西安—商州输气管道K1403～1414段地质灾害应急调查处置方案

[摘 要 ]地质灾害应急调查目的是通过对致灾体现场调查,查明其规模、影响范围、变形特征、演化趋势,判断致灾体稳定性、危害对象、危险性,提供防范突发性地质灾害的应急预案,达到防灾减灾,减少灾害损失的目的.本文通过对西安～商州天燃气管线K1403～K1414段线性工程的地质灾害应急调查归纳总结,提供该类项目的工作方法与应急处置方案选择思路.

[关键字]地质 滑坡 崩塌 应急方案 应急措施

[中图分类号] P5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-4-215-2

0 前言

2011年9月下旬,陕西省遭遇强降水,10市1区受灾,受灾县（区、市）达92个,受灾人口217.86万人,因灾死亡28人.其中商洛市商州区2人、洛南县1人.西安～商州天然气输气管道K1403～K1414桩段商州市麻街岭镇麻街岭北坡中流村东侧山体滑坡.导致西商线此段管道局部弯曲变形,天然气商州市输气中断.

1.K1403～K1414段地质环境背景

1.1 地形地貌

K1403～K1414管线敷设地段属剥蚀山区低中山地貌单元与丹江河谷阶地过渡地带,海拔一般在750～1200m,相对高差200～300m.沟谷多呈 “V”型,坡度一般在30～50°,斜坡多被第四系残坡积物覆盖,植被较为发育.

1.2 气象、水文

管线区地处秦岭山区暖温带湿润气候区.多年均降水量768.3mm.降水夏季314.1mm,多大雨,暴雨；秋季降水量225.2mm,占年降水量的31.15%,多连阴雨.2011年9月降水量资料未收集到.管线北侧河流为丹江,常流量为24.5m3/s,年平均径流量13.5×109m3.丹江在洪水期水深5～5.5m,流速5.5～6m3/s；常水期水深1.5～2m,流速1.2m3/s；枯水期水深0.5～1m,流速0.5～0.7m3/s.

1.3 地层岩性

元古界（Pt）宽坪群（Pt2kn）：管线沿线主要岩性为绿帘绿泥片岩、钠长绿帘阳起片岩、绿帘绿泥阳起片岩,主要分布与管线北段；硅质条带（纹）大理岩、条带状石英大理岩、透闪大理岩为主,夹石英岩分布于管线南段.地层产状与坡向一致,属顺向坡.第四系全新统（Qh）冲洪积层（Qhal+pl）：分布于丹江河谷阶地区.岩性下部为砂、砾卵石,松散状,厚数米,不稳定,上部为黄棕、褐粉质粘土,厚数米.坡积、残积层（Qhdl+el）：分布于坡体表层,岩性为粘性土、含碎石粘性土、碎石土,松散或可塑状,厚度变化大,厚数米,为本区域地质灾害的主要易崩易滑体,此次的天然气管线破坏多与此有关.

1.4 水文地质特征

本次地质灾害形成与上层滞水关系密切.上层滞水是存在于包气带中局部隔水层（片岩、片麻岩）之上的重力水.主要补给来源为大气降水.上层滞水接近地表,受气候、水文条件影响较大,故水量不大而季变化强烈.坡度较陡的地段,大部分降水以地表径流方式流走,因而不易形成上层滞水.但在坡度较缓处,尤其是能汇集雨水的洼地,却最易于形成上层滞水.上层滞水的动态主要决定于气候、隔水层的范围、厚度、隔水性等条件.由于滑坡地段属顺向坡,强降水期对边坡稳定性影响大,是此次管线地段滑坡地质灾害形成的主要诱因

1.5 岩土体类型及特征

岩体：按岩石强度、结构、建造将岩体分为坚硬岩、较坚硬岩、较软岩三类.①坚硬岩类：主要为深变质石英岩,以元古界宽坪群为主,岩性较为复杂,为薄层～中厚层结构,力学强度高,具良好的工程地质性质.②较松软的片麻岩组：岩性主要为片岩,岩体结构类型多呈层状结构,由于岩层较为古老,构造活动强烈,导致岩石较为破碎,节理、裂隙发育.③软弱片状浅变质岩组：区内局部出露,岩性以千枚岩为主,千枚状结构,力学强度低,片理发育,各向异性明显,抗风化侵蚀能力差,遇水软化,全风化～强风化带厚数米～数十米,风化岩体呈碎片状.该套岩体既是区内易滑体,也是残坡积层滑坡的滑动接触面.

土体：按照工程地质特性划分为粘性土、卵砾类土、砂砾土、碎石土四类.①粘性土：分布于丹江河谷阶地区及局部坡体表层,土质不均.②卵、砾类土：分布于丹江漫滩和河床地段,岩性以砂卵石为主,夹含砾粉砂、粉土、粉质粘土等透镜体.以均一结构为主,松散,渗透性强,中密～密实,分选差,承载力中等,抗冲蚀力弱,工程地质性质一般.冲积砂砾③土和砂：岩性疏松,中密,厚度不稳定,承载力中等或偏小,易被冲蚀,工程地质性质较差.④碎石土：主要覆盖于斜坡凹地或堆积于沟谷坡脚地带,厚度变化较大,粒度大小混杂,含有机质,孔隙度高,结构疏松,承载力低,稳定性差,工程地质性极差,是该区堆积层滑坡的主体.

1.6 人类工程活动

312国道公路建设,切坡、开挖坡脚,形成高陡边坡,一定程度上破坏了原有坡体的稳定性,使原本稳定边坡力学平衡被破坏,稳定变为不稳定,为滑坡的形成提供了基础条件

2.地质灾害现状及稳定性、危险性预测评价

经现场实地调查,确定天然气输气K1403～K1414桩段调查区有地质灾害点5处,其中滑坡点3处,崩塌2处.

2.1 滑坡

H1滑坡,位于麻街岭镇中流村东侧,即原始管道沿丹江河滩地敷设至土地庙穿越312国道,沿国道右侧挡土墙向山顶敷设段,北侧为312国道及丹江,坐标：X等于3756920、Y等于37393700.

滑坡所处微地貌为陡坡,上部坡度约30°,下部约50°,前缘因修建312国道人工开挖形成的高陡边坡,坡面植被以草地、灌木为主.滑坡在平面上呈半圆形,滑坡体高程介于794～850m,长120m,宽70m,厚2～3m,体积约2.1×104m3,属小型堆积层滑坡,滑向13°.滑坡体组成物质下部为片岩强风化碎块石,粒径一般为5～10cm,最大50cm,结构松散.上部为含碎石粘土,碎石含量10%～15%,粒径一般为0.5～3cm,呈可塑～软塑状态.下伏元古界宽坪群片岩,为顺向坡.滑坡体与下伏基岩接触的风化带为滑面.滑坡诱发因素为强降水.致使原输气管道受损,停止运营.该滑坡已滑方量约500m3,后缘滑壁高1.1～2.0m,坡面出现多条弧形拉张裂缝及剪切裂缝,最长约80m,错坎高60～80cm,裂缝宽20～60cm,现状稳定性差.在强降雨及人工扰动等因素作用下可能发生滑动,威胁下部312国道、车辆行人的安全,危害较严重,危险性大. H2滑坡,该滑坡位于麻街岭镇郭家堂村312国道南侧,坐标：N：X等于3756500、Y等于37393980.滑坡所处微地貌为缓坡,上部坡度约25°,下部约20°,坡面开挖耕种,前缘因修建312国道人工开挖形成高陡边坡,植被覆盖差.滑坡在平面上呈舌形,高程802～1050m,长500m,宽150～250m,厚2～5m,体积约35×104m3,属中型堆积层滑坡,滑向15°.滑坡体组成物质为粘土.下伏元古界宽坪群石英岩.滑动面为碎石土与下伏基岩接触面.修路切坡,在降水因素影响下局部变形,产生多个次级滑体,出现错坎及拉张裂缝,现状稳定性差,可能发生再次滑动,威胁312国道车辆行人的安全,危害较严重,危险性中等.

H3滑坡,该滑坡位于麻街岭镇郭家堂村312国道南侧,坐标：X等于3756570、Y等于37394360.滑坡所处微地貌为陡坡,坡度约40°,坡面植被以草地为主,覆盖差.滑坡在平面上呈半圆形,高程805～920m之间,长200m,宽120m,厚1～3m,体积约4.8×104m3,属小型堆积层滑坡,总体滑向335°.滑坡体组成物质为碎石土,土石比约2：8,碎石粒径一般为2～10cm,最大20cm,结构松散.下伏元古界宽坪群石英岩.滑面为滑坡体与下伏基岩接触面.滑坡体前缘紧邻沟道,野外调查发现滑坡体中下部有新近滑塌迹象.该滑坡现状稳定性较差,在强降水作用下可能发生滑动,无威胁对象,危害较轻,危险性小.

2.2 崩塌

该区段共发现崩塌灾害点2处,多发育于坡度大于60°的破碎边坡地带（人工高边坡附近）,节理、裂隙发育,规模为小型,分述如下：B1崩塌：该崩塌位于312国道南侧人工边坡体,坐标：X等于3757040、Y等于37393780.崩塌体所处地貌单元为低中山,位于斜坡下部,高程介于797～817m,宽80m,高20m,厚3～4m,体积0.56×104m3,属小型岩质崩塌,崩向16°.崩塌体局部已发生崩塌,崩落石块规模为5×4×3m3.崩塌体组成物质为元古界宽坪群石英岩,节理裂隙较发育,中等风化,产状16°∠46°.因修路爆破取石,斩坡,坡体较陡,坡面下部基岩裸露,植被破坏.该崩塌体现状稳定性较差,主要威胁下部312国道及过往行人安全,危害程度中等,危险性中等.B2崩塌：该崩塌位于312国道石咀庙桥南侧沟道西侧坡体,坐标：X等于3756940、Y等于37393970.崩塌体所处地貌单元为低中山,高程介于805～835m,宽120m,高10～30m,厚2～3m,体积0.6×104m3,属小型岩质崩塌,崩向108°.崩塌体局部已发生崩塌,崩落方量约15m3.崩塌体组成物质为元古界宽坪群石英岩,节理裂隙较发育,中等风化,产状30°∠36°.坡体陡峭,坡面基岩裸露,植被差.该崩塌体现状稳定性较差,无威胁对象,危害程度轻,危险性小.

综上,管线沿线主要地质灾害为滑坡、崩塌.滑坡地质灾害点共3处,均为残坡积滑坡,其中2处为小型滑坡,1处为中型滑坡,现状稳定性差2处,较差1处,危险性大1处（H1）,危险性中等1处（H2）,危险性小1处（H3）；崩塌灾害点2处,现状稳定性均较差,危险性中等1处,危险性小1处.

3.应急处置方案

根据野外现场调查结果,地质灾害发育现状,结合设计院管线敷设有关规程,针对天然气输气管道K1403～K1414桩段特提出如下三套应急处置方案.

方案一,管道沿河滩地敷设,于土坡前东沟村小桥涵洞处穿越312国道,接着沿国道右侧敷设至山前沿目前山体较为稳定的地段上山,于原K90+100桩处和现有管道碰头.改线起点为东沟村北侧土坡前管道,改线终点为原K90+100里程后出,推荐方案一管道长度约634m.管线末段通过该滑坡体中后部,原管线K1403～K1414桩段通过H1滑坡体.由于该滑坡后缘裂缝发育,稳定性差,该方案必须对滑坡进行有效地工程治理后,才能保证输气管线运营安全,治理滑坡H1需要采取削方卸载,坡脚支护等,费用相对较高,而且需要林地征用等手续,工程期限较长.

方案二,管道沿河滩地敷设,穿过土坡后继续沿312国道和丹江河漫滩地敷设,于前侧615m处经312国道小拱桥涵洞底穿越国道,爬山敷设与现有管道碰头.改线起点为施工改线顶管穿越312国道左侧前,改线终点为原FS532桩,推荐方案二管道长度约为1170m.线路西距H1约300m,不受其影响.该方案沿线基岩裸露,无滑坡,岩质崩塌规模小,工程治理费用低,但管线敷设过程中施工难度相对较大.

方案三,方案三沿用方案二思路,管道在穿过土坡后继续沿312国道和丹江河漫滩地敷设,于前侧郭家堂村前顶管穿越312国道,爬山敷设与现有管道1414桩碰头.改线起点为施工改线顶管穿越312国道前,改线终点为原设计FS534桩,管道长度约为2640m.线路西距H1滑坡约700m,但受H2、H3滑坡影响,且线路长度大,费用相对较高,但施工方便.

经现场调查结合三方案对比,改线方案二安全性高,合理,经济可行.推荐应急处置方案二为首选方案.

管道沿河滩地敷设,以原1403桩为起点,沿丹江河漫滩地敷设,于前侧615m处经312国道石咀庙桥底涵洞处穿越国道,爬山敷设与现有原管道,管道长度约为0.95km.

该方案经过严格的勘察设计,采取可行的建设方案及必要的工程措施治理后,建设场地基本适宜工程建设.

4.地质灾害防治措施建议

处置方案二管线除通过B2崩塌隐患区外,其余地质灾害点对拟改管线影响不大.B2为岩质崩塌,基岩节理裂隙较发育,局部小规模崩落,存在少量危岩体,建议改线施工前对上部松动岩体进行清除,即可保证管道运营安全.