川气东送管道工程沿线地质灾害及防治对策分析

方 浩

（中国石油化工股份有限公司天然气分公司，北京 100120）

川气东送管道工程是国家级重大天然气管道工程，该工程西起四川宣汉普光，终于上海金山区朱泾镇（图1），管道工程全长2220km，管道工程穿越河流几十次、各类公路上百次［1-2］。沿线地形地貌多样、地质构造复杂、岩性岩相变化大、人类工程活动强烈，导致地质灾害发育，因此，正确认识管线沿线地质灾害的类型、分布，针对性地制定地质灾害防治措施，对于输气管道工程的设计、施工及安全运营具有重要意义。笔者以川气东送管道工程沿线的地质灾害为研究对象，划分了地质灾害的类型，分析了滑坡泥石流等灾害等规模、影响范围，并针对每一类地质灾害提出了防治对策建议，为管道工程的安全运营提供了基础资料和技术支撑。

图1 川气东送管道工程线路示意图Fig.1 The map of Sichuan-to-East Gas Transmission Pipeline Project

1 地质环境背景条件

1.1 地形地貌

川气东送管道工程沿线地貌类型复杂多样，从西部的大起伏山地逐渐过渡到东部的低海拔洪湖积平原地区，沿途经过了川东岭谷、江汉平原、长江中下游平原、滨海平原区等地区，跨越了岩溶地貌、峡谷地貌、深中丘地貌、缓丘平坝地貌、堆积漫滩地貌等19个不同类型的地貌单元。地貌类型多样，有中山、低山、高丘和缓丘平坝等多种地貌类型，管线走向多与中山垂直，纵向上呈多次起伏的态势。

1.2 地层岩性

管道工程沿线地层较齐全，岩性岩相变化大。第四纪以前沉积的地层主要分布在川东、渝中、鄂西、江汉盆地西部地区、大别山区、皖南山区与浙江湖州南西部丘陵区。第四系地层中下更新统（Q1）主要分布在湖北地段，中更新统地层（Q2）主要分布在湖北地段，上更新统（Q3）地层主要分布在湖北、安徽、江苏、浙江及上海地段，全新统（Q4）堆积物在整个管道线路段广泛出露。

1.3 地质构造

管道工程穿越大地构造的扬子准地台块，自西向东经过川东弧群高陡褶皱带、秦岭褶皱带、大别山造山带、下扬子构造活动带、钱塘台褶带等多个构造单元。构造线总体走向为NE—SW向，其构造组合形态为狭长紧密背斜与宽缓向斜相间排列，向斜开阔，岩层倾角缓，形成隔挡式构造。受褶皱、断裂及岩石性质的控制，背斜山地构造裂隙较发育，规模也较大，向斜丘陵则减弱，相对风化裂隙就显得发育［3-4］。

2 地质灾害类型及分布特征

川气东送管道工程沿线复杂的地形、地形条件，导致了沿线地质灾害类型多样化，根据笔者现场实地调查发现，研究区内地质灾害类型主要有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷（岩溶地面塌陷、采空地面塌陷）、塌岸、地裂缝及不良土体变形灾害等。调查共发现地质灾害的隐患点260处，其中崩塌88处、滑坡52处、泥石流10处、地面沉降36处、潜在不稳定斜坡74处。

2.1 崩塌

崩塌在研究区属于一种突发性地质灾害，其变形破坏可分为山体开裂、危岩体、崩塌三个阶段。在中低山区，由于地势高陡，修筑道路或人工开挖形成高陡临空面，在卸荷重力作用下，山体易产生开裂，逐渐形成危岩体，最后产生突然崩塌，一旦发生往往危害性极大。

本线路经过的川东、渝中及鄂西南山区地势高、切割深、悬崖峭壁多，岩体风化卸荷后易开裂形成危岩体并发生崩塌灾害。笔者在野外调查期间仔细研究了崩塌19处，其中HB082+511右16m倒龙崩塌、HB107+234左49m吉心场崩塌、HB242+224左10m长阳堡镇崩塌三处崩塌离设计管道线路最近，威胁最大（表1）。

表1 管道工程沿线重大地质灾害隐患表Table 1 The major geological disasters along the pipeline projects

2.2 滑坡

滑坡主要发生在川东、渝中及鄂西中低山区，集中在宣汉、石柱、利川、恩施、巴东、长阳一带，土质、岩质滑坡均有发育，多集中分布于地形坡度大于25°，尤其是顺向结构边坡地段。降雨是诱发滑坡发生的主要因素，雨水入渗滑体后软化滑带，增大滑体容重，导致坡体失稳产生滑动，对管道工程安全构成威胁。本次共调查滑坡52处，其中对管道工程危险最大的滑坡为四川境内的峨城山古滑坡，该滑坡平面形态呈舌状，由崩坡积块碎石土组成，厚5～10m，下伏自流井组砂、泥岩，滑体长约300m，宽约50～100m，滑体平均厚度7m。属古滑坡，该滑坡前、后缘现状不明显，仅在滑坡体右侧见滑体中小规模次级滑塌。

2.3 不稳定斜坡

川东、渝中及鄂西山区管线附近存在有相当数量的潜在不稳定斜坡，笔者共调查74处。一类属自然斜坡，即地壳长期的抬升和地表水侵蚀下切作用下形成的天然斜坡；另一类为人工边坡，为人类工程活动开挖形成。其中自然不稳定斜坡由于自身结构的特点，当外界条件具备时，易发生变形破坏。具备易汇水的松散堆积体斜坡、松弛破碎岩体斜坡、切脚的顺层岩质斜坡常以滑坡形式产生变形破坏；具备外倾结构面的高陡斜坡、受多组裂隙切割的外倾楔形岩体悬崖陡壁则常以崩塌形式产生变形破坏。前者多在管道顺坡穿越的“V”型沟，后者多在管道跨越的“U”型谷。人工不稳定边坡主要表现为公路边坡及居民建房形成的局部切坡，土质边坡多以局部小范围的坍塌为主，岩质边坡多以零星崩塌掉块为主。在管道沿线已建和在建的交通线路上多处见有人工不稳定边坡，一般高3～20m，长10～200m不等，均存在不同程度的变形。管线工程经常从这些不稳定斜坡体上方或下方经过或横穿，施工时极易造成该边坡体失稳破坏，给自身带来损失。

2.4 泥石流

泥石流主要发育分布于川东、渝中及鄂西山区，以沟谷型稀性小型泥石流为主。区内沟谷深切、汇水条件良好、地形坡降大，为泥石流发生提供了地形条件；大量的松散堆积物及人工弃渣为泥石流发生提供了充足的物质来源；区内丰沛集中的强降雨则为泥石流提供了水动力来源。

3 地质灾害危险性评估

笔者对研究区内地质灾害危险性评估方法采用“危险性积分法”，即列出与地质灾害危险性最密切的评分项目，按100分制逐段、逐项进行考核打分，分高为危险性大，分低为危险性小［5-6］。最后根据评分结果，结合实际情况给出危险性不同级别的标准分值，并按这个标准综合评估每一地段地质灾害危险性等级（表2）。

表2 地质灾害危险性综合评估分级标准Table 2 The grading standards of the comprehensive assessment of the geological hazard

按照表2确定的综合评估原则与量化指标，对管道工程和附属站场逐段逐场进行综合评估。据管道沿线各段地质环境条件、地质灾害发育程度、施工和营运过程中可能发生的地质灾害、管道施工方法、管线附近人类工程活动、地质灾害对管道和周边的危害程度等方面的依据，将整个天然气管道工程1967.05km长管线（含支线工程）划分为162个段进行地质灾害危险性综合评估。全路段及分省段地质灾害危险性综合评估结果统计如图2、图3所示。

图2 管道工程地质灾害危险性综合评估统计图Fig.2 The comprehensive evaluatio charts of geological hazard along the pipeline

图3 管道工程地质灾害危险性评估分省统计图Fig.3 The provincial charts of geological hazard risk assessment along the pipeline

4 地质灾害防治对策

4.1 滑坡、不稳定斜坡

研究区的滑坡、不稳定斜坡主要集中在川东、渝中及鄂西中低山区的宣汉、石柱、利川、恩施、巴东、长阳一带。从地形坡度上分析滑坡和不稳定斜坡多发生在坡度大于25°的边坡，尤其是顺向结构边坡地段。调查显示，降雨是诱发此类灾害的主要因素，因此要防止雨水侵入对滑坡、不稳定斜坡的影响，同时根据滑坡、不稳定斜坡发育的位置与管道之间的距离，亦分别采取不同的防治措施。

4.1.1 管线距滑坡、不稳定斜坡距离在50m以上

管线距滑坡（不稳定斜坡）距离在50m以上，滑坡（不稳定斜坡）变形破坏不会直接影响到输气管线的正常建设和运行，因此对待这类滑坡和不稳定斜坡主要采取加强监测、及时评估的处置措施，在沿线的52处滑坡中，这类滑坡共有37个，占滑坡数量的71.2％；在沿线74处不稳定斜坡中，这类斜坡共57处，占不稳定斜坡总数的77％。

4.1.2 管道位于滑坡、不稳定斜坡影响范围内

滑坡和不稳定斜坡在管道影响范围内但滑坡失稳不直接威胁管道，但可能影响管道安全运营，此类滑坡、不稳定斜坡的防治主要是加强变形监测，适当支挡，稳定坡脚。这样的滑坡有5处，占总数的9.6％，不稳定斜坡有7处，占总数的9.5％。

4.1.3 滑坡、不稳定斜坡变形破坏直接威胁管道

管道从滑坡体（不稳定斜坡）前缘或中穿过，这种条件下有两种防治方式，一是对滑坡、不稳定斜坡进行工程治理，通过设置挡墙、坡面护坡、排水，并在管道施工时，采取一定的工程措施，如分段敷设，避免连续不间断大开挖，保证滑坡体稳定，并加强监测，确保管线运行的长治久安；二是改线处理，通过调整线路，使管线处于滑坡变形影响范围以外。这类滑坡共有11处，占总数的21.1％，其中3处通过滑坡治理后通过，另8处根据滑坡发育情况，进行了线路调整，使滑坡不直接威胁管道；不稳定斜坡有10处，占总数的13.5％，均进行了工程治理。

4.2 崩塌灾害

崩塌灾害点主要分布在川东、渝中及鄂西南山区一带的地势高陡的陡坡地段，沿线88处崩塌灾害点中笔者重点调查了其中19处，认为崩塌灾害防治主要有两种情况。

4.2.1 崩塌直接威胁管道安全

全线19处崩塌中，3处崩塌直接威胁管道工程，这类崩塌稳定性较差，上部危岩体积大，直接威胁到管道、设备和施工人员的生命财产安全，危险性极大，其防治方式一是合理避让，适当调整线路，使管道远离崩塌区，管道沿线有三个崩塌（倒龙崩塌、吉心场崩塌、长阳堡镇崩塌）采用这种方法处置；二是管道施工前采取措施，清理可能产生崩塌的危岩体，并加强工程监测，管道重庆、鄂西的7处崩塌采用了这种治理方式。

4.2.2 崩塌位于管道影响范围内

不直接威胁管道工程的崩塌体共有9处，这些地段施工前仔细调查工作场地及其周围是否有可能产生崩落、滚动的松动岩块、浮石等，少量危岩提前予以清除，并控制爆破药量，避免产生崩落；加强监测，发现问题及时处置。

4.3 泥石流

管道工程沿线泥石流主要发育川东、渝中及鄂西山区，以沟谷型稀性小型泥石流为主，共发育大型泥石流沟10条，管道经过泥石流沟时，主要通过加大埋置深度（一般进入基岩）并做适当加强防护，将剩余弃渣堆放于开阔的沟底或宽缓的洼地，并视地形情况修筑挡土墙，做好沿线地表植树造林工作，避免水土流失导致的泥石流灾害。同时在低洼地带加强防护，对潜在不稳定斜坡地段加强支挡，建议跨河处埋设河底，并加设防冲措施。

4.4 地面沉降

地面沉降主要由过量开采地下水引起，管道沿线地面沉降主要涉及江苏、浙江、上海等区段，此类灾害多表现为缓变，其防治主要是考虑不均匀沉降带来的管道变形，为此，管道设计中，采用能够承受一定变形的弯（接）头，并在管道下加厚垫层，降低不均匀沉降。地面沉降分为岩溶地面沉降和采空地面沉降两类，防治方法分述：

4.4.1 岩溶地面沉降

岩溶地面沉降主要分布在鄂西山区、鄂东平原丘岗区，主要有三个地段发生塌陷，即恩施崔坝岩溶塌陷群、建始百步梯岩溶塌陷及大冶市大箕铺镇-金湖街办岩溶塌陷区。管道经过岩溶塌陷区时，首先要加大岩土工程地质勘察力度，全面查明岩溶分布情况，在产生塌陷的地段，若塌陷坑范围不大，且周边地质条件稳定，可适当调整线路，若管道穿过塌陷区，要采用回填、坑口铺盖、采用灌浆、地基土加固等工程处理措施，或者提前架设基础梁跨越陷坑。

4.4.2 采空地面沉降

管道沿线采空区共发现有11处，主要分布在湖北段大冶大箕铺镇铜矿开采区内，细垴湾、冯家山、三角桥村、黄皮山四个采空塌陷距管线较近，塌陷呈趋强势头，严重影响管道安全，管道经过此类采空区时，通过详细勘察，对其中8个采空区进行避让，对3处无法避让的采空区，利用桩基础设支点跨越。

5 结语

川气东送管道跨越地形、地貌类型多、地质构造复杂、人类工程活动强烈，地质灾害的分布表现出一定的地域性，川东～鄂西段滑坡、崩塌、泥石流、岩溶塌陷灾害较多，采空塌陷灾害以采矿最为严重的湖北段为主，地面沉降则主要在长江中下游地区，设计和施工过程中，本着管道工程安全的原则，以上述地质灾害防治措施为基础，并考虑具体的地质、地形、构造特点，确定每一处灾害的防治措施，保证川气东送管道工程的设计、施工及运行的地质环境安全，本文的地质灾害防治措施对长输管道地质灾害的防治具有一定的代表性和示范意义。

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