高陡边坡敷设条件下管道应力预警处置
该斜坡坡度约35°～45°，边坡纵长150 m，横宽50 m，管道整体为顺坡敷设，管道埋深为2 m ～4 m。回填土土质较松散，土体间空隙较大，因管道沿坡面建设导致坡体受到一定的扰动。
该段管道建设时在斜坡上部修有伴行路，并通过挡土墙及截水墙对坡体进行水工保护（图 1）。
为进一步确保管道运行安全，投产前在斜坡中上部弯头位置及坡脚处分别安装X9及X8应力应变监测截面，管道轴向拉压应力及监测拉压应力阈值的计算方式如图 2所示。
首先计算得出X9及X8截面的监测压应力阈值为﹣261.2 MPa，监测拉应力阈值为360.3 MPa。其次再依据Q/SY 1673―2014《油气管道滑坡灾害监测规范》对预警值进行设置，即当应力监测值达到管道监测轴向附加拉/压应力容许值的30%、60%、90%时分别启动蓝色预警、黄色预警、红色预警。
管道于2019年4月正式投产运营，运营初期监测数据无明显变化。当年6月，由于强降雨导致X9截面上方浆砌石挡墙垮塌，直接压覆管道上方，X9截面监测值迅速增高，附加压应力值达到黄色预警级别（﹣173 MPa，为容许值的66%）。通过立即对垮塌挡墙进行修复，监测值逐步降至蓝色预警级别并长时间处于稳定状态。2021年6月23日，受连续性强降雨的影响，X9截面监测值出现大幅增高，附加压应力值再次达到黄色预警级别（﹣180 MPa，为容许值的68.9%）且处于持续增高状态（图 3）。X8截面监测数据长期较为稳定，不做分析。
第一次预警原因及处置情况都较为简单明了，处置也较为有效，不做详述。重点对第二次监测预警的处置情况进行分析和解读。
6月23日X9截面应力监测值达到黄色预警级别后，立即组织地质专家及监测单位对现场情况进行了踏勘，发现X9截面上方混凝土挡墙出现轻微沉降，挡墙顶部与伴行路连接处出现拉张裂缝。通过监测数据分析，X9截面管道受最大压应力为近0点钟方向，受最大拉应力为近6点钟方向，推断该处管道有向下弯曲的变形迹象，初步判定为挡墙沉降导致附加应力增大（图 4）。
综合现场踏勘及分析得出整个边坡体处于稳定状态，经研究决定暂时先采取排水疏通及加密监测的处置方案。为防止雨水沿着裂缝下渗，加剧挡墙下沉，对新增裂缝进行了夯填，然后在坡顶位置利用防雨布及排水沟进行排水疏通，将监测频次调整为每小时1次，并加强该监测点的人工巡护，对监测数据和坡体变化情况进行密切关注。
由于该区域降雨量持续较大，排水疏通后X9截面附加压应力仍处于持续增高态势，于6月28日增至﹣205.1 MPa，为压力容许值的78.6%。结合当时气象情况，认为应力值还有继续增高的可能，立即启动应急响应进行处置，以保障管道安全运行。
通过开挖监测截面上方覆土验证监测数据有效性，开挖过程中截面压应力逐渐降低，反映了监测设备仍处于正常工作状态。随后，局部开挖挡墙基础发现其未嵌入稳定岩层，核实了挡墙下沉的原因。
7月1日X9截面压应力值增至﹣240.1 MPa，为容许值的91.9%，达到红色预警级别。对此，力学专家分析认为，由于原容许值是根据设计运行压力（10 MPa）计算的，当前管道运行压力仅为5 MPa，判断管道目前仍处于安全状态，若管道所受应力进一步增高，有可能出现管道失效的情况，决定在不停输情况下进行应急处置。将监测频次紧急加密至每5分钟1次，人工监测坡体稳定性及管道应力变化情况，过程中监测数据较为稳定，考虑到天气相对较好，决定采取拆除挡墙、对挡墙下方管道进行开挖释放应力方案进行处置。处置方案资金投入较高、工期相对较长，但从根本上解决了挡墙下沉的问题，便于后续应力释放。
应急处置后，最大压应力值由红色预警级别（最高﹣273 MPa，为容许值的104.52%）成功降至黄色预警（﹣187.1 MPa，为容许值的71.63%），管道应力集中情况得以控制。
从表 1处置过程中的压应力变化情况分析可知，6月29日至7月3日均为强降雨过程，X9截面压应力明显增高。伴行路路面及挡墙拆除过程中（7月2日至7月10日）X9截面压应力除了7月3日降雨导致增高外无明显变化；挡墙下方管道开挖过程中（7月11日至16日）X9截面压应力显著降低，取得较好的应力释放效果（图 5）。
表 1 处置过程中X9截面最大压应力变化情况
为验证应力监测数据的准确性，采用超声波检测方法对管体受力情况进行检测，与应力监测对比表明两者数据基本吻合，当前管体所受应力情况比较可靠。
开挖过程中发现X9截面上方截水墙断裂，截水墙上半部分沿管沟向下滑移约1.5 m，且存在管道防腐层脱落、光缆硅管局部拉断现象，推断地表水渗入管沟内土体，管沟土体发生滑移也是造成管体应力增加的因素之一。
分析认为，当前X9截面处管道所受应力值（压应力值为﹣187.1 MPa，为容许值的71.63%）满足管道的长期运行要求，但考虑到斜坡下部管道的防腐层、光缆硅管损坏的可能性较高，决定先采用抗滑桩及桩板墙对坡体上部及坡脚进行支挡保护，然后再继续开挖X9截面下方管道，进一步释放应力并对防腐层及光缆硅管进行验证。由于该陡坡段土层较厚，混凝土截水墙可能会压覆管道，造成应力进一步增高，因此采取草袋墙对上下两道桩板墙之间的管沟土进行分级支挡（图 6）。
