在油气田地面工程建设的厂站施工过程，工艺管道安装是必不可少的重要部分，其中大部分工艺管道采用埋地敷设。因此，在施工中必须先根据施工图纸进行放线、管沟开挖，对焊接完成的工艺管道进行检测、防腐、保温之后进行回填。埋地工艺管道回填过程很多不确定性因素导致在回填过程中或回填完成后，回填土会有不均匀沉降现象。回填土沉降导致工艺管道弯曲形变，一旦超过容许变形值，最终可能导致管道输送介质泄漏或爆炸事故。因此对工艺管道的沉降问题的防护在油气田地面建设中是很重要的。
1、管道沉降因素分析
埋地工艺管道系统处于一个载荷平衡状态。一旦基础对管道支撑力不足够时，平衡状态被破坏，则沉降就会发生。从受力分析可以看出，只要管道基础具有足够承载力和稳定性，管道就不会发生沉降。管道安装过程中，管道自身重力、机具设备等在地面上产生的地面载荷，以及回填时产生的载荷对受力平衡状态起主要破坏作用；管道运行中，首次运行时管道充满液态介质时自身重量变化、管道输送介质时管道中的介质波动产生的动载荷，以及地表水下渗产生的渗流破坏作用对载荷平衡状态起主要破坏作用。
1.1管道基础不好
有些管道的基础并不好是油田工艺管道发生沉降现象的重要原因，如果地基的承载力支撑不了管道的自重和附加载荷的话，就会有可能导致管道压缩变形，引起管道沉降。另外天气原因也会使一些油田管道发生沉降，由于油田位置地形的限制，油田地面相对平整的时候一般会有较深的填方区出现，但是通常管道的管沟并没有开挖到持力层，再加上管道施工耗时较长，在这中间如果有强降雨天气就会让管沟的沟底产生积水的现象，破坏管沟下方的土地质量，降低其承载力。
1.2回填土有问题
回填土有问题是油田埋地管道发生沉降的重要因素，一旦回填土发生沉降变形并且出现开裂，则会使管道受到的力产生变化，破坏其稳固的状态。容易导致回填土沉降变形的原因有其材料的质量、夯实程度、含水量等。在夯实程度方面，夯实的密度越大，其承载力就越大，就会减少沉降变形的现象发生。而采用质量不好的材料会降低其承载能力，使其更容易发生沉降变形，另外强降雨天气会影响管道周围的土地周围的稳定性，增加管道沉降的可能性。
1.3地面载荷过大
地面载荷过大也是油田埋地管道发生沉降的原因之一，在对埋地管道的光耦进行回填的时候，可能会对管道产生一种负荷。而且在一些机械化程度较高的油田，如果用机械进行回填与夯实的话，则会更加失去准确性，从而破坏管道。
1.4其他因素对管道沉降的影响
除了以上因素外，随着城市化的进程，轨道交通建设过程中也会引起石油管道的沉降。如盾构隧道的开挖引起管道下沉的主要原因是盾构期间，周围土体为弥补其发生的地层损失发生地层迁移从而导致沉降。
2、沉降勘测
管道的沉降会产生应力集中，因而可能会导致材料屈服变形，甚至会导致管道的破裂，酿成重大的安全事故。因此准确对沉降位置以及沉降深度进行勘测具有重要意义。杨涛等介绍了一种新的管道沉降勘测技术，采用磁应力检测技术能够灵活有效地对管道沉降进行快速评估，为管道的安全运输提供技术支持。但是这种技术只能为我们提供管道的应力集中状态，保障管道在完成沉降治理之前能够安全运行，不能替代管道的沉降治理工作。
3、油田工艺管道沉降的防护措施
3.1增强管道
首先，要有效地建立起与埋地管道相连的管线，并为地面管道设置管墩或吊架对其进行支撑，尽量减轻传递到地下管道的负荷，降低管道沉降变形的概率。并且还要支撑起与地下管道相连的阀门，在和管道相连的阀门下方设置阀门支架，从而提升阀门承重能力。其次，在安置管道之前，要事先清理管沟中的积水和碎屑，然后在管沟的基础上进行分层动力压实，另外还要注意，每层铺土的厚度应根据土壤质量，相关规定要求和机器性能来进行确定。夯实的时候，夯实的痕迹要有连接，避免有遗漏的地方。分层动态压实可以增加土壤的密度，减少地表水的渗入量，降低管道被渗流破坏的概率。这种强夯法可以有效地对软土地基进行加固，而且由于它方式简单、可操作性强所以广为流传。如果在施工过程中，有软土层较厚、对管道安全性要求高、湿陷性变形大，而且管道自重大的情况发生，就可以运用强夯法来解决。最后，在管道底部浇筑混凝土垫层可以加固地基，保护地基的原始土壤状态，减少外部情况对地基的干扰，并有效地增强土壤的稳定性。
3.2合理选择回填土
通过合理地选择和运用回填土，可以对油田管道沉降起到一定的防护作用，工作人员需要根据油田所在位置的气候条件和水资源等各个方面，选择具有一定比例的粗细、颗粒均匀的优质土作为回填土。本来淤泥和粉质土壤是不能用作回填材料的，但是在一部分软土地区，经过处理且其含水量满足相关规定后，也可以用作填料，但只能回填一些不重要的部分。在回填前，还要清理干净地基中的垃圾和杂物，并且应控制各种土壤材料的水分含量，如果水分含量太高，则可以人工进行晾晒和翻松，若是水分含量过低，相关人员也可以提前采取浇水等措施。
3.3降低地面负荷
在对油田工艺管道进行回填工作时，应减少机械化，尽可能使用手动回填，并且每一层都进行压实。如果一定要应用机械，需要设立专人对其监督和管理，进而保护管道不会受到破坏。在场站的建设过程中，因为场地有限，所以在将管道沟槽填满后，设备和物料的搬运还是需要穿越管道沟槽，这样产生的地面负荷，还是会作用到埋地管道身上，进而引发沉降。针对这个问题，相关工作人员应在施工初期对场地进行合理的规划，以避免现场机械设备的交叉搬运影响管道。如果实在无法避免，那么在对其进行回填后，要采取一定手段对其进行保护，通过在管道上方安装钢桥或钢板沟渠，尽可能避免设备材料搬运对管道造成的伤害。
另外还应在油田地面工程厂房和设备区域安装上优质的排水系统，以此来确保地表排水顺畅，防止地表水渗入地下，是底部的土质遭到破坏从而损坏回填土直接造成油田埋地管道发生沉降。相关的工作人员还需要注意加强现场管理，向现场的专业施工人员提供详细的技术和安全信息，严格遵守设计和规范要求，并严格执行，逐步确认每个过程，从根本上提高施工质量。对处于场地大面积填方区管沟，在管道下沟前，对管沟进行打桩加固。按施工方法可分为预制桩和灌注桩。预制桩是在工厂或施工现场制成的各种形式的桩，然后用锤击、静压，振动或水冲沉入等方法打桩入土。一般有混凝土预制桩与钢桩。灌注桩则就地成孔，然后在钻孔中放置钢筋笼、灌注混凝土成桩。
3.4科学管理及施工
除了以上方法之外，后期管道的维护管理也起着重要的作用。在管道运行期间要加强对管道沉降监管工作，加强专业技能的培训工作。除此之外，在第三方作业期间要加强勘测要求，保证管道的正常运行。
4、结论
综上所述，油田埋地管道发生沉降会使油田的传送功能发生瘫痪，不光经济损失十分严重，还会很容易影响环境和人身安全。因此相关工作人员应找出引起油田管道发生沉降的因素，再针对性地进行分析，选择科学合理的防护方式，从而有效防止发生沉降现象，确保油田管道正常运行。
参考文献
[1]李志祥，申东星，王品贤，等. 石油管道安全管理问题探讨[J].工程技术与管理，2020, 4(2): 97-99.
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