沖擊管道,會造成防腐層和管道本體損傷。為此,采取管道降壓運行、設置導流堤、用木樁、鋼樁和墊沙袋穩管、續接光纜等應急措施。經3天2夜的不間斷搶險,治理了管道裸露、懸空隱患,風險得到了有效控制,生產運行恢復至正常狀態。

檢測評價

環焊縫應力測試。管道裸露段包含兩段直管段、一段短節和一個冷彎管,總長21 m,共有3道環焊縫。采用超聲波應力測試儀對裸露段的3道環焊縫進行測試,基于聲彈性效應通過測試和計算可知:3540環焊縫最大拉應力為199 MPa,3550環焊縫最大拉應力為314 MPa,3560環焊縫最大拉應力為315 MPa,滿足安全要求。

防腐層破損點檢測。對裸露段下游15m管道進行了開挖暴露,采用10 kV脈沖電火花檢漏儀對管道裸露部分進行漏點檢測,檢測長度共計36 m。經檢測發現480余處防腐層破損,主要位于管道9點、0點、3點時鐘區域(圖 2),管道底部防腐層無明顯破損,說明其損壞原因由水毀所致。其中21 m裸露段管道防腐層已基本失效,新開挖段管道防腐層存在部分破損。


圖 2 防腐層缺陷情況

管體及環焊縫檢測。對防腐層已經失效的21 m管段進行拋光打磨,采用超聲測厚儀進行壁厚測量,每個軸向間隔1 m處測量一處環向截面的管道壁厚。經測量,管道壁厚均在17.37 mm至18.96 mm之間,滿足管道安全運行要求。對管道本體存在的5處金屬損失、1處褶皺缺陷,環焊縫處存在的2處密集腐蝕坑,分別采取磁粉、超聲、射線三種方式進行無損檢測,檢測結果均合格。

缺陷適用性評價。綜合上述信息,本次檢測發現的缺陷共3種類型,分別是管體外表面的金屬損失缺陷(腐蝕坑、機械損傷)、管體褶皺缺陷和環焊縫焊接缺陷。通過進行適用性評價,評價結果均為可接受。

治理措施

防腐層修復。依據管道本體檢測分析和勘察結果,對該段管道防腐層修復工作分三部分開展:對存在破損點的15 m管段,將局部破損點四周100 mm范圍的防腐層表面清理干凈并打毛,采用粘彈體+壓敏熱收縮套進行修復。對防腐層失效并進行了拋光處理的21 m管段,采用無溶劑液態環氧底漆+黏彈體+壓敏熱收縮套修復。對冷彎范圍內的10 m管體,采用3層玻璃鋼外護進行補強修復。

工程保護。河道北側邊坡采用D159 mm鋼管樁支護;露管段管道東側約5 m處設置生態袋擋土墻一道,擋土墻至東側坡體采用生態袋恢復,表層生態袋裝填有本土易生長的草籽。生態袋邊坡碼砌前將溝內應急處理時的袋裝土清除,淤泥土采用三七水泥土換填,換填后表層鋪設防滲膜。河道北側設置格賓石籠擋墻一道,河道南側陡坎位置設置格賓石籠擋墻一道。河道內管道下游,垂直河道方向設置混凝土防沖墻,防沖墻頂設置巡檢通道,下游設置混凝土跌水,設置混凝土過水面(圖 3)。

 

圖 3 完成治理后的現場情況

啟示

著力提升管道本質安全水平。針對無法避免穿越江河段的管道,在建設期就要優化管道敷設方式。對地形落差較大的區段,特別是在黃土塬區域,應優先采用定向鉆等非開挖施工方式,減少原土擾動,如采取大開挖方式,應合理選擇彎頭形式和安裝位置,輔以管溝截水墻、地表截排水等措施,降低水毀災害風險。

強化應急搶修能力建設。為地形復雜和防汛任務重的單位配備能適應更復雜環境的特種車輛和橡皮艇等裝備,增強應急處置的適應性。研發能適應更復雜地理環境和易燃易爆環境的無人機、機器人(車)等先進設備,在人員無法及時到達現場時,快速掌握現場情況。

加快數字管道建設。開展管道安裝、內檢測、竣工資料和現場環境的基礎數據對齊工作,并將管道本體、歷史維護維修、周邊環境等信息數字化,為管道管理、應急處置提供快速、準確的管道本體數據支持。


作者簡介:董旭,1987年生,工程師,主要從事管道完整性管理、第三方施工管理等方面的工作。聯系方式:18236525566,463032678@qq.com。

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