郭屯至獲嘉輸水管線工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分析與防治

□宋義東（河南省水利勘測(cè)有限公司）

□李貞亮（河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊(duì)）

郭屯～獲嘉輸水管線工程為河南省南水北調(diào)受水區(qū)供水配套工程的一部分，是南水北調(diào)郭屯分水口門向獲嘉縣城輸水的一條管線。工程始于輝縣市王敬屯鄉(xiāng)郭屯村南，終于獲嘉縣西部規(guī)劃水廠，沿途穿越衛(wèi)河、輝吳鐵路及縣級(jí)公路等。管線全長20.28km，比降0.21‰～4.57‰，輸水管線工程均為挖方，埋管后回填，管材一般采用玻璃鋼、PCP管、PCCP管、鋼管，管道直徑1.0～1.2m?；坶_挖深度2.0～6.0m，該工程屬較重要建設(shè)項(xiàng)目。

1.地質(zhì)環(huán)境概況

工程場(chǎng)區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，夏秋炎熱多雨，冬春干旱少雨，年平均氣溫14.0～14.4℃，降水量多年平均561.7～619.7mm，無霜期 209～223d。

場(chǎng)區(qū)位于太行山東南麓山前沖洪積傾斜平原向沖洪積平原過渡帶上，地勢(shì)西北高東南低。樁號(hào)0+000～2+500段位于太行山山前洪積扇前緣，地形起伏較大，地面高程106.3～95.0m；樁號(hào)2+500～20+282段位于沖洪積平原上，地形相對(duì)較平坦，地面高程78.0～95.0m。該管線在樁號(hào)16+800附近穿越衛(wèi)河，該河流為平原型河流，河谷形狀多呈不規(guī)則的“U”型，深約6m，寬約24m，水深1.5m。

工程場(chǎng)區(qū)上覆第四系全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)沖洪積物，下伏上第三系軟質(zhì)巖。根據(jù)“中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖”，該管線地震動(dòng)峰值加速度為0.15～0.20g，相當(dāng)于地震基本烈度為VII～Ⅷ度區(qū)。

2.地質(zhì)災(zāi)害類型及特征

工程場(chǎng)區(qū)地貌類型為山前沖洪積傾斜平原、黃（衛(wèi)）河沖洪積平原?，F(xiàn)狀條件下未發(fā)現(xiàn)滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。通過對(duì)場(chǎng)區(qū)地質(zhì)環(huán)境背景條件的分析，結(jié)合人類工程活動(dòng)的影響程度和地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查成果，場(chǎng)區(qū)現(xiàn)狀條件下發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害種類有崩塌、地面塌陷和地裂縫等。

2.1 崩塌

場(chǎng)區(qū)崩塌1處，位于郭屯管線分水口門南450m，由于群眾取土，形成2～3m陡坎，邊坡由第四系黃土狀土組成，易形成崩塌，但是規(guī)模較小，目前仍不穩(wěn)定，距管線250m左右，對(duì)管線影響小。

2.2 地面塌陷

管線樁號(hào)0+000～2+000段位于煤礦區(qū)附近，南宿村西南由于焦煤集團(tuán)張屯煤礦的開采已經(jīng)出現(xiàn)地面塌陷，開采邊界距離管線最近距離約85m，對(duì)管線影響大。

2.3 地裂縫

管線樁號(hào)0+000～2+000段位于煤礦區(qū)附近，焦煤集團(tuán)張屯煤礦開采邊界距離管線最近距離約85m。根據(jù)當(dāng)?shù)厝罕姺从澈蛯?shí)地調(diào)查，距離管線40～500m范圍內(nèi)有地裂縫出現(xiàn)，地裂縫一般近東西向，寬度0.1～0.5m，長度2～30m，局部由于灌溉形成圓形或橢圓形洞，對(duì)管線影響較大。

3.地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀

崩塌：現(xiàn)狀條件下，管線樁號(hào)0+500處，有1處小規(guī)模崩塌，體積約2.5m3，主要危害耕地、公路，對(duì)管線工程影響較小，現(xiàn)狀評(píng)估危險(xiǎn)性小。

地面塌陷：管線樁號(hào)0+000～2+000段由于焦煤集團(tuán)張屯煤礦的開采已經(jīng)出現(xiàn)地面塌陷，對(duì)管線影響大，現(xiàn)狀評(píng)估危險(xiǎn)性大。

地裂縫：管線樁號(hào)0+000～2+000段位于煤礦區(qū)，管線以南已經(jīng)產(chǎn)生多處地裂縫，寬度0.1～0.5m，長度2～30m，危害群眾的生命安全，對(duì)管線工程影響大，現(xiàn)狀評(píng)估危險(xiǎn)性大。

4.地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

4.1 崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

管線工程一般開挖深度為2～6m，邊坡一般為臨時(shí)的低邊坡，邊坡大部分為土質(zhì)邊坡，降水、氣候變化季節(jié)施工開挖的過程中引發(fā)邊坡小規(guī)模崩塌地質(zhì)災(zāi)害的可能性，威脅施工現(xiàn)場(chǎng)及附近人員的安全。其中穿越衛(wèi)河段開挖深度較大，發(fā)生崩塌的可能性較大，危險(xiǎn)性中等，其它地段發(fā)生崩塌可能性小，危險(xiǎn)性小。

4.2 地面不均勻沉陷地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

管線工程均為挖方，開挖深度2～6m，埋管后回填，覆土厚度一般<5.0m，填土的密實(shí)度和不均勻性，在工程建成后，運(yùn)行期間由于填土進(jìn)一步壓實(shí)，有引發(fā)地面不均勻沉陷的可能，其危險(xiǎn)性小。

4.3 地面塌陷和地裂縫地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

管線樁號(hào)0+000～2+000段處于煤礦礦區(qū)，張屯煤礦開采范圍邊界距管線最近距離約85m；管線以南部分已形成了采空塌陷區(qū)和地裂縫。從現(xiàn)狀來看，隨著張屯煤礦的不斷開采，該段工程建設(shè)將遭受地面塌陷和地裂縫地質(zhì)災(zāi)害，危險(xiǎn)性大。

4.4 黃土狀土濕陷地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

管線0+000～1+600有黃土狀土分布，巖性主要為黃土狀粉質(zhì)壤土，具大針孔、豎向節(jié)理。黃土狀土的濕陷最大深度為3.0m，一般具輕微～中等濕陷性，局部為強(qiáng)烈濕陷。依據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》，通過計(jì)算均為非自重濕陷性場(chǎng)地、濕陷等級(jí)為Ⅰ級(jí)（輕微）濕陷場(chǎng)地。

黃土狀土干時(shí)強(qiáng)度較高，加荷、遇水易產(chǎn)生濕陷變形，迅速降低強(qiáng)度，在陡坡處易產(chǎn)生塌滑現(xiàn)象，危險(xiǎn)性小。

5.地質(zhì)災(zāi)害防治措施

地質(zhì)災(zāi)害的防治原則“以防為主，避讓與治理相結(jié)合”，以達(dá)到保護(hù)地質(zhì)環(huán)境，避免和減少災(zāi)害所造成的損失。根據(jù)工程沿線地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災(zāi)害種類及危險(xiǎn)性提出相應(yīng)的防治措施。

地質(zhì)災(zāi)害的防治主要有3個(gè)方面，一是阻止地質(zhì)災(zāi)害作用與受害對(duì)象相遇，即避繞；二是致災(zāi)地質(zhì)作用的防治；三是要減少誘發(fā)和產(chǎn)生新的地質(zhì)災(zāi)害。評(píng)估區(qū)存在和可能引發(fā)的致災(zāi)地質(zhì)作用主要有崩塌、地面不均勻沉陷、黃土狀土濕陷、地面塌陷和地裂縫災(zāi)害等。對(duì)于不同的地質(zhì)災(zāi)害隱患可采用不同的措施加以防治。

5.1 工程措施

5.1.1 崩塌的防治措施

崩塌的防治主要采取工程措施：施工中做好支護(hù)，尤其大型河岸、陡坎，做好地表水導(dǎo)流，防止雨水沖刷岸坡；做好支擋工程，增加斜坡的重力平衡條件，使斜坡恢復(fù)穩(wěn)定，禁止挖沙取土，保護(hù)坡腳。對(duì)于大型開挖工程，如蓄水池，若開挖面在地下水以下或地下水附近，應(yīng)做好降水工作。另外，管線施工中應(yīng)合理選擇工期，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，快挖快填，并做好坡面保護(hù)工作。

5.1.2 地面不均勻沉陷的防治措施

地面不均勻沉陷的發(fā)生與填土的密實(shí)度和不均勻性有關(guān)，工程建設(shè)過程中，填方材料應(yīng)進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，分層碾壓夯實(shí)應(yīng)嚴(yán)格按相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行操作和施工。

5.1.3 黃土狀土濕陷災(zāi)害防治措施

管線黃土狀土分布區(qū)，管線基礎(chǔ)必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)夯處理，并采取必要的防水措施。

5.1.4 煤礦采空地面塌陷、地裂縫災(zāi)害防治措施

建議工程盡可能采取避讓措施；或預(yù)留足夠的保護(hù)煤柱，選用合適的管材。

5.2 合理規(guī)范工程活動(dòng)，杜絕或減輕誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的人為因素

工程設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)注意加強(qiáng)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)，減少人為影響，避免因開挖切坡，路堤填筑、棄渣堆放等引發(fā)崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。對(duì)于工程活動(dòng)中形成的邊坡采取合理的排水、支擋、護(hù)坡等措施，使工程建設(shè)與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)同步進(jìn)行。為防止工程建設(shè)棄土、棄渣堆放過程中出現(xiàn)新的地質(zhì)災(zāi)害隱患，棄渣堆放場(chǎng)應(yīng)選擇在地勢(shì)較緩的地帶，嚴(yán)禁在開挖邊坡坡頂就近堆放，易受地表水沖刷的溝谷、溝口地帶不得堆放。

5.3 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警措施

工程建設(shè)過程中，尤其是雨季施工期，要加強(qiáng)對(duì)邊坡比較高的地段、穿越河流段等潛在崩塌、不穩(wěn)定斜坡段的監(jiān)測(cè)，對(duì)施工人員做好地質(zhì)災(zāi)害防治和安全知識(shí)的普及教育，并制定防治方案，確保施工安全。