編者按：復雜地質(zhì)條件下地質(zhì)災害往往孕育、發(fā)展于管道的全生命周期。盡管地質(zhì)災害只是影響管道全生命周期安全因素的諸多因素之一，但是由于其發(fā)生、發(fā)展的不確定性和突發(fā)性，風(fēng)險和破壞程度的難以預測性，以及后果的嚴重性，成為管道安全建設和運營(yíng)的重大安全威脅。

隨著(zhù)管道建設的發(fā)展，管線(xiàn)不斷向自然條件惡劣、包括復雜地質(zhì)條件地區延伸，如何在規劃建設階段（規劃、選定線(xiàn)、設計、施工）識別、繞避、防治地質(zhì)災害，在管道服役期對地質(zhì)災害進(jìn)行風(fēng)險分析和管理。帶著(zhù)這些問(wèn)題，《管道保護》主編朱行之采訪(fǎng)了中國科學(xué)院成都山地災害研究所趙宇研究員。

問(wèn)： 什么是復雜地質(zhì)條件？在役管道地質(zhì)災害類(lèi)型和發(fā)育程度主要由什么因素決定？

答： 復雜地質(zhì)條件是指所處區域地質(zhì)構造發(fā)育（如處于深大斷裂帶及其附近）、地層中巖性軟弱（如以泥巖、頁(yè)巖、千枚巖、板巖等為主或濕陷性黃土、結構性軟黏土分布范圍大）、新構造運動(dòng)強烈(地震活躍且烈度高)、巖溶發(fā)育、斜坡重力作用強烈等，這些因素常常并存疊加，是地質(zhì)災害的高發(fā)、易發(fā)地區。

在役管道地質(zhì)災害類(lèi)型和發(fā)育程度取決于其所處的地質(zhì)地貌、地層巖性、氣象、水文等環(huán)境條件的影響，同時(shí)也受管道施工敷設方式、管道埋深等因素影響。如中緬管道地質(zhì)災害類(lèi)型主要以滑坡、崩塌、泥石流、巖溶塌陷、水毀等為主；青藏地區格拉管道主要發(fā)育多年凍土、凍融泥流等災種；穿越黃土高原、秦嶺山區的蘭成渝、陜京線(xiàn)、蘭鄭長(cháng)管道則主要受黃土滑坡、泥石流、地面塌陷和水毀等災害威脅。

由于工程擾動(dòng)，在役管道運營(yíng)3―5年內地質(zhì)災害會(huì )呈高發(fā)態(tài)勢，然后逐漸達到平穩。若遇到強烈地震、極端氣候、大規模人工活動(dòng)等造成管道沿線(xiàn)地質(zhì)環(huán)境發(fā)生較大變化時(shí)，地質(zhì)災害可能再次進(jìn)入多發(fā)期，加大在役管道安全風(fēng)險。

2010年是本世紀以來(lái)我國氣候最為異常的一年，該年旱澇災害交替，強降水事件頻繁發(fā)生、強度之大和范圍之廣為歷史罕見(jiàn)。據統計， 2010年的強降雨使投產(chǎn)6年的忠武輸氣管道地質(zhì)災害增加了226%，水毀占總災害比例從2005年的45%增加到88%；投產(chǎn)8年的蘭成渝原油管道地質(zhì)災害增加了141%，水毀災害比例從27%增加到37%；投產(chǎn)9年的澀寧蘭輸氣管道地質(zhì)災害增加了279%（圖 1）。

圖 1  忠武管道2010榔坪河水毀露管

問(wèn)： 復雜地質(zhì)條件下，管道選定線(xiàn)應該遵循的基本原則是什么?

答： 復雜地質(zhì)條件下，管道選定線(xiàn)應該優(yōu)先考慮地質(zhì)因素，即遵循“地質(zhì)優(yōu)先”的原則�！暗刭|(zhì)優(yōu)先”是指在選位定線(xiàn)時(shí)首先考慮線(xiàn)路走向的區域地質(zhì)背景、深大斷裂分布、新構造運動(dòng)強度、區域巖性條件、地表外動(dòng)力地質(zhì)作用方式等，盡量避開(kāi)地質(zhì)災害易發(fā)、高發(fā)區，把繞避大型地質(zhì)災害點(diǎn)作為選定線(xiàn)的首要控制因素。

正確的選定線(xiàn)是管道減災防災工作的基礎，既決定了管道的建設和運營(yíng)成本，也決定了未來(lái)管道減災防災工作量。復雜地質(zhì)條件下，越嶺選線(xiàn)和河谷選線(xiàn)十分關(guān)鍵，其好壞基本決定了線(xiàn)路的優(yōu)劣，是整個(gè)線(xiàn)路的關(guān)鍵控制性工程。越嶺位置要盡量避開(kāi)地質(zhì)災害或地質(zhì)災害隱患點(diǎn)，大型山嶺的穿越要綜合考慮宏觀(guān)地質(zhì)構造和局部地質(zhì)條件，在盡量繞避或者大角度穿越高地震斷裂帶、地形激變帶時(shí)，盡量避開(kāi)大型滑坡和滑坡連續分布地段，巖層順傾地段和厚層堆積層地段，避免施工開(kāi)挖造成新的滑坡和危巖崩塌（圖 2、圖 3）。

越嶺方案可選擇隧道穿越、路塹開(kāi)挖和沿山脊敷設，但是要注意避免長(cháng)隧道、深挖塹，沿長(cháng)陡坡敷設時(shí)要適當控制其坡度和長(cháng)度，減少施工對環(huán)境的破壞和影響。

山區河谷地段地勢陡峻，彎多溝窄，地質(zhì)復雜， 不良地質(zhì)地段較多，對施工及運營(yíng)均不利，是選線(xiàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。線(xiàn)路的左右岸擺線(xiàn)和穿跨越出入口的確定，要根據峽谷自然地形、地質(zhì)構造和水文地質(zhì)特征及建筑物的分布情況，選擇有利的一岸，盡量繞避不良地質(zhì)地段。

問(wèn)： 我國目前管道選定線(xiàn)常見(jiàn)的有哪些問(wèn)題？

答： 我國目前選定線(xiàn)存在的問(wèn)題主要包括只注意經(jīng)濟效益，不考慮地質(zhì)條件；只注意局部地質(zhì)條件，不注意全線(xiàn)路地質(zhì)背景；對線(xiàn)路存在的地質(zhì)災害的潛在威脅認識不足。

某線(xiàn)性工程選線(xiàn)時(shí)只注重局部地質(zhì)條件的分析而忽略了對區域地質(zhì)背景的把握，線(xiàn)路沿大的斷裂破碎帶敷設，致使線(xiàn)路建成后災害不斷，給其安全運營(yíng)造成嚴重的威脅和巨大的經(jīng)濟損失。再如蘭成渝管道萬(wàn)家大梁隧道出口位置選擇不當，導致滑坡對運營(yíng)管道產(chǎn)生嚴重危害（圖 4）。

圖 4  隧道口管道施工形成滑坡

選定線(xiàn)過(guò)程中正確的做法是要始終抓住主要矛盾，重視大的區域地質(zhì)構造和地質(zhì)歷史沉積環(huán)境變化，根據宏觀(guān)區域地質(zhì)背景確定線(xiàn)路大的走向，繞避具有區域控制性的高地震斷裂帶和破碎帶，再結合具體災害點(diǎn)的小微地形地貌和地層巖性進(jìn)行分析對比，根據管道靈活、易損的特點(diǎn)，選位布線(xiàn)可以做一些小范圍調整，繞避局部災害。

問(wèn)： 滑坡、崩塌對管道的危害方式有哪些？滑坡崩塌地區管道選定線(xiàn)應注意的問(wèn)題有哪些？

答： 從原則上講，管道線(xiàn)路不應通過(guò)滑坡地帶，輸油氣管道在選線(xiàn)時(shí)應盡可能避開(kāi)災害區域。但由于地質(zhì)條件的復雜以及各種影響因素的不可預知性，管道不可避免地受到滑坡的威脅�；�坡災害發(fā)生時(shí)，管道因承受運動(dòng)物質(zhì)的巨大拖曳力，而發(fā)生彎曲變形、拉裂甚至整體斷裂等失效；緩慢滑坡可能導致管道大范圍彎曲變形，突發(fā)滑坡則常常造成管道瞬間失穩。管道損壞輕者使管道架空，嚴重的可以使管道斷裂，并且災害的長(cháng)度有時(shí)可達幾十米甚至上百米。管線(xiàn)的泄漏或破壞不僅能立即導致火災和爆炸，而且對環(huán)境也會(huì )產(chǎn)生長(cháng)期的影響，造成巨大的經(jīng)濟損失。

鑒于滑坡、崩塌地質(zhì)災害帶來(lái)的巨大威脅，因而管線(xiàn)在通過(guò)這些地區時(shí)應慎重選線(xiàn)并應該加強相關(guān)設計工作。在滑坡崩塌區管道的建設是以繞避為主，在難以改線(xiàn)的情況下，重視對滑坡、崩塌地區的風(fēng)險識別與監測，并采取相應的防治措施，預防和減緩災害對管道的破壞程度。

問(wèn)： 滑坡崩塌地區管道防護措施有哪些？

答： 目前，對滑坡的治理主要是從以下幾方面入手：一種是攔、排水措施，通過(guò)在滑坡體周?chē)�設置攔排水溝，減少雨水的入滲，提高滑坡穩定性；另一種是抗滑、支擋措施，通過(guò)設置支擋結構從而提高滑坡的穩定性；還有就是滑帶土改良措施，此法通過(guò)化學(xué)方法改變滑帶土的物理力學(xué)性質(zhì)而提高滑坡穩定性；其他的治理方法還有減壓反重等。以上各種方法從根本上來(lái)說(shuō)是減小下滑力或者是提高抗滑力，最終結果都是提高滑坡的穩定性，減小滑坡對管道的推力作用，從而保證管道的安全運行。

在崩塌地區采取的措施一是治理崩塌危巖體，減小其發(fā)生可能性，從而可以保證管道安全；另一種就是對管道采取防護措施，通過(guò)降低崩塌落石對管道的沖擊力確保管道安全，最為常見(jiàn)的是加大管道埋深和在管道上部堆放沙袋，當崩塌落石沖擊管道時(shí)，達到有效地吸收沖擊能量的目的。

問(wèn)： 河 （ 溝 ） 道 水 毀 （ 含 洪 水 、 泥 流 、 泥 石流）危害方式分為幾種？河（溝）道水毀的防治措施包括哪幾類(lèi)？

答： 河（溝）道水毀危害方式可劃分為河（溝）床沖刷下切、河（溝）床淤（堆）積和岸坡側蝕坍塌三種類(lèi)型。河（溝）道泥流、泥石流對管道的危害方式分為漂管、懸空、推移和撞擊四類(lèi)，可能造成管道及光纜裸露懸空，屈曲、爆炸等，嚴重影響管道的安全運行。

河（溝）道水毀的防治措施包括： 對水流沖刷暴露的管道可采用石籠或鋼管樁等臨時(shí)穩管加固；對順河床段和穿越河流段因水流沖刷已經(jīng)暴露的管道應采用漿砌石或混凝土過(guò)水面進(jìn)行管道防護；對水流持續沖刷下切的穿越河段，可在下游修筑谷坊、漿砌石或混凝土地下防沖墻等進(jìn)行防護，同時(shí)應采用擋墻、護岸等措施護岸。如果溝道沖刷物中裹挾有較大的石塊，還應采取一些防撞擊措施，如管道外包砼或漿砌石護底等。

新疆庫米什山谷地區，沿山谷敷設的管道和壓重塊都被泥石流巨大的推浮力推浮到地表，造成防腐層破壞及形成管道表面缺陷（圖 5、圖 6）。

問(wèn)： 管道河（溝）道水毀治理工程存在哪些突出問(wèn)題？

答： 泥石流的防治措施包括攔擋排疏等工程，在設計攔沙壩時(shí)，除考慮壩的穩定性外，還應該注意其疏水功能，否則可能會(huì )引起壩肩掏蝕，使防治工程失�。▓D 7）。

圖 7 泥石流攔砂壩治理工程存在問(wèn)題

當管道和泥石流“伴行”時(shí)，要考慮泥石流的側向侵蝕，因為泥石流沿彎曲溝道運動(dòng)時(shí)速度快、慣性大，在彎道凹岸處有顯著(zhù)的彎道超高現象。行進(jìn)中的泥石流若突然受陡壁阻擋，會(huì )在凹岸底部產(chǎn) 生強大的環(huán)流，對凹岸產(chǎn)生極大的破壞力（圖 8），攔沙壩設計不當造成管道基礎不均勻沉降（圖 9），所以，泥石流排導溝槽要增加防掏蝕和沖擊的措施。 

問(wèn)： 管道地質(zhì)災害可以通過(guò)監測提前預警嗎？

答： 管道地質(zhì)災害可以通過(guò)監測提前預警，但是由于地質(zhì)災害成災因素具有隨機性和不確定性，造成了其監測預警的困難。實(shí)踐中，針對具有蠕變特點(diǎn)的漸變型滑坡可以通過(guò)對斜坡整體變形趨勢和降雨量等參數綜合分析進(jìn)行監測預警。但目前對于突發(fā)性、以及人力尚難以企及的高位高陡邊坡、高位危巖崩塌仍然難以實(shí)現有效監測預警。

問(wèn)： 管道地質(zhì)災害監測預警方案制訂應該注意什么問(wèn)題？

答： 管道地質(zhì)災害監測預警方案包括監測點(diǎn)的選擇、監測線(xiàn)和監測網(wǎng)的確定、監測設備及參數的選型、通訊與能源供給方式、監測預警系統平臺、預警模型與預警閾值、報警方式等。不同類(lèi)型管道地質(zhì)災害由于其發(fā)生機理、演化規律不同，所以其監測預警方案也不盡相同。

需要特別強調指出的是，管道地質(zhì)災害的監測預警不是只靠高新技術(shù)的堆砌就能解決問(wèn)題。對災害發(fā)展趨勢的正確評估和預測，是建立在監測分析人員扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎、認真負責的工作態(tài)度和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗基礎上，只有對災害機理及其發(fā)展規律的深刻把握，對施工點(diǎn)地質(zhì)資料的詳細分析，才能做到心中有數，判斷準確。

簡(jiǎn)介：趙宇，女，1962年出生，理學(xué)博士（中國科學(xué)院大學(xué)研究生院），研究員（教授級高級工程師），國際土力學(xué)及巖土工程學(xué)會(huì )會(huì )員、甘肅省管道保護協(xié)會(huì )理事、《管道保護》編委。民建四川省政策研究委委員，民建中央資源環(huán)境委委員。 1984、 1993年本、碩畢業(yè)于重慶大學(xué)巖土工程專(zhuān)業(yè)， 1985―1990年任教西南科技大學(xué)。 1993年入職中國科學(xué)院、水利部成都山地災害與環(huán)境研究所。 2006、2013、 2015年分別赴美國杜克大學(xué)、美國托萊多大學(xué)、英國圣安德魯斯大學(xué)進(jìn)行高訪(fǎng)和合作研究。歷任助教、助研、副研、研究員（教授級高級工程師）。多年來(lái)致力于滑面形成、巖土跨尺度破壞機理創(chuàng )新實(shí)驗研究，積極參與生命線(xiàn)工程減災防災理論和技術(shù)研發(fā)。作為外委技術(shù)負責單位PI主持編定具有自主知識產(chǎn)權（專(zhuān)利，軟件、關(guān)鍵核心技術(shù)）的“管道工程特殊地段選定線(xiàn)及勘察指南（巖溶、采空、滑坡（崩塌）、崩塌、泥石流、軟土各1套）”“管道工程特殊地段基于應變設計指南”成套技術(shù)（巖溶、采空、滑坡（崩塌）、泥石流、軟土、地震各1冊）。