董旭 劉俊輝 張旺

國家管網(wǎng)集團(tuán)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(fā)了西一線管道388處水毀災(zāi)害，出現(xiàn)管道裸露、懸空等大型災(zāi)害點(diǎn)9處，其中位于鄭州市中原區(qū)的呂家河穿越段災(zāi)害最為嚴(yán)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(dǎo)致河道北岸形成寬約30 m的臨時(shí)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(jì)懸空16 m，最大懸空高度1.4 m，防腐層損傷嚴(yán)重，伴行光纜被沖斷（圖 1）。

圖 1 災(zāi)害點(diǎn)現(xiàn)場

應(yīng)急處置

水毀造成光纜被沖斷，因該區(qū)段采用了光纖預(yù)警系統(tǒng)，第一時(shí)間發(fā)出了光通訊故障報(bào)警。通過衛(wèi)星地圖、無人機(jī)航拍技術(shù)快速掌握了區(qū)域地形、管道走向、周邊環(huán)境和進(jìn)場道路等信息，為組織搶險(xiǎn)提供了支撐。面對管道存在的主要風(fēng)險(xiǎn)，如管道直徑較大，水流于管道后面渦旋形成的發(fā)放頻率與管道自振頻率發(fā)生共振現(xiàn)象時(shí)，會(huì)造成管道的疲勞破壞；水流中夾雜的磚塊、水泥塊等堅(jiān)硬雜質(zhì)沖擊管道，會(huì)造成防腐層和管道本體損傷。為此，采取管道降壓運(yùn)行、設(shè)置導(dǎo)流堤、用木樁、鋼樁和墊沙袋穩(wěn)管、續(xù)接光纜等應(yīng)急措施。經(jīng)3天2夜的不間斷搶險(xiǎn)，治理了管道裸露、懸空隱患，風(fēng)險(xiǎn)得到了有效控制，生產(chǎn)運(yùn)行恢復(fù)至正常狀態(tài)。

檢測評價(jià)

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

防腐層破損點(diǎn)檢測。對裸露段下游15m管道進(jìn)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(jìn)行漏點(diǎn)檢測，檢測長度共計(jì)36 m。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)480余處防腐層破損，主要位于管道9點(diǎn)、0點(diǎn)、3點(diǎn)時(shí)鐘區(qū)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(huán)焊縫檢測。對防腐層已經(jīng)失效的21 m管段進(jìn)行拋光打磨，采用超聲測厚儀進(jìn)行壁厚測量，每個(gè)軸向間隔1 m處測量一處環(huán)向截面的管道壁厚。經(jīng)測量，管道壁厚均在17.37 mm至18.96 mm之間，滿足管道安全運(yùn)行要求。對管道本體存在的5處金屬損失、1處褶皺缺陷，環(huán)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(jìn)行無損檢測，檢測結(jié)果均合格。

缺陷適用性評價(jià)。綜合上述信息，本次檢測發(fā)現(xiàn)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(jī)械損傷）、管體褶皺缺陷和環(huán)焊縫焊接缺陷。通過進(jìn)行適用性評價(jià)，評價(jià)結(jié)果均為可接受。

治理措施

防腐層修復(fù)。依據(jù)管道本體檢測分析和勘察結(jié)果，對該段管道防腐層修復(fù)工作分三部分開展：對存在破損點(diǎn)的15 m管段，將局部破損點(diǎn)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(jìn)行修復(fù)。對防腐層失效并進(jìn)行了拋光處理的21 m管段，采用無溶劑液態(tài)環(huán)氧底漆+黏彈體+壓敏熱收縮套修復(fù)。對冷彎范圍內(nèi)的10 m管體，采用3層玻璃鋼外護(hù)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)。

工程保護(hù)。河道北側(cè)邊坡采用D159 mm鋼管樁支護(hù)；露管段管道東側(cè)約5 m處設(shè)置生態(tài)袋擋土墻一道，擋土墻至東側(cè)坡體采用生態(tài)袋恢復(fù)，表層生態(tài)袋裝填有本土易生長的草籽。生態(tài)袋邊坡碼砌前將溝內(nèi)應(yīng)急處理時(shí)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(shè)防滲膜。河道北側(cè)設(shè)置格賓石籠擋墻一道，河道南側(cè)陡坎位置設(shè)置格賓石籠擋墻一道。河道內(nèi)管道下游，垂直河道方向設(shè)置混凝土防沖墻，防沖墻頂設(shè)置巡檢通道，下游設(shè)置混凝土跌水，設(shè)置混凝土過水面（圖 3）。

圖 3 完成治理后的現(xiàn)場情況

啟示

著力提升管道本質(zhì)安全水平。針對無法避免穿越江河段的管道，在建設(shè)期就要優(yōu)化管道敷設(shè)方式。對地形落差較大的區(qū)段，特別是在黃土塬區(qū)域，應(yīng)優(yōu)先采用定向鉆等非開挖施工方式，減少原土擾動(dòng)，如采取大開挖方式，應(yīng)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(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。

強(qiáng)化應(yīng)急搶修能力建設(shè)。為地形復(fù)雜和防汛任務(wù)重的單位配備能適應(yīng)更復(fù)雜環(huán)境的特種車輛和橡皮艇等裝備，增強(qiáng)應(yīng)急處置的適應(yīng)性。研發(fā)能適應(yīng)更復(fù)雜地理環(huán)境和易燃易爆環(huán)境的無人機(jī)、機(jī)器人（車）等先進(jìn)設(shè)備，在人員無法及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場時(shí)，快速掌握現(xiàn)場情況。

加快數(shù)字管道建設(shè)。開展管道安裝、內(nèi)檢測、竣工資料和現(xiàn)場環(huán)境的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對齊工作，并將管道本體、歷史維護(hù)維修、周邊環(huán)境等信息數(shù)字化，為管道管理、應(yīng)急處置提供快速、準(zhǔn)確的管道本體數(shù)據(jù)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(lián)系方式：18236525566，463032678@qq.com。