郭屯至獲嘉輸水管線工程地質災害危險性分析與防治

□宋義東（河南省水利勘測有限公司）

□李貞亮（河南省有色金屬地質礦產局第一地質大隊）

郭屯～獲嘉輸水管線工程為河南省南水北調受水區供水配套工程的一部分，是南水北調郭屯分水口門向獲嘉縣城輸水的一條管線。工程始于輝縣市王敬屯鄉郭屯村南，終于獲嘉縣西部規劃水廠，沿途穿越衛河、輝吳鐵路及縣級公路等。管線全長20.28km，比降0.21‰～4.57‰，輸水管線工程均為挖方，埋管后回填，管材一般采用玻璃鋼、PCP管、PCCP管、鋼管，管道直徑1.0～1.2m。基槽開挖深度2.0～6.0m，該工程屬較重要建設項目。

1.地質環境概況

工程場區屬暖溫帶大陸性季風氣候，夏秋炎熱多雨，冬春干旱少雨，年平均氣溫14.0～14.4℃，降水量多年平均561.7～619.7mm，無霜期 209～223d。

場區位于太行山東南麓山前沖洪積傾斜平原向沖洪積平原過渡帶上，地勢西北高東南低。樁號0+000～2+500段位于太行山山前洪積扇前緣，地形起伏較大，地面高程106.3～95.0m；樁號2+500～20+282段位于沖洪積平原上，地形相對較平坦，地面高程78.0～95.0m。該管線在樁號16+800附近穿越衛河，該河流為平原型河流，河谷形狀多呈不規則的“U”型，深約6m，寬約24m，水深1.5m。

工程場區上覆第四系全新統、上更新統沖洪積物，下伏上第三系軟質巖。根據“中國地震動參數區劃圖”，該管線地震動峰值加速度為0.15～0.20g，相當于地震基本烈度為VII～Ⅷ度區。

2.地質災害類型及特征

工程場區地貌類型為山前沖洪積傾斜平原、黃（衛）河沖洪積平原。現狀條件下未發現滑坡、泥石流等地質災害。通過對場區地質環境背景條件的分析，結合人類工程活動的影響程度和地質災害調查成果，場區現狀條件下發育的地質災害種類有崩塌、地面塌陷和地裂縫等。

2.1 崩塌

場區崩塌1處，位于郭屯管線分水口門南450m，由于群眾取土，形成2～3m陡坎，邊坡由第四系黃土狀土組成，易形成崩塌，但是規模較小，目前仍不穩定，距管線250m左右，對管線影響小。

2.2 地面塌陷

管線樁號0+000～2+000段位于煤礦區附近，南宿村西南由于焦煤集團張屯煤礦的開采已經出現地面塌陷，開采邊界距離管線最近距離約85m，對管線影響大。

2.3 地裂縫

管線樁號0+000～2+000段位于煤礦區附近，焦煤集團張屯煤礦開采邊界距離管線最近距離約85m。根據當地群眾反映和實地調查，距離管線40～500m范圍內有地裂縫出現，地裂縫一般近東西向，寬度0.1～0.5m，長度2～30m，局部由于灌溉形成圓形或橢圓形洞，對管線影響較大。

3.地質災害現狀

崩塌：現狀條件下，管線樁號0+500處，有1處小規模崩塌，體積約2.5m3，主要危害耕地、公路，對管線工程影響較小，現狀評估危險性小。

地面塌陷：管線樁號0+000～2+000段由于焦煤集團張屯煤礦的開采已經出現地面塌陷，對管線影響大，現狀評估危險性大。

地裂縫：管線樁號0+000～2+000段位于煤礦區，管線以南已經產生多處地裂縫，寬度0.1～0.5m，長度2～30m，危害群眾的生命安全，對管線工程影響大，現狀評估危險性大。

4.地質災害危險性預測

4.1 崩塌地質災害危險性預測

管線工程一般開挖深度為2～6m，邊坡一般為臨時的低邊坡，邊坡大部分為土質邊坡，降水、氣候變化季節施工開挖的過程中引發邊坡小規模崩塌地質災害的可能性，威脅施工現場及附近人員的安全。其中穿越衛河段開挖深度較大，發生崩塌的可能性較大，危險性中等，其它地段發生崩塌可能性小，危險性小。

4.2 地面不均勻沉陷地質災害危險性預測

管線工程均為挖方，開挖深度2～6m，埋管后回填，覆土厚度一般<5.0m，填土的密實度和不均勻性，在工程建成后，運行期間由于填土進一步壓實，有引發地面不均勻沉陷的可能，其危險性小。

4.3 地面塌陷和地裂縫地質災害的危險性預測

管線樁號0+000～2+000段處于煤礦礦區，張屯煤礦開采范圍邊界距管線最近距離約85m；管線以南部分已形成了采空塌陷區和地裂縫。從現狀來看，隨著張屯煤礦的不斷開采，該段工程建設將遭受地面塌陷和地裂縫地質災害，危險性大。

4.4 黃土狀土濕陷地質災害的危險性預測

管線0+000～1+600有黃土狀土分布，巖性主要為黃土狀粉質壤土，具大針孔、豎向節理。黃土狀土的濕陷最大深度為3.0m，一般具輕微～中等濕陷性，局部為強烈濕陷。依據《濕陷性黃土地區建筑規范》，通過計算均為非自重濕陷性場地、濕陷等級為Ⅰ級（輕微）濕陷場地。

黃土狀土干時強度較高，加荷、遇水易產生濕陷變形，迅速降低強度，在陡坡處易產生塌滑現象，危險性小。

5.地質災害防治措施

地質災害的防治原則“以防為主，避讓與治理相結合”，以達到保護地質環境，避免和減少災害所造成的損失。根據工程沿線地質環境條件、地質災害種類及危險性提出相應的防治措施。

地質災害的防治主要有3個方面，一是阻止地質災害作用與受害對象相遇，即避繞；二是致災地質作用的防治；三是要減少誘發和產生新的地質災害。評估區存在和可能引發的致災地質作用主要有崩塌、地面不均勻沉陷、黃土狀土濕陷、地面塌陷和地裂縫災害等。對于不同的地質災害隱患可采用不同的措施加以防治。

5.1 工程措施

5.1.1 崩塌的防治措施

崩塌的防治主要采取工程措施：施工中做好支護，尤其大型河岸、陡坎，做好地表水導流，防止雨水沖刷岸坡；做好支擋工程，增加斜坡的重力平衡條件，使斜坡恢復穩定，禁止挖沙取土，保護坡腳。對于大型開挖工程，如蓄水池，若開挖面在地下水以下或地下水附近，應做好降水工作。另外，管線施工中應合理選擇工期，應嚴格按設計要求進行施工，快挖快填，并做好坡面保護工作。

5.1.2 地面不均勻沉陷的防治措施

地面不均勻沉陷的發生與填土的密實度和不均勻性有關，工程建設過程中，填方材料應進行擊實試驗，分層碾壓夯實應嚴格按相關技術規范進行操作和施工。

5.1.3 黃土狀土濕陷災害防治措施

管線黃土狀土分布區，管線基礎必要時應進行強夯處理，并采取必要的防水措施。

5.1.4 煤礦采空地面塌陷、地裂縫災害防治措施

建議工程盡可能采取避讓措施；或預留足夠的保護煤柱，選用合適的管材。

5.2 合理規范工程活動，杜絕或減輕誘發地質災害的人為因素

工程設計和施工中應注意加強地質環境保護，減少人為影響，避免因開挖切坡，路堤填筑、棄渣堆放等引發崩塌等地質災害。對于工程活動中形成的邊坡采取合理的排水、支擋、護坡等措施，使工程建設與地質環境保護同步進行。為防止工程建設棄土、棄渣堆放過程中出現新的地質災害隱患，棄渣堆放場應選擇在地勢較緩的地帶，嚴禁在開挖邊坡坡頂就近堆放，易受地表水沖刷的溝谷、溝口地帶不得堆放。

5.3 地質災害監測預警措施

工程建設過程中，尤其是雨季施工期，要加強對邊坡比較高的地段、穿越河流段等潛在崩塌、不穩定斜坡段的監測，對施工人員做好地質災害防治和安全知識的普及教育，并制定防治方案，確保施工安全。