摘 要： 西氣東輸是國家實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略的重點(diǎn)工程， 它的建設(shè)及投產(chǎn)運(yùn)行， 對于加快西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、 促進(jìn)東部地區(qū)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整及拉動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)增長等方面都具有重要意義。 但由于西氣東輸工程途徑的黃土高原地區(qū)， 其生態(tài)及地質(zhì)環(huán)境十分脆弱， 再加之黃土本身具有特殊的工程地質(zhì)特性， 因而是一個(gè)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)， 亦給管線的日常維護(hù)和運(yùn)營安全帶來較大的危害。 本文研究了西氣東輸二線管道途徑黃土高原的地質(zhì)環(huán)境與災(zāi)害分布特征， 分析了管道沿線的地質(zhì)環(huán)境與災(zāi)害分布類型， 基于不同的地質(zhì)災(zāi)害類型提出合理的工程防治方案。 文中還以實(shí)際工程案例說明了工程防治措施的具體應(yīng)用， 可為運(yùn)營管理部門進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害治理提供參考。

關(guān)鍵詞： 西氣東輸工程 黃土 地質(zhì)災(zāi)害 防治措施。

一、概述

西氣東輸是國家實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略的重點(diǎn)工程， 它的建設(shè)及投產(chǎn)運(yùn)行， 對于加快西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、 促進(jìn)東部地區(qū)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整及拉動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)增長等方面都具有重要意義。 西氣東輸二線工程西起新疆霍爾果斯口岸， 南至廣州， 途經(jīng)新疆、 甘肅、 寧夏、 陜西、 河南、 湖北、 江西、 湖南、 廣東、 廣西等10個(gè)省區(qū)市， 干線全長4895km， 加上若干條支線， 管道總長度（主干線和八條支干線） 超過9102km。

西氣東輸工程線路途經(jīng)甘肅、 寧夏、 陜西、 河南等省區(qū)時(shí)， 主要穿越黃土高原地區(qū)，通過黃土塬、 梁、 峁及河谷、 沖溝、 溝豁等多種地貌類型， 沿線環(huán)境地質(zhì)條件復(fù)雜多樣， 地質(zhì)災(zāi)害十分發(fā)育。 災(zāi)害的孕育和發(fā)展已嚴(yán)重威脅運(yùn)營管道的運(yùn)行安全， 造成管線維護(hù)需投入很大的成本。

本文研究了西氣東輸二線管道途徑黃土高原的地質(zhì)環(huán)境與災(zāi)害分布特征， 分析了管道沿線的地質(zhì)環(huán)境與災(zāi)害分布類型， 基于不同的地質(zhì)災(zāi)害類型提出合理的工程防治方案。 文中還以典型實(shí)例說明工程防治措施的具體應(yīng)用， 可為運(yùn)營管理部門進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害治理提供參考。

二、地質(zhì)災(zāi)害的的分布類型與危害

西氣東輸管道途徑的黃土高原地貌單元， 其范圍西起日月山， 東至太行山， 南靠秦嶺， 北抵陰山， 涉及青海、 甘肅、 寧夏、 內(nèi)蒙古、 陜西、 山西、 河南七省（區(qū)） 46 個(gè)地（盟、 州、 市）， 282個(gè)縣（旗、 市、 區(qū)）。 全區(qū)總面積約635000km2；其中水土流失面積約454000 km2， 年均輸入黃河泥沙16 億噸， 是我國乃至世界上水土流失最嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境最脆弱的地區(qū)。 黃土高原是世界最大的黃土堆積區(qū)， 平均海拔1000～1500m， 除少數(shù)石質(zhì)山地外， 高原上覆蓋著深厚的黃土層， 黃土厚度在50～80m之間。 最厚達(dá)150～180m。

由于該地域的氣候?yàn)楦珊怠?半干旱類型， 植被稀疏， 水土流失嚴(yán)重。 由于缺乏植被保護(hù)， 每年的降雨集中在七、 八、 九月間， 且多有暴雨、強(qiáng)降雨發(fā)生。 在長期的降雨及地表流水侵蝕作用下， 黃土地區(qū)的地表被切割得支離破碎， 形成溝壑交錯(cuò)其間的塬、 墚、 峁的典型地貌特征。

根據(jù)西氣東輸管道鋪設(shè)的地形、 地貌形態(tài)的不同， 可將地質(zhì)災(zāi)害的類型主要分為斜坡地質(zhì)災(zāi)害、 河溝水毀災(zāi)害及人為活動(dòng)影響等三類。

1.1 斜坡地質(zhì)災(zāi)害

西氣東輸管道在穿越黃土塬、 梁等地帶過程中， 不可避免地要翻臺塬、 梁脊而下溝豁， 由此帶來了斜坡地帶土體不穩(wěn)定而產(chǎn)生的特殊地質(zhì)災(zāi)害類型， 諸如坡面溜坍或泥流、 崩塌、 坍滑、 滑坡等多種斜坡變形失穩(wěn)類型。

（1） 坡面溜坍

這類災(zāi)害類型屬于自然斜坡及人工邊坡的表層土體變形， 其變形深度僅限于坡面表層1～2m范圍內(nèi)， 表層土體的變形體積較小， 土體表層結(jié)構(gòu)松散， 在重力作用下， 形成碎屑流或表層溜坍。 這種溜坍若任其發(fā)展， 久而久之也會(huì)造成管道覆蓋層變薄， 甚至進(jìn)而發(fā)展成為小范圍的土體坍塌。 圖1為西氣東輸管道從山梁下伸到?jīng)_溝， 管道埋深2m，上覆回填土， 由于坡面未作防護(hù)及護(hù)坡處理， 表層土呈松散狀， 不時(shí)出現(xiàn)溜坍， 遇雨季降雨、 地表水下滲并形成坡面土層的泥流現(xiàn)象， 泥流體積較大時(shí)， 可越過擋墻或擊垮墻體。

（2） 崩塌

黃土組成陡立邊坡（坡角＞45°） ， 在重力及外力（如暴雨、 地震、 振動(dòng)等） 作用下， 發(fā)生突然地土體崩落， 崩塌過程中土體發(fā)生傾倒、 翻滾、 跳躍、 相互碰撞， 最后崩塌的土體結(jié)構(gòu)遭到破壞并散落堆積于坡腳。 圖2、 圖3為西氣東輸二線管道DA115轉(zhuǎn)角樁附近的邊坡崩塌， 管道自照片右上角穿越S306公路后， 自坡頂轉(zhuǎn)角并平行與公路敷設(shè)。 管道距離陡崖僅4m， 陡崖高達(dá)20余m， 由老黃土組成，垂直節(jié)理發(fā)育且處于不穩(wěn)定狀態(tài)， 陡坎下方為農(nóng)居房屋， 由于降雨及公路路面匯水下滲， 邊坡發(fā)生崩塌情況， 已危及到房舍并對管道安全產(chǎn)生威脅。

（3） 邊坡坍滑

土體所在的斜坡坡率過陡， 當(dāng)其超過土體自身強(qiáng)度所能保持的穩(wěn)定坡率時(shí)， 即發(fā)生土體的逐層滑坍變形， 其發(fā)生原因主要是降雨及滲水軟化土層并降低土強(qiáng)度所致， 或因人工邊坡坡率過陡且坡腳無支擋工程也會(huì)引起邊坡坍滑情況發(fā)生。

圖4為西氣東輸管道3232km+700m里程處的邊坡坍滑體， 管道沿60～70m高的山坡鋪設(shè)， 埋深2.4m， 回填土為當(dāng)?shù)氐狞S土狀土， 土質(zhì)松散，雨水浸泡后產(chǎn)生坍滑， 將坡腳擋墻擠毀并越頂堆積于前緣， 致使管道外露并形成危害。

（4） 滑坡

黃土主要分布于我國西北地區(qū)及黃河中游一帶， 由于黃土本身的特殊性質(zhì)， 使其黃土臺塬、梁脊、 沖溝岸坡及腰峴等地段發(fā)生滑坡的情況屢屢見之， 而且尤以晚更新世（Q3） 馬蘭黃土或全新世（Q4） 新黃土及黃土狀土組成的地層中產(chǎn)生滑坡者居多。 早更新世（Q1） 和中更新世（Q2）的老黃土則因土的結(jié)構(gòu)致密， 穩(wěn)定性較好， 一般發(fā)生滑坡者較少。

滑坡是黃土高原地區(qū)最嚴(yán)重的災(zāi)害性地貌，被當(dāng)?shù)卮迕穹Q之為“地滑”、 “地移”、 “走山”等。 在黃土溝緣或腰峴等地帶， 經(jīng)常可看到黃土地層整體地滑落到溝底的滑坡現(xiàn)象。圖5為寶雞市麟游縣崔木鎮(zhèn)虎狼三灣附近管道穿越公路交匯處因降雨而引發(fā)的滑坡。 該地段管道轉(zhuǎn)角樁編號為DA159， 管道斜向穿越S306省道， 埋深2m左右。 由于連日雨水及地表匯水下滲作用，導(dǎo)致公路右側(cè)所建的保護(hù)管道的漿砌石擋墻已整體下沉及開裂， 失去了保護(hù)管道所在臺坎穩(wěn)定的功能。 另外， 管道穿越處的公路路基坍塌， 路面懸空， 管道有露管和懸空的風(fēng)險(xiǎn)。 該滑坡體位于沖溝的溝垴地帶， 滑體物質(zhì)有第四系松散黃土狀土組成， 土質(zhì)結(jié)構(gòu)松散， 易于受雨水及地表匯水滲透而形成飽和土體， 滑坡主要呈現(xiàn)后緣下挫， 滑體沿沖溝下滑， 滑動(dòng)距離約60m， 方量約為5000m3。

2. 河溝水毀沖蝕

西氣東輸管道在多處河道、 沖溝中以埋入方式通過， 洪水沖毀保護(hù)管道的建筑物的情況每年都有發(fā)生。 圖6為管線在溢流壩體上游穿越通山溝河， 管道埋入河道2～3m， 河道寬80～90 m， 管線下游設(shè)置兩道溢流壩。 目前第二級溢流壩由于水毀已形成較大面積的塌陷， 壩體嚴(yán)重受損， 壩前鉛絲石籠已毀壞， 失去對洪水的消能作用。 若不采取修復(fù)加固工程， 則對壩體上游的管線安全產(chǎn)生危害作用。

3. 人為活動(dòng)影響

人為活動(dòng)主要是指亂采、 亂挖， 灌溉水下滲、 爆破震動(dòng)等， 對管道安全造成危害。 圖7、 圖8為采砂挖砂后形成的地下水匯聚湖塘， 岸邊距管線近10m， 采砂活動(dòng)一直在進(jìn)行， 岸邊的漸進(jìn)坍塌對管線存在隱患。

三、地質(zhì)災(zāi)害的防治方案及措施研究

1. 地質(zhì)災(zāi)害防治的目的與原則

防治地質(zhì)災(zāi)害的目的是為了有效地減少災(zāi)害對工程設(shè)施的危害， 切實(shí)起到保護(hù)工程設(shè)施， 使其發(fā)揮正常使用功能。 同時(shí)為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，必須保持與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)一致。

為了使防治工程發(fā)揮應(yīng)有的作用， 同時(shí)在工程投資方面做到經(jīng)濟(jì)合理， 這就需要在制定工程防治方案之前， 必須考慮到實(shí)施防治工程的一些基本原則。

（1） 根據(jù)保護(hù)對象的重要程度， 確定防治工程的穩(wěn)定性要求。

（2） 由崩塌、 坍滑、 滑坡、 不穩(wěn)定斜坡等不同災(zāi)害類型的成因機(jī)制確定防治途徑， 對地質(zhì)災(zāi)害準(zhǔn)確勘察定性是制定防治方案的基礎(chǔ)。

（3） 根據(jù)災(zāi)害的破壞形式、 規(guī)模， 確定防治工程的方案及工程量。

（4） 做到對災(zāi)害“一次根治， 不留后患”是最適宜的， 但對于災(zāi)害規(guī)模較大， 治理費(fèi)用高， 則可分期投資治理， 先做應(yīng)急工程， 后做永久工程。

（5） 考慮各種工程防治措施對于災(zāi)害治理的適用性， 使之組合發(fā)揮綜合治理效果。

（6） 根據(jù)防治工程施工的難易程度予以制定。

2. 地質(zhì)災(zāi)害防治工程的主要工程措施

根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查設(shè)計(jì)規(guī)范以及相關(guān)的行業(yè)規(guī)范、 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及資料分析， 國內(nèi)黃土地區(qū)防治地質(zhì)災(zāi)害的主要工程措施類型有： 排（截） 水工程、 支（攔） 擋工程、 加固工程、 護(hù)坡工程、 生物防護(hù)等。

排（截） 水工程主要是排除或截?cái)鄥R入斜坡的降雨及地表水， 例如在邊坡上設(shè)置的排水溝、環(huán)狀截水溝等。 但對于地下水較發(fā)育的斜坡則需采用排水盲溝、 盲洞， 也可采取仰斜排水孔以排除及疏干地下水， 使斜坡的穩(wěn)定程度有所提高。支（攔） 擋工程包括擋土墻、 抗滑樁、 樁板墻、 鋼管樁等措施， 主要用于支擋滑坡、 坍塌等失穩(wěn)斜坡， 同時(shí)起到保護(hù)支擋工程上方或下方的工程建筑物。

加固工程主要是對不穩(wěn)定邊坡進(jìn)行加固處理， 一般采用錨桿（索） 框架梁、 錨索地梁、 預(yù)應(yīng)力錨墩加固等措施， 使得對邊坡施加正壓力而起到加固作用。

護(hù)坡工程主要包括護(hù)面墻、 骨架護(hù)坡、 拱形格構(gòu)梁、 菱形格構(gòu)梁等工程措施， 它是對坡面起到保護(hù)作用， 既可以防止邊坡表層土體風(fēng)化剝落， 又可以防止諸如溜坍、 坍滑等坡面變形情況。

生物防護(hù)是指在邊坡上采取種樹、 植草措施， 其主要作用是吸收和蒸發(fā)了土體中的水份，植物根系又對坡面土層起到一定的穩(wěn)固作用， 生物防護(hù)一般多與護(hù)坡工程結(jié)合使用。

四、防治工程案例分析

1. 西氣東輸二線DA159滑坡

該滑坡位于寶雞市麟游縣崔木鎮(zhèn)虎狼三灣，管道下穿S206省道， 因降雨而引發(fā)的滑坡， 如前所述， 滑坡后緣為管道與公路通過的部位， 整治工程方案必須首先考慮到工程建筑物的防護(hù)問題， 其次需組合其他工程措施以達(dá)到一次根治目的。

具體工程方案及措施為： ① 與公路部門溝通結(jié)合， 在公路下?lián)鯄�及管道防護(hù)擋墻毀壞處設(shè)置抗滑樁， 用以阻止滑坡后緣的繼續(xù)變形下滑， 對管道和公路這些重要工程建筑物起到支撐作用，以保證建筑物的安全。 ② 滑坡剪出口設(shè)置支擋工程， 阻擋滑坡體的下滑并穩(wěn)定斜坡。 ③ 公路匯水上側(cè)采取截排水措施， 將匯水引入溝底， ④ 修復(fù)管道防護(hù)擋墻， 以保證管道所在臺坎的穩(wěn)定并保護(hù)管線。

2. 彭陽縣紅河鄉(xiāng)韓堡村填方邊坡坍塌（樁號CF104）

西氣東輸二線管道通過20000m3的棄土填方區(qū)， 管道埋入填土內(nèi)4m并下伸到?jīng)_溝， 填土前緣設(shè)置擋墻， 如圖10所示。

由于沖溝洪水沖刷擋墻基礎(chǔ)等原因， 致使擋墻出現(xiàn)10m多長的垮塌， 相鄰的一段擋墻出現(xiàn)10～15m的開裂現(xiàn)象， 擋墻支護(hù)功能的部分失效已危及到管線的安全。

此外， 填土平臺后緣的刷方高邊坡已出現(xiàn)擠壓裂縫及局部坍塌現(xiàn)象， 原設(shè)計(jì)未設(shè)置防護(hù)工程， 對通村道路亦存在威脅。

工程處理方案及措施為： 分段設(shè)置重力式擋墻， 河溝處設(shè)置漿砌石護(hù)岸工程。 填方區(qū)后緣的邊坡坡頂采取截排水措施， 對填方平臺后緣的第一級邊坡設(shè)置護(hù)面墻及截水溝， 邊坡滑塌處設(shè)置重力式擋墻予以支護(hù)， 其余各級邊坡上進(jìn)行拱形骨架護(hù)坡及植草防護(hù)。

五、結(jié)語

黃土地區(qū)西氣東輸管道沿線的地質(zhì)災(zāi)害分布較普遍且類型多樣， 其中以斜坡地質(zhì)災(zāi)害與河溝水毀等災(zāi)害嚴(yán)重地威脅著管線的運(yùn)營安全。 為此， 必須建立一套系統(tǒng)的、 具可操作性的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)、 減災(zāi)體系及規(guī)劃， 按災(zāi)害發(fā)生的規(guī)模、 特點(diǎn)、 危害大小及輕重緩急程度， 對地質(zhì)災(zāi)害有計(jì)劃、 有步驟地實(shí)施監(jiān)測防范與工程治理，使管道沿線地質(zhì)災(zāi)害的防治工作不斷取得進(jìn)展，從而更好的保證管線工程的安全運(yùn)營。 ◢

《管道保護(hù)》2012年第 2 期（總第 3 期）