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(qū)朱涇鎮(zhèn)（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(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖性巖相變化大、人類工程活動強(qiáng)烈，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育，因此，正確認(rèn)識管線沿線地質(zhì)災(zāi)害的類型、分布，針對性地制定地質(zhì)災(zāi)害防治措施，對于輸氣管道工程的設(shè)計(jì)、施工及安全運(yùn)營具有重要意義。筆者以川氣東送管道工程沿線的地質(zhì)災(zāi)害為研究對象，劃分了地質(zhì)災(zāi)害的類型，分析了滑坡泥石流等災(zāi)害等規(guī)模、影響范圍，并針對每一類地質(zhì)災(zāi)害提出了防治對策建議，為管道工程的安全運(yùn)營提供了基礎(chǔ)資料和技術(shù)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(zhì)環(huán)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(fù)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(qū)，沿途經(jīng)過了川東嶺谷、江漢平原、長江中下游平原、濱海平原區(qū)等地區(qū)，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(tài)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(jì)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(qū)、大別山區(qū)、皖南山區(qū)與浙江湖州南西部丘陵區(qū)。第四系地層中下更新統(tǒng)（Q1）主要分布在湖北地段，中更新統(tǒng)地層（Q2）主要分布在湖北地段，上更新統(tǒng)（Q3）地層主要分布在湖北、安徽、江蘇、浙江及上海地段，全新統(tǒng)（Q4）堆積物在整個管道線路段廣泛出露。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

管道工程穿越大地構(gòu)造的揚(yáng)子準(zhǔn)地臺塊，自西向東經(jīng)過川東弧群高陡褶皺帶、秦嶺褶皺帶、大別山造山帶、下?lián)P子構(gòu)造活動帶、錢塘臺褶帶等多個構(gòu)造單元。構(gòu)造線總體走向?yàn)镹E—SW向，其構(gòu)造組合形態(tài)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(gòu)造。受褶皺、斷裂及巖石性質(zhì)的控制，背斜山地構(gòu)造裂隙較發(fā)育，規(guī)模也較大，向斜丘陵則減弱，相對風(fēng)化裂隙就顯得發(fā)育［3-4］。

2 地質(zhì)災(zāi)害類型及分布特征

川氣東送管道工程沿線復(fù)雜的地形、地形條件，導(dǎo)致了沿線地質(zhì)災(zāi)害類型多樣化，根據(jù)筆者現(xiàn)場實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)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(zāi)害等。調(diào)查共發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的隱患點(diǎn)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(wěn)定斜坡74處。

2.1 崩塌

崩塌在研究區(qū)屬于一種突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)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(qū)，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(chǎn)生開裂，逐漸形成危巖體，最后產(chǎn)生突然崩塌，一旦發(fā)生往往危害性極大。

本線路經(jīng)過的川東、渝中及鄂西南山區(qū)地勢高、切割深、懸崖峭壁多，巖體風(fēng)化卸荷后易開裂形成危巖體并發(fā)生崩塌災(zāi)害。筆者在野外調(diào)查期間仔細(xì)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(zhèn)崩塌三處崩塌離設(shè)計(jì)管道線路最近，威脅最大（表1）。

表1 管道工程沿線重大地質(zhì)災(zāi)害隱患表Table 1 The major geological disasters along the pipeline projects

2.2 滑坡

滑坡主要發(fā)生在川東、渝中及鄂西中低山區(qū)，集中在宣漢、石柱、利川、恩施、巴東、長陽一帶，土質(zhì)、巖質(zhì)滑坡均有發(fā)育，多集中分布于地形坡度大于25°，尤其是順向結(jié)構(gòu)邊坡地段。降雨是誘發(fā)滑坡發(fā)生的主要因素，雨水入滲滑體后軟化滑帶，增大滑體容重，導(dǎo)致坡體失穩(wěn)產(chǎn)生滑動，對管道工程安全構(gòu)成威脅。本次共調(diào)查滑坡52處，其中對管道工程危險最大的滑坡為四川境內(nèi)的峨城山古滑坡，該滑坡平面形態(tài)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(xiàn)狀不明顯，僅在滑坡體右側(cè)見滑體中小規(guī)模次級滑塌。

2.3 不穩(wěn)定斜坡

川東、渝中及鄂西山區(qū)管線附近存在有相當(dāng)數(shù)量的潛在不穩(wěn)定斜坡，筆者共調(diào)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(wěn)定斜坡由于自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，當(dāng)外界條件具備時，易發(fā)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(zhì)斜坡常以滑坡形式產(chǎn)生變形破壞；具備外傾結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(wěn)定邊坡主要表現(xiàn)為公路邊坡及居民建房形成的局部切坡，土質(zhì)邊坡多以局部小范圍的坍塌為主，巖質(zhì)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(wěn)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(jīng)常從這些不穩(wěn)定斜坡體上方或下方經(jīng)過或橫穿，施工時極易造成該邊坡體失穩(wěn)破壞，給自身帶來損失。

2.4 泥石流

泥石流主要發(fā)育分布于川東、渝中及鄂西山區(qū)，以溝谷型稀性小型泥石流為主。區(qū)內(nèi)溝谷深切、匯水條件良好、地形坡降大，為泥石流發(fā)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(fā)生提供了充足的物質(zhì)來源；區(qū)內(nèi)豐沛集中的強(qiáng)降雨則為泥石流提供了水動力來源。

3 地質(zhì)災(zāi)害危險性評估

筆者對研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害危險性評估方法采用“危險性積分法”，即列出與地質(zhì)災(zāi)害危險性最密切的評分項(xiàng)目，按100分制逐段、逐項(xiàng)進(jìn)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(jù)評分結(jié)果，結(jié)合實(shí)際情況給出危險性不同級別的標(biāo)準(zhǔn)分值，并按這個標(biāo)準(zhǔn)綜合評估每一地段地質(zhì)災(zāi)害危險性等級（表2）。

表2 地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合評估分級標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)，對管道工程和附屬站場逐段逐場進(jìn)行綜合評估。據(jù)管道沿線各段地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度、施工和營運(yùn)過程中可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害、管道施工方法、管線附近人類工程活動、地質(zhì)災(zāi)害對管道和周邊的危害程度等方面的依據(jù)，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(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合評估。全路段及分省段地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合評估結(jié)果統(tǒng)計(jì)如圖2、圖3所示。

圖2 管道工程地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合評估統(tǒng)計(jì)圖Fig.2 The comprehensive evaluatio charts of geological hazard along the pipeline

圖3 管道工程地質(zhì)災(zāi)害危險性評估分省統(tǒng)計(jì)圖Fig.3 The provincial charts of geological hazard risk assessment along the pipeline

4 地質(zhì)災(zāi)害防治對策

4.1 滑坡、不穩(wěn)定斜坡

研究區(qū)的滑坡、不穩(wěn)定斜坡主要集中在川東、渝中及鄂西中低山區(qū)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(wěn)定斜坡多發(fā)生在坡度大于25°的邊坡，尤其是順向結(jié)構(gòu)邊坡地段。調(diào)查顯示，降雨是誘發(fā)此類災(zāi)害的主要因素，因此要防止雨水侵入對滑坡、不穩(wěn)定斜坡的影響，同時根據(jù)滑坡、不穩(wěn)定斜坡發(fā)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(wěn)定斜坡距離在50m以上

管線距滑坡（不穩(wěn)定斜坡）距離在50m以上，滑坡（不穩(wěn)定斜坡）變形破壞不會直接影響到輸氣管線的正常建設(shè)和運(yùn)行，因此對待這類滑坡和不穩(wěn)定斜坡主要采取加強(qiáng)監(jiān)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(shù)量的71.2％；在沿線74處不穩(wěn)定斜坡中，這類斜坡共57處，占不穩(wěn)定斜坡總數(shù)的77％。

4.1.2 管道位于滑坡、不穩(wěn)定斜坡影響范圍內(nèi)

滑坡和不穩(wěn)定斜坡在管道影響范圍內(nèi)但滑坡失穩(wěn)不直接威脅管道，但可能影響管道安全運(yùn)營，此類滑坡、不穩(wěn)定斜坡的防治主要是加強(qiáng)變形監(jiān)測，適當(dāng)支擋，穩(wěn)定坡腳。這樣的滑坡有5處，占總數(shù)的9.6％，不穩(wěn)定斜坡有7處，占總數(shù)的9.5％。

4.1.3 滑坡、不穩(wěn)定斜坡變形破壞直接威脅管道

管道從滑坡體（不穩(wěn)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(wěn)定斜坡進(jìn)行工程治理，通過設(shè)置擋墻、坡面護(hù)坡、排水，并在管道施工時，采取一定的工程措施，如分段敷設(shè)，避免連續(xù)不間斷大開挖，保證滑坡體穩(wěn)定，并加強(qiáng)監(jiān)測，確保管線運(yùn)行的長治久安；二是改線處理，通過調(diào)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(shù)的21.1％，其中3處通過滑坡治理后通過，另8處根據(jù)滑坡發(fā)育情況，進(jìn)行了線路調(diào)整，使滑坡不直接威脅管道；不穩(wěn)定斜坡有10處，占總數(shù)的13.5％，均進(jìn)行了工程治理。

4.2 崩塌災(zāi)害

崩塌災(zāi)害點(diǎn)主要分布在川東、渝中及鄂西南山區(qū)一帶的地勢高陡的陡坡地段，沿線88處崩塌災(zāi)害點(diǎn)中筆者重點(diǎn)調(diào)查了其中19處，認(rèn)為崩塌災(zāi)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(wěn)定性較差，上部危巖體積大，直接威脅到管道、設(shè)備和施工人員的生命財產(chǎn)安全，危險性極大，其防治方式一是合理避讓，適當(dāng)調(diào)整線路，使管道遠(yuǎn)離崩塌區(qū)，管道沿線有三個崩塌（倒龍崩塌、吉心場崩塌、長陽堡鎮(zhèn)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(chǎn)生崩塌的危巖體，并加強(qiáng)工程監(jiān)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(nèi)

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(xì)調(diào)查工作場地及其周圍是否有可能產(chǎn)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(chǎn)生崩落；加強(qiáng)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時處置。

4.3 泥石流

管道工程沿線泥石流主要發(fā)育川東、渝中及鄂西山區(qū)，以溝谷型稀性小型泥石流為主，共發(fā)育大型泥石流溝10條，管道經(jīng)過泥石流溝時，主要通過加大埋置深度（一般進(jìn)入基巖）并做適當(dāng)加強(qiáng)防護(hù)，將剩余棄渣堆放于開闊的溝底或?qū)捑彽耐莸?，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(dǎo)致的泥石流災(zāi)害。同時在低洼地帶加強(qiáng)防護(hù)，對潛在不穩(wěn)定斜坡地段加強(qiáng)支擋，建議跨河處埋設(shè)河底，并加設(shè)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(qū)段，此類災(zāi)害多表現(xiàn)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(shè)計(jì)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(qū)、鄂東平原丘崗區(qū)，主要有三個地段發(fā)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(zhèn)-金湖街辦巖溶塌陷區(qū)。管道經(jīng)過巖溶塌陷區(qū)時，首先要加大巖土工程地質(zhì)勘察力度，全面查明巖溶分布情況，在產(chǎn)生塌陷的地段，若塌陷坑范圍不大，且周邊地質(zhì)條件穩(wěn)定，可適當(dāng)調(diào)整線路，若管道穿過塌陷區(qū)，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(shè)基礎(chǔ)梁跨越陷坑。

4.4.2 采空地面沉降

管道沿線采空區(qū)共發(fā)現(xiàn)有11處，主要分布在湖北段大冶大箕鋪鎮(zhèn)銅礦開采區(qū)內(nèi)，細(xì)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(qiáng)勢頭，嚴(yán)重影響管道安全，管道經(jīng)過此類采空區(qū)時，通過詳細(xì)勘察，對其中8個采空區(qū)進(jìn)行避讓，對3處無法避讓的采空區(qū)，利用樁基礎(chǔ)設(shè)支點(diǎn)跨越。

5 結(jié)語

川氣東送管道跨越地形、地貌類型多、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、人類工程活動強(qiáng)烈，地質(zhì)災(zāi)害的分布表現(xiàn)出一定的地域性，川東～鄂西段滑坡、崩塌、泥石流、巖溶塌陷災(zāi)害較多，采空塌陷災(zāi)害以采礦最為嚴(yán)重的湖北段為主，地面沉降則主要在長江中下游地區(qū)，設(shè)計(jì)和施工過程中，本著管道工程安全的原則，以上述地質(zhì)災(zāi)害防治措施為基礎(chǔ)，并考慮具體的地質(zhì)、地形、構(gòu)造特點(diǎn)，確定每一處災(zāi)害的防治措施，保證川氣東送管道工程的設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行的地質(zhì)環(huán)境安全，本文的地質(zhì)災(zāi)害防治措施對長輸管道地質(zhì)災(zāi)害的防治具有一定的代表性和示范意義。

［1］董穎，李勵紅.川氣東送管道工程地質(zhì)災(zāi)害危險性評估總報告［R］.中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，2006.DONG Yin，LI Lihong.Geological hazard risk assessment reports of Sichuan-to-East Gas transmission pipeline project［R］.The Institute of Geological Environmental Monitoring，2006.

［2］張光華.川氣出川管道工程地質(zhì)災(zāi)害芻議［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2007，34（5）：81-85.ZHANG Guanghua.Preliminary discussion on geological hazards along the pipeline project for transferring gas from Sichuan Province to Eastern China［J］.Hydrogeology ＆Engineering Geology，2007，34（5）：81-85.

［3］王思敬.地球內(nèi)外動力耦合作用與重大地質(zhì)災(zāi)害的成因初探［J］.工程地質(zhì)學(xué)報，2002，10（2）：115-117.WANG Sijing.Coupling of earth endogenic and exogenic geological processes and origins onserious geological disasters［J］.Journal of Engineering Geology，2002，10（2）：115-117.

［4］殷志強(qiáng)，程國明，胡貴壽，等.晚更新世以來黃河上游巨型滑坡特征及形成機(jī)理初步研究［J］.工程地質(zhì)學(xué)報，2010，18（1）：41-52.YIN Zhiqiang，CHENG Guoming，HU Guishou，et al.Preliminary study on characteristics and mechanism of super-large landslide in the upper Yellow River since late Pleistocene［J］.Journal of Engineering Geology，2010，18（1）：41-52.

［5］陳先裕.淺談地質(zhì)災(zāi)害危險性的評估［J］.中小企業(yè)管理與科技，2011（7）：1-4.CHEN Xianyu.Preliminary discussion on geological hazards assessment［J］.Management ＆ Technology，2011（7）：1-4.

［6］劉衡秋，朱志剛，何維彬.地質(zhì)災(zāi)害危險性評估工作發(fā)展現(xiàn)狀及若干問題探討［J］.中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2008，19（4）：128-130.LIU Henqiu，ZHU Zhigang，HE Weibin.Dissussion on the Geological hazard assessment of Development Status problems［J］.Chinese Journal of Geological Hazard and Control，2008，19（4）：128-130.