青藏高原地区独特的地理环境和气候特征给长输管道施工带来了巨大挑战。笔者结合青藏高原地形和环境的特点，从材料控制、焊接控制、安装过程控制等方面探讨长输管道施工质量控制要求；重点分析穿越冻土层、沼泽等特殊地质条件下的管道施工要点，以及管道防腐处理和施工安全等关键环节的控制要求。提出加强施工前准备、严格执行规范标准、强化质量意识和责任意识、加强技术创新和培训等提高长输管道施工质量的具体措施，为青藏高原长输管道施工质量提供保障。

为研究埋地二氧化碳管道周围土壤温度场的分布规律，基于齐鲁石化-胜利油田百万吨级CCUS示范项目二氧化碳输送管道，建立管道周围土壤温度场数值模型，采用Fluent软件对二氧化碳三种输送相态（低压液相、高压液相、超临界）下的典型工况土壤温度场进行计算。在低压液相输送的基础上分析管道周围土壤冻结范围的季节变化规律及不同埋深、不同运行温度对管道周围土壤冻结范围的影响，研究结果表明：随着埋深增大，管道周围多年冻土范围增大，季节性冻土范围受影响较小；而随着起点温度的升高，管道周围多年冻土和季节性冻土范围都减小，当温度升高至0℃时将不再形成冻土。在高压液相输送和超临界输送的基础上，以小麦为例分析管道运行温度变化对地表植被的影响，研究结果表明：为使土壤温度能满足沿线农作物生长需求，二氧化碳高压液相输送时，其管输介质温度不宜低于5℃，超临界输送时不宜高于50℃。

中俄原油管线所穿越的欧亚大陆冻土区稳定性较差，差异性地质构造普遍存在，管道正常运行极易引发融沉灾害，造成管沟积水，影响管道安全运行。利用Abaqus软件建立管—土三维有限元模型，基于应变设计准则考虑管线钢的材料非线性特性，研究分析管道穿越冻土融化区域时管道的应变变化规律及融化段长度、融化深度、管道内压3种参数对管道应变的影响。研究结果表明，管道处于冻融区域时会产生3个应变集中区，最大等效应变值出现在管道顶部即融化段中部。融化段长度对管道应变影响最大，内压次之，融化深度影响最小。研究结果可为今后冻土地区埋地管道工程的运行维护提供理论参考，以保证管道在服役期内安全运行。

中国油田主要分布于华北和东北地区,以大庆油田为例,该区域到了冬季以后气温会快速下降到-30℃左右,并且冰期时间持续较长,所以就不可避免地遭遇季节性冻土,到了夏季以后就会全部融化。考虑到油田管线数量多以及存在变形的因素,大多数管线都采取了埋地式铺设。虽然可以降低成本但由于传热、震动会引发冻胀以及融沉等问题,会对埋地管线产生不同程度的危害。为了保证油田管线安全运输以及延长使用寿命,文章通过对大庆地区输油管道沿线冻土区域地质问题进行详细研究,提出了减小季节性冻土危害措施,解决管道地基出现变形的问题。

针对深冻土层地区注水管道因深埋造成的建设费用高和维修困难等问题,以不同规格、保温厚度和埋深的注水管道为研究对象,通过对管道安装费用、保温费用、土方费用和临赔费用等影响管道建设费用的因素进行研究对比,确定注水管道采用冻土层以上敷设和保温建设方式的技术可行性和经济可行性。通过研究得出,注水管道采用冻土层以上敷设和保温的方式在技术和经济方面是可行的;对于同一条管道,管道埋深和保温厚度是影响其建设费用的主要因素。当冻土层小于1.8 m时,注水管道采用冻土层以下埋深和不保温的建设方式较为经济,当冻土层大于1.8 m时,采用冻土层以上敷设和保温的建设方式较为经济。

为研究冻土地区埋地管道在融沉过程中的受力机理,利用人工冻融技术,开展了人工冻结饱和软黏土中埋地管道融沉模型试验,测试研究了融沉过程中土体温度场、水分场、位移场分布情况以及管道的力学特性。结果表明:在融沉过程中,土体的沉降主要由融化沉降和压缩沉降两部分组成;通过控制冷端温度可以有效的控制融沉速率,土体融化后,土中应力则主要集中于荷载区域下方土体,并且随着深度的增加荷载对土体的应力出现衰减;随着管道通热,冻土层的解冻,管身在油温作用下产生热膨胀现象,同时荷载对管身的作用也愈加明显,管身出现向下挠曲和圆截面椭圆化现象。结果对于冻土融化时管道的安全评估具有意义。

管道是油气资源的最为常用的运输方式。当管道穿越寒区时,将面临管沟融陷、冻胀融沉以及边坡蠕滑三种管道病害,因此管土的相互作用成为寒区管道设计和运营的重要考虑因素。本文研究了埋地管道的发展概况,分析了寒区埋地管道的设计、施工和运行技术发展。分别对管沟融陷、冻胀融沉以及边坡蠕滑三种病害的机理进行相应的分析,并给出三种病害的防治措施。最后,归纳总结了埋地管道与冻土相互作用仍有许多重要的岩土工程问题需要进一步研究,其对于改善寒区的管土相互作用有着重要意义和同时也有着巨大的研究空间。

中俄原油管道是我国第一条位于高寒冻土区的大型管道工程。中俄原油管道沿线多为岛状不连续、不稳定冻土,冻胀和融沉风险高。冻土灾害关键致因因素是温度、土壤类型和含水率。文章阐述了中俄原油管道的冻胀、融沉和热熔滑坡三种典型地质灾害的致因因素和失效形式。根据中俄管道冻土区的特性,提出了管道运行中位移和温度场监测的实施方法,以及应用的回填、保温、疏水和支撑等综合性防护措施。

各种类型的埋地管道在设计时,常常忽略管道在作业过程中因受热胀冷缩和腐蚀作用时的受力变化情况。随着管道使用时间的延长,管道由于冻涨及腐蚀介质影响而不可避免的发生破损现象,特别是当埋地管道处于冻土区时,冻涨融沉现象对管道的破坏作用更加明显。因此结合冻土区埋地管道受力变形破环因素,基于有限元模型来分析冻土区埋地腐蚀管道的力学行为,进而全面了解不同的环境温度、腐蚀深度和长度等对管道应力产生怎样的影响,从而为制定管道腐蚀防控预案提供依据。

为研究冻土区横向滑坡对管道应变的影响,采用ABAQUS有限元软件建立冻土区管道横向通过滑坡的模型,研究了山体高度、滑坡位移和滑坡宽度对管道应变的影响规律,得到如下结论:冻土区山体滑坡时,横穿管道所受的轴向应变主要为拉应变,最大应变在滑坡与非滑坡交界面,是危险截面;管道应变随山体高度、滑坡位移和滑坡宽度的增加而增大;冻土区管道敷设不宜超过高55 m的山体,因为该高度山体滑坡后,埋地管道可能快速发生塑性变形,山体高度对管道应变影响最大为44. 0%;低矮山体滑坡位移对管道应变影响更明显,应变增量可高达1倍;滑坡宽度对管道应变的影响最大为27. 0%,但滑坡宽度为20 m时,管道应变突增,建议每隔20m左右设置抗滑桩,山体越高,防护措施布置应更紧密。研究结果可为冻土区埋地管道的施工建设提供理论依据。