长输管道工程地质灾害危险性评估方法探讨

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摘要：本文以西气东输三线（闽粤支干线）天然气管道工程（广东段）[以下简称“闽粤支干线”]地质灾害危险性评估工作为实例，在充分了解工程概况、工程区域地质环境条件的基础上，结合长输管道的工程特征，开展地质灾害现状、预测评估和综合评估，探讨长输管道工程地质灾害危险性评估的技术方法。

关键词：长输管道工程、地质环境条件、地质灾害、危险性评估

中图分类号：F407文献标识码： A

引言

长输管道工程地质灾害危险性评估工作的特点是线路长，跨越的地貌单元多，地质环境条件复杂等。以“闽粤支干线天然气管道工程地质灾害危险性评估工作”为例，根据《地质灾害防治条例》及国土资发[2004]69 号文件等法规要求，对长输管道工程地质灾害危险性评估方法进行探讨。

1、工程概况及评估范围

闽粤支干线属于西三线工程九条支线之一，线路总体走向呈东西向。管道起点位于闽粤两省交界的潮州市饶平县上善镇，向西南经潮州市、揭阳市后，折向西经揭西县，惠州市北，东莞市北后到达终点从化市龙潭镇。中间设置四座分输站，设计输量100×108Nm3/a，管径Ф1016mm，设计压力10MPa。管道基本埋深1.2m，石方段埋深最小可减至0.8m。

根据 “技术要求” 的规定，结合工程特点、规模及地质环境条件，以管道为中轴、两侧及两端各1km的带状区域。整个评估面积约1056km2。

2、地质环境条件

2.1气象、水文

评估区横跨广东省中东部，属亚热带地区，夏长冬暖，雨量充沛。年平均气温22℃，年日照时数1828小时。评估区内雨量分布特点是自东向西递增，属湿润地区。管道经过区域的降雨主要集中于4～9月份，多年平均降雨量以龙门县最大（2140.1mm），饶平县最小（1400mm）。

评估区所在区域的河流从西至东，主要有黄冈河、韩江、榕江、东江、增江和流溪河等，具有流量大，含沙量小，汛期长，终年不冻，水力资源丰富的特点。

2.2地形地貌

拟建管道工程沿线地形地貌条件复杂，地貌类型多样有低山、丘陵、平原和岩溶盆地、溶蚀准平原，以低山丘陵为主，其次为平原。管道所经最高点高程约650m，位于K54～K57区段的潮州市凤凰镇南岭山；最低点高程约为3m，位于K120～K140区段的榕江岸边揭阳冲积平原。

2.3地层岩性

评估区内地层岩性复杂，评估区及周边地层由老到新主要为泥盆系、石炭系、二叠系、侏罗系、白垩系、古近系、新近系和第四系；西三线广东段沿线的岩浆岩分布广泛，以侵入岩为主，其次为潜火山岩。

2.4地质构造与区域地壳稳定性

2.4.1地质构造

评估区在大地构造上属于华南褶皱系，为加里东期形成的地槽褶皱系，区内地质构造比较复杂，以断裂为主。评估区范围主要发育有四条断裂带和三条断裂，以NE向为主，其次为EW、NW向，其中河源断裂带活动性中等；莲花山断裂带和紫金-博罗断裂活动性较弱。

2.4.2地震

拟建管道工程所经区域位于我国环东南沿海地震带上。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），确定评估区的地震动峰值加速度为0.05～0.15g，地震基本烈度为Ⅵ～Ⅶ度。

2.5水文地质条件

评估区地下水分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩岩溶裂（溶）隙水等三种类型。低山、丘陵区地下水的补给主要来源于大气降水入渗；沟谷、平原区及滨海区地下水的补给来源除大气降水的入渗补给外，局部有地表水体下渗渗透补给。地下水位随地形变化，河谷平原及滨海区水位埋深较浅，地下水的稳定水位埋深多为1～3m；低山区和丘陵区地下水埋藏较深，稳定水位埋深多为4～8m。

2.6岩土类型及工程地质性质

评估区岩土体按其岩性、结构、物理力学性质分为以下四类：

松散土类（Ⅰ）：较集中于冲积平原，山前平原及丘陵次之，包括第四系全新统（Qh）、更新统（Qp），松散层是管道的主要致灾体。

碎屑岩组（Ⅱ）：包括第三纪至泥盆纪地层，分布于评估区中部大部分地区，岩性为砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩等，自上而下，岩石风化程度变弱。

碳酸盐岩岩组（Ⅲ）：主要为石炭系和泥盆系灰岩、白云岩、白云质灰岩等，岩质较坚硬，微风化岩石天然单轴饱和抗压强度值为17.1～88.1MPa，平均值为39.3MPa。零星分布于评估区西部龙门县见田村、龙华镇、石下村和增城市灌村镇一带，以覆盖型为主。

块状岩组（Ⅳ）：评估区内广泛分布，主要为侵入岩和潜火山岩，岩性为黑云母花岗岩、二长花岗岩、花岗斑岩等。块状岩区植被中等发育至发育，风化层一般较厚，易发生沿基岩面滑动的滑坡或崩塌。

2.7人类工程活动对地质环境的影响

评估区所经区域为广东省经济开放区，人类工程活动以山村民宅和交通工程建设对周边地质环境的改变最为明显，尤其是民宅和道路修建时人工开挖形成且未采取防护工程措施的高切坡在评估区内较多，部分已产生变形破坏，破坏形式以中、小型崩塌和滑坡为主。在地质环境保护较好的区域地段，则少见地质灾害发生。

3、地质灾害危险性现状评估

据收集资料及野外实地调查结果表明，评估范围内已知滑坡、崩塌、地面塌陷等地质灾害点合计29处。

3.1滑坡

评估区内共有滑坡11处，其中小型滑坡8处，中型3处，未发现大型滑坡。灾害点距离管线较远，对管道工程的影响程度小，其地质灾害危险性小。

3.2崩塌

评估区管道沿线有一定规模的崩塌15处，其规模10～1800m3不等，未见大型崩塌发生。灾害点规模以及对管线的影响程度较小，其地质灾害危险性小。

3.3地面塌陷

评估区内地面塌陷有3处，均为岩溶地面塌陷。主要分布于评估区西部龙门县永汉镇-增城市派潭镇岩溶盆地及溶蚀准平原等地下水活跃地区。其中GDT-003对管道工程的影响程度大、危险性大，GDT-001和GDT-002对管道工程的影响中等、危险性中等。

4、地质灾害危险性预测评估

4.1工程建设引发或加剧地质灾害危险性的预测

4.1.1管道开挖工程建设可能引发滑坡、崩塌地质灾害预测

随着工程建设的实施，人工开挖可能引发的地质灾害将以斜坡变形破坏为主，主要表现为引发和加剧滑坡、崩塌地质灾害。

针对层状碎屑岩区段，预测管道顺坡或横坡敷设开挖过程中引发或加剧边坡产生崩塌或滑坡的可能性，评估方法采用赤平投影分析法，结合斜坡的地质环境条件分析斜坡的稳定性，利用边坡稳定性分析结果，结合与之对应的管道之间的位置关系进行危险性评估。

针对评估区岩浆岩分布地段，边坡的稳定性主要根据边坡高度、边坡角度、岩土体性质、地貌特征、水文地质条件及人类工程活动强度等进行危险性评估。

工程沿线有2个区段边坡的岩体为块状构造，边坡稳定性差，发生崩塌、滑坡的可能性大、危险性大；有12段边坡的岩体风化强烈，节理裂隙发育，发生崩塌、滑坡的可能性较大、危险性中等；其余区段发生崩塌、滑坡地质灾害的可能性小、危险性小。

4.1.2隧道工程可能引发或加剧地质灾害预测

拟建管道工程共有2处隧道工程，分别为大窝肚顶隧道和亚婆髻隧道，总长3.7km。根据边坡岩土体及不利结构面的赤平投影关系，分别对隧道的进出口边坡稳定性进行分析，综合评定隧道进口段斜坡稳定性较差、危险性中等。隧道开挖工程弃土石渣堆放不当可能形成不稳定斜坡进而引发崩塌、滑坡或泥石流地质灾害的可能性中等、危险性中等。

4.1.3穿越工程可能引发或加剧地质灾害预测

1）河流穿越

拟建工程穿越河流、沟渠等30728m /896处，其中大、中型穿越5530m /9处。其中韩江、东江段以钻爆隧道方式穿越，穿越围岩为花岗岩及砂砾岩，穿越处断裂构造较发育，岩体较破碎、强度低。预测引发地质灾害的可能性较大、危险性中等。其余中、小型河流采用大开挖、定向钻穿越方式，由于河床与岸坡较稳定，河道宽浅，水流平缓，河水冲刷深度小，两岸均平整开阔，砂层一般较薄，易于防治，预测引发地质灾害的可能性小、危险性小。

2）道路穿越

管道沿线穿越高速公路4处、国道4处、省级公路及普通公路多处，穿越铁路2处，均采用非开挖顶管方式，根据道路所在地段地形地貌、地层岩性、地质灾害发育程度及采取的施工工艺等预测道路穿越工程可能加剧、引发、遭受地质灾害危险性小。

4.2工程建设可能遭受地质灾害危险性预测

4.2.1管道工程可能遭受滑坡、崩塌地质灾害危险性预测

1）露天矿山开采环境条件

评估区内共有11处露天开采的矿山。根据《中华人民共和国石油天然气管道保护法》第三十五条、五十八条规定结合《爆破安全规程GB6722-2003》针对露天岩土爆破最大安全允许距离。预测管道在露天矿山开采区段内的危险性中等～大。

2）自然斜坡条件

根据斜坡所处的地质环境条件采用地质分析与量化打分相结合的方法对斜坡的稳定性现状进行评估，在其基础上，结合斜坡与拟建管道工程的关系对斜坡的潜在危险性进行评估。预测K0+000～K5+600等3个区段，遭受崩塌、滑坡的地质灾害影响的可能性大、危险性大；K5+600～K8+500等19个区段，遭受崩塌、滑坡的地质灾害的影响的可能性较大、危险性中等；其余区段遭受崩塌、滑坡的可能性小、危险性小。

4.2.2管道可能遭受地面塌陷地质灾害危险性预测

1）管道工程可能遭受岩溶地面塌陷地质灾害危险性预测

根据《广东省地质灾害危险性评估实施细则》岩溶地面塌陷稳定性预测评价要素，结合评估区的岩溶发育程度，对岩溶地面塌陷的可能性进分析，预测工程施工产生的振动或引起地下水位变化时，极易引发和遭受岩溶地面塌陷的危害，预测K392+000～K398+000等4段岩溶盆地区，引发或遭受地面塌陷的可能性大、危险性大。

2）管道工程可能遭受采空地面塌陷地质灾害危险性预测

评估区内有5处地下开采矿区，分别为金属矿、煤矿。根据《中华人民共和国石油天然气管道保护法》第三十五条、五十八条，预测管道工程可能遭受矿山开采产生的地面塌陷危险性小2处、危险性中等1处、危险性大2处。

4.2.3管道工程可能遭受软土地面沉降地质灾害危险性预测

评估区内软土主要分布于韩江、东江、榕江等大、中型河流沿岸及部分水库尾部，其中以榕江流域平原区规模较大。根据评估区软土的特点，结合工程型式，采用有限数值模拟法，估算各软土路段软土地基沉降量，评估软土地基不均匀沉降的危害性和危险性。预测软土分布地段不均匀沉降量相对较小、危险性小。

4.2.4管道工程可能遭受泥石流地质灾害危险性预测

评估区内未发现泥石流地质灾害，在此主要是对沟谷泥石流的易发性进行分析。据泥石流的形成条件，结合1:5万地形图、1:20万地质图等资料及野外调查，沿线区域范围内已发生的滑坡、崩塌等地质灾害分布规律和发育特征，综合分析拟建管道工程沿线两侧的主要溪河沟谷产生泥石流的可能性。预测发生泥石流的可能小，工程遭受泥石流地质灾害的可能性小、危险性小。

4.2.5管道工程可能遭受活动性断裂地质灾害危险性预测

评估区内有三条活动性断裂分布，断裂与管道呈较大角度的接触，因软弱带蠕动潜在引发管道变形，对管道安全带来隐患，但因以上断裂活动性较弱，采取合理的选材和施工，可以有效的降低活动性断裂对管道工程的影响。预测评估区内活动性断裂对管道工程影响程度较小、危险性小。

4.2.6输气场站可能遭受地质灾害危险性预测

管道沿线共设置输气站场4座，阀室22座。其中21#、23#阀室遭受岩溶地面塌陷地质灾害的可能性大、危险性大；13#阀室遭受滑坡、崩塌的可能性大、危险性大；6#、11#阀室遭受滑坡、崩塌地质灾害的可能性较大、危险性中等；其余输气站、阀室遭受地质灾害的可能性小、危险性小。

5、地质灾害危险性综合分区评估及防治措施

5.1地质灾害危险性综合评估

5.1.1评估方法

评估办法采用“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，按百分制逐段、逐项进行考核打分，分高为危险性大，分低为危险性小。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。

5.1.2评估结果

按照确定的综合评估原则与量化指标，将闽粤支干线526km管道划分为58个区段进行地质灾害危险性综合评估。

1）地质灾害危险性大区（Ⅰ）

K0+000～K5+600等共16段为地质灾害危险性大区。大区线路全长94.8km，占评估管道全长的18.02%。管道工程建设可能引发、加剧或遭受地面塌陷、崩塌、滑坡等地质灾害的可能性大，危险性大，应开展专项勘察，并采取相应防治措施。

2）地质灾害危险性中等区（Ⅱ）

K5+600～K8+500等共19段为地质灾害危险性中等区。中等区全长116.15km，占评估管道全长的22.08%。为崩塌、滑坡灾害中发育区段，灾害点距离管道线路均较远，总体孕灾因素中等，有可能遭受崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，危险性中等，应引起重视。

3）地质灾害危险性小区（Ⅲ）

其余23段是地质灾害危险性小区，共315.05km，占评估管道全长的59.9%。危险性小区无明显的现状地质灾害，预测发生地质灾害的可能性小，危险性小，但不排除小范围、小规模的灾害仍然存在，管道通过时也要引起注意。

4）站场工程建设地质灾害危险性综合评估

四个分输站场区条件较好，周边未发现地质灾害发生，综合评估拟建的四个场站遭受地质灾害的可能性小、危险性小。

5.1.3适宜性综合评定

根据以上评述结果，综合评定拟建管道工程用地适宜性级别为基本适宜。

5.2防治措施

1）项目建设前需对工程场地作详细的岩土工程勘察，特别是重要工程、不良工程地质条件段，为设计提供详细的工程地质资料。

2）在穿越地质灾害较为集中段和灾害体时，应进行线路调整，避免大的灾害对线路产生影响。

3）在管道定线前，应对地下矿区分布情况进行详细调查，管道要尽可能绕避地下采空区，或采取对应措施对管道加以保护。

4）针对输气场站等重要工程，应进行专项地质灾害危险性评估工作。

5）管道工程建设应尽量选择在旱季进行，认真做好水土保持工作，同时加强施工过程中的监测，预警等工作。

6）管道工程建设中应严格执行地质灾害防治工作“三同时”制度。

6、结束语

1）长输管道工程一般具备线路长，跨越地貌单元多元化，地质环境条件复杂的特征，全面收集和分析地质环境条件资料至关重要。

2）根据管道沿线地质灾害易发程度，有针对性的查明沿线地质灾害和不良地质环境条件分布、规模、特征，对其危险性和对工程危害范围及程度定性的作出现状评估。

3）根据沿线的地质环境条件，结合管道工程的施工特点，对工程建设中和运营后可能引发或加剧地质灾害和遭受地质灾害的可能性、危险性进行定量、半定量的预测评估。

4）根据地质灾害的现状评估和预测评估结果，采用“危险性积分法”对拟建管道工程的适宜性作出综合评估，有针对性的提出防治措施和建议。

5）地质灾害危险性评估工作一般在可行性研究阶段进行，受工程研究阶段和现场实际勘查工作量的限制，评估成果不能满足工程施工设计要求。后续工程勘察和设计、施工、监测等工作对地质灾害防治中具有重要作用。

参考文献

［1］中华人民共和国石油天然气管道保护法，2010.6.25

［2］地质灾害防治条例释义编委会．地质灾害防治条例释义[M]．北京：中国大地出版社，2004．

［3］国土资源部关于加强地质灾害危险性评估工作的通知(国土资发[2004]69 号文件) ．2004-03-2．

［4］广东省地质灾害危险性评估实施细则（试行）．

［5］GB18306-2001 中国地震动参数区划图．中国标准出版社，2001．