川氣東送管道工程沿線地質災害及防治對策分析

方 浩

（中國石油化工股份有限公司天然氣分公司，北京 100120）

川氣東送管道工程是國家級重大天然氣管道工程，該工程西起四川宣漢普光，終于上海金山區朱涇鎮（圖1），管道工程全長2220km，管道工程穿越河流幾十次、各類公路上百次［1-2］。沿線地形地貌多樣、地質構造復雜、巖性巖相變化大、人類工程活動強烈，導致地質災害發育，因此，正確認識管線沿線地質災害的類型、分布，針對性地制定地質災害防治措施，對于輸氣管道工程的設計、施工及安全運營具有重要意義。筆者以川氣東送管道工程沿線的地質災害為研究對象，劃分了地質災害的類型，分析了滑坡泥石流等災害等規模、影響范圍，并針對每一類地質災害提出了防治對策建議，為管道工程的安全運營提供了基礎資料和技術支撐。

圖1 川氣東送管道工程線路示意圖Fig.1 The map of Sichuan-to-East Gas Transmission Pipeline Project

1 地質環境背景條件

1.1 地形地貌

川氣東送管道工程沿線地貌類型復雜多樣，從西部的大起伏山地逐漸過渡到東部的低海拔洪湖積平原地區，沿途經過了川東嶺谷、江漢平原、長江中下游平原、濱海平原區等地區，跨越了巖溶地貌、峽谷地貌、深中丘地貌、緩丘平壩地貌、堆積漫灘地貌等19個不同類型的地貌單元。地貌類型多樣，有中山、低山、高丘和緩丘平壩等多種地貌類型，管線走向多與中山垂直，縱向上呈多次起伏的態勢。

1.2 地層巖性

管道工程沿線地層較齊全，巖性巖相變化大。第四紀以前沉積的地層主要分布在川東、渝中、鄂西、江漢盆地西部地區、大別山區、皖南山區與浙江湖州南西部丘陵區。第四系地層中下更新統（Q1）主要分布在湖北地段，中更新統地層（Q2）主要分布在湖北地段，上更新統（Q3）地層主要分布在湖北、安徽、江蘇、浙江及上海地段，全新統（Q4）堆積物在整個管道線路段廣泛出露。

1.3 地質構造

管道工程穿越大地構造的揚子準地臺塊，自西向東經過川東弧群高陡褶皺帶、秦嶺褶皺帶、大別山造山帶、下揚子構造活動帶、錢塘臺褶帶等多個構造單元。構造線總體走向為NE—SW向，其構造組合形態為狹長緊密背斜與寬緩向斜相間排列，向斜開闊，巖層傾角緩，形成隔擋式構造。受褶皺、斷裂及巖石性質的控制，背斜山地構造裂隙較發育，規模也較大，向斜丘陵則減弱，相對風化裂隙就顯得發育［3-4］。

2 地質災害類型及分布特征

川氣東送管道工程沿線復雜的地形、地形條件，導致了沿線地質災害類型多樣化，根據筆者現場實地調查發現，研究區內地質災害類型主要有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷（巖溶地面塌陷、采空地面塌陷）、塌岸、地裂縫及不良土體變形災害等。調查共發現地質災害的隱患點260處，其中崩塌88處、滑坡52處、泥石流10處、地面沉降36處、潛在不穩定斜坡74處。

2.1 崩塌

崩塌在研究區屬于一種突發性地質災害，其變形破壞可分為山體開裂、危巖體、崩塌三個階段。在中低山區，由于地勢高陡，修筑道路或人工開挖形成高陡臨空面，在卸荷重力作用下，山體易產生開裂，逐漸形成危巖體，最后產生突然崩塌，一旦發生往往危害性極大。

本線路經過的川東、渝中及鄂西南山區地勢高、切割深、懸崖峭壁多，巖體風化卸荷后易開裂形成危巖體并發生崩塌災害。筆者在野外調查期間仔細研究了崩塌19處，其中HB082+511右16m倒龍崩塌、HB107+234左49m吉心場崩塌、HB242+224左10m長陽堡鎮崩塌三處崩塌離設計管道線路最近，威脅最大（表1）。

表1 管道工程沿線重大地質災害隱患表Table 1 The major geological disasters along the pipeline projects

2.2 滑坡

滑坡主要發生在川東、渝中及鄂西中低山區，集中在宣漢、石柱、利川、恩施、巴東、長陽一帶，土質、巖質滑坡均有發育，多集中分布于地形坡度大于25°，尤其是順向結構邊坡地段。降雨是誘發滑坡發生的主要因素，雨水入滲滑體后軟化滑帶，增大滑體容重，導致坡體失穩產生滑動，對管道工程安全構成威脅。本次共調查滑坡52處，其中對管道工程危險最大的滑坡為四川境內的峨城山古滑坡，該滑坡平面形態呈舌狀，由崩坡積塊碎石土組成，厚5～10m，下伏自流井組砂、泥巖，滑體長約300m，寬約50～100m，滑體平均厚度7m。屬古滑坡，該滑坡前、后緣現狀不明顯，僅在滑坡體右側見滑體中小規模次級滑塌。

2.3 不穩定斜坡

川東、渝中及鄂西山區管線附近存在有相當數量的潛在不穩定斜坡，筆者共調查74處。一類屬自然斜坡，即地殼長期的抬升和地表水侵蝕下切作用下形成的天然斜坡；另一類為人工邊坡，為人類工程活動開挖形成。其中自然不穩定斜坡由于自身結構的特點，當外界條件具備時，易發生變形破壞。具備易匯水的松散堆積體斜坡、松弛破碎巖體斜坡、切腳的順層巖質斜坡常以滑坡形式產生變形破壞；具備外傾結構面的高陡斜坡、受多組裂隙切割的外傾楔形巖體懸崖陡壁則常以崩塌形式產生變形破壞。前者多在管道順坡穿越的“V”型溝，后者多在管道跨越的“U”型谷。人工不穩定邊坡主要表現為公路邊坡及居民建房形成的局部切坡，土質邊坡多以局部小范圍的坍塌為主，巖質邊坡多以零星崩塌掉塊為主。在管道沿線已建和在建的交通線路上多處見有人工不穩定邊坡，一般高3～20m，長10～200m不等，均存在不同程度的變形。管線工程經常從這些不穩定斜坡體上方或下方經過或橫穿，施工時極易造成該邊坡體失穩破壞，給自身帶來損失。

2.4 泥石流

泥石流主要發育分布于川東、渝中及鄂西山區，以溝谷型稀性小型泥石流為主。區內溝谷深切、匯水條件良好、地形坡降大，為泥石流發生提供了地形條件；大量的松散堆積物及人工棄渣為泥石流發生提供了充足的物質來源；區內豐沛集中的強降雨則為泥石流提供了水動力來源。

3 地質災害危險性評估

筆者對研究區內地質災害危險性評估方法采用“危險性積分法”，即列出與地質災害危險性最密切的評分項目，按100分制逐段、逐項進行考核打分，分高為危險性大，分低為危險性小［5-6］。最后根據評分結果，結合實際情況給出危險性不同級別的標準分值，并按這個標準綜合評估每一地段地質災害危險性等級（表2）。

表2 地質災害危險性綜合評估分級標準Table 2 The grading standards of the comprehensive assessment of the geological hazard

按照表2確定的綜合評估原則與量化指標，對管道工程和附屬站場逐段逐場進行綜合評估。據管道沿線各段地質環境條件、地質災害發育程度、施工和營運過程中可能發生的地質災害、管道施工方法、管線附近人類工程活動、地質災害對管道和周邊的危害程度等方面的依據，將整個天然氣管道工程1967.05km長管線（含支線工程）劃分為162個段進行地質災害危險性綜合評估。全路段及分省段地質災害危險性綜合評估結果統計如圖2、圖3所示。

圖2 管道工程地質災害危險性綜合評估統計圖Fig.2 The comprehensive evaluatio charts of geological hazard along the pipeline

圖3 管道工程地質災害危險性評估分省統計圖Fig.3 The provincial charts of geological hazard risk assessment along the pipeline

4 地質災害防治對策

4.1 滑坡、不穩定斜坡

研究區的滑坡、不穩定斜坡主要集中在川東、渝中及鄂西中低山區的宣漢、石柱、利川、恩施、巴東、長陽一帶。從地形坡度上分析滑坡和不穩定斜坡多發生在坡度大于25°的邊坡，尤其是順向結構邊坡地段。調查顯示，降雨是誘發此類災害的主要因素，因此要防止雨水侵入對滑坡、不穩定斜坡的影響，同時根據滑坡、不穩定斜坡發育的位置與管道之間的距離，亦分別采取不同的防治措施。

4.1.1 管線距滑坡、不穩定斜坡距離在50m以上

管線距滑坡（不穩定斜坡）距離在50m以上，滑坡（不穩定斜坡）變形破壞不會直接影響到輸氣管線的正常建設和運行，因此對待這類滑坡和不穩定斜坡主要采取加強監測、及時評估的處置措施，在沿線的52處滑坡中，這類滑坡共有37個，占滑坡數量的71.2％；在沿線74處不穩定斜坡中，這類斜坡共57處，占不穩定斜坡總數的77％。

4.1.2 管道位于滑坡、不穩定斜坡影響范圍內

滑坡和不穩定斜坡在管道影響范圍內但滑坡失穩不直接威脅管道，但可能影響管道安全運營，此類滑坡、不穩定斜坡的防治主要是加強變形監測，適當支擋，穩定坡腳。這樣的滑坡有5處，占總數的9.6％，不穩定斜坡有7處，占總數的9.5％。

4.1.3 滑坡、不穩定斜坡變形破壞直接威脅管道

管道從滑坡體（不穩定斜坡）前緣或中穿過，這種條件下有兩種防治方式，一是對滑坡、不穩定斜坡進行工程治理，通過設置擋墻、坡面護坡、排水，并在管道施工時，采取一定的工程措施，如分段敷設，避免連續不間斷大開挖，保證滑坡體穩定，并加強監測，確保管線運行的長治久安；二是改線處理，通過調整線路，使管線處于滑坡變形影響范圍以外。這類滑坡共有11處，占總數的21.1％，其中3處通過滑坡治理后通過，另8處根據滑坡發育情況，進行了線路調整，使滑坡不直接威脅管道；不穩定斜坡有10處，占總數的13.5％，均進行了工程治理。

4.2 崩塌災害

崩塌災害點主要分布在川東、渝中及鄂西南山區一帶的地勢高陡的陡坡地段，沿線88處崩塌災害點中筆者重點調查了其中19處，認為崩塌災害防治主要有兩種情況。

4.2.1 崩塌直接威脅管道安全

全線19處崩塌中，3處崩塌直接威脅管道工程，這類崩塌穩定性較差，上部危巖體積大，直接威脅到管道、設備和施工人員的生命財產安全，危險性極大，其防治方式一是合理避讓，適當調整線路，使管道遠離崩塌區，管道沿線有三個崩塌（倒龍崩塌、吉心場崩塌、長陽堡鎮崩塌）采用這種方法處置；二是管道施工前采取措施，清理可能產生崩塌的危巖體，并加強工程監測，管道重慶、鄂西的7處崩塌采用了這種治理方式。

4.2.2 崩塌位于管道影響范圍內

不直接威脅管道工程的崩塌體共有9處，這些地段施工前仔細調查工作場地及其周圍是否有可能產生崩落、滾動的松動巖塊、浮石等，少量危巖提前予以清除，并控制爆破藥量，避免產生崩落；加強監測，發現問題及時處置。

4.3 泥石流

管道工程沿線泥石流主要發育川東、渝中及鄂西山區，以溝谷型稀性小型泥石流為主，共發育大型泥石流溝10條，管道經過泥石流溝時，主要通過加大埋置深度（一般進入基巖）并做適當加強防護，將剩余棄渣堆放于開闊的溝底或寬緩的洼地，并視地形情況修筑擋土墻，做好沿線地表植樹造林工作，避免水土流失導致的泥石流災害。同時在低洼地帶加強防護，對潛在不穩定斜坡地段加強支擋，建議跨河處埋設河底，并加設防沖措施。

4.4 地面沉降

地面沉降主要由過量開采地下水引起，管道沿線地面沉降主要涉及江蘇、浙江、上海等區段，此類災害多表現為緩變，其防治主要是考慮不均勻沉降帶來的管道變形，為此，管道設計中，采用能夠承受一定變形的彎（接）頭，并在管道下加厚墊層，降低不均勻沉降。地面沉降分為巖溶地面沉降和采空地面沉降兩類，防治方法分述：

4.4.1 巖溶地面沉降

巖溶地面沉降主要分布在鄂西山區、鄂東平原丘崗區，主要有三個地段發生塌陷，即恩施崔壩巖溶塌陷群、建始百步梯巖溶塌陷及大冶市大箕鋪鎮-金湖街辦巖溶塌陷區。管道經過巖溶塌陷區時，首先要加大巖土工程地質勘察力度，全面查明巖溶分布情況，在產生塌陷的地段，若塌陷坑范圍不大，且周邊地質條件穩定，可適當調整線路，若管道穿過塌陷區，要采用回填、坑口鋪蓋、采用灌漿、地基土加固等工程處理措施，或者提前架設基礎梁跨越陷坑。

4.4.2 采空地面沉降

管道沿線采空區共發現有11處，主要分布在湖北段大冶大箕鋪鎮銅礦開采區內，細垴灣、馮家山、三角橋村、黃皮山四個采空塌陷距管線較近，塌陷呈趨強勢頭，嚴重影響管道安全，管道經過此類采空區時，通過詳細勘察，對其中8個采空區進行避讓，對3處無法避讓的采空區，利用樁基礎設支點跨越。

5 結語

川氣東送管道跨越地形、地貌類型多、地質構造復雜、人類工程活動強烈，地質災害的分布表現出一定的地域性，川東～鄂西段滑坡、崩塌、泥石流、巖溶塌陷災害較多，采空塌陷災害以采礦最為嚴重的湖北段為主，地面沉降則主要在長江中下游地區，設計和施工過程中，本著管道工程安全的原則，以上述地質災害防治措施為基礎，并考慮具體的地質、地形、構造特點，確定每一處災害的防治措施，保證川氣東送管道工程的設計、施工及運行的地質環境安全，本文的地質災害防治措施對長輸管道地質災害的防治具有一定的代表性和示范意義。

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