長輸管道穿越某滑坡體的成災(zāi)機(jī)理及防治探討

王 任，劉小暉，2，王 丹

（1.中石油西南管道公司蘭州輸油氣分公司，蘭州730060；2.甘肅省科學(xué)院地質(zhì)自然災(zāi)害防治研究所，蘭州730000；3.遼陽市纖城建筑安裝工程有限公司，遼陽111000）

近年來，隨著油氣管道運(yùn)營里程的增多，地質(zhì)災(zāi)害對管道安全的威脅也日益凸顯，典型的崩塌、滑坡、泥石流等災(zāi)害多次對管道正常安全運(yùn)行造成影響，尤以滑坡災(zāi)害的威脅較為突出?；伦鳛橐环N主要地質(zhì)災(zāi)害，由于其產(chǎn)生的條件、作用因素、運(yùn)動機(jī)理的多樣性、多變性和復(fù)雜性，預(yù)測的困難，治理費(fèi)用的昂貴，一直是世界各國研究的重要地質(zhì)和工程問題之一。滑坡治理工程措施較多，措施組合可變性大，每種工程措施都有其相應(yīng)的應(yīng)用條件、不宜性、適宜性和最佳配置組合。長輸管道穿越滑坡體，對滑坡體的發(fā)育和形成產(chǎn)生了獨(dú)特的影響，同時(shí)也給滑坡治理造成了較大的難度。

1 研究區(qū)滑坡概況

2013年7月下旬，受“7.22”岷縣地震及連續(xù)降雨的影響，蘭成渝輸油管道某處發(fā)生了滑坡災(zāi)害，在盤山公路外側(cè)形成了垂直管道方向的滑坡體，滑坡的總面積為2 380m2，滑動方向大致向北（圖1）。根據(jù)滑坡發(fā)育的特征，該滑坡可分為東西兩個(gè)滑坡體，本次將西側(cè)滑坡體定名為H1滑坡，東側(cè)滑坡體定名為H2滑坡，其中，H1滑坡面積為1 550m2，H2滑坡面積為 830m2，均為淺層堆積層推移式滑坡。H1滑坡具有明顯的整體變形、滑動特征和較明顯的剪出口；H2滑坡主要是滑坡體后緣的裂縫和變形跡象較為明顯，但其前部的變形跡象不明顯，且沒有發(fā)現(xiàn)剪出口。本文主要針對 H1滑坡進(jìn)行探討，H1滑坡主滑方向 N9°E，縱軸長49m，前緣寬29m，中部最寬處45m，后部寬25m，滑體厚度2～7 m，滑坡體積約0.9×104m3。

圖1 滑坡全貌

2 滑坡災(zāi)害形成因素分析

滑坡的發(fā)育分布及其危害程度與地質(zhì)環(huán)境條件、氣象水文及植被條件、人類經(jīng)濟(jì)工程活動等因素有著極為密切的關(guān)系?？傮w而言，可以分為內(nèi)部因素和外部因素兩大類，內(nèi)部因素主要包括地形地貌、地層巖性和斷裂構(gòu)造等，而外部因素主要包括降雨作用、地震作用、植被作用和人類工程活動的影響等方面。

2.1 地形條件

滑坡前緣高程2 094m，后緣高程2 114m，相對高差20m，總體地形坡度21°。地形坡度較大，為滑坡的形成提供了有利的地形條件，滑坡縱軸地表線呈折線形，后部陡，中前部較緩。

2.2 地層條件

滑坡地層主要為粉質(zhì)粘土和礫類土，滑床位于砂礫巖強(qiáng)風(fēng)化殼中。粉質(zhì)粘土和礫類土土體結(jié)構(gòu)較松散，內(nèi)聚力較低，滲透性較強(qiáng)，雨水易于下滲；砂礫巖強(qiáng)風(fēng)化層巖性較軟弱，抗剪強(qiáng)度低，易形成軟弱結(jié)構(gòu)面。上部土層和下部強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖之間的接觸帶成為相對軟弱的層面，這種地層性質(zhì)上的差異和軟弱接觸面的形成，是滑坡形成的一個(gè)內(nèi)在因素（圖2）。

圖2 H1滑坡地質(zhì)斷面圖

2.3 地質(zhì)構(gòu)造和地震

地質(zhì)構(gòu)造對滑坡形成的影響，主要表現(xiàn)為地質(zhì)構(gòu)造對滑坡區(qū)巖層性質(zhì)的影響。研究區(qū)經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動的影響，地質(zhì)構(gòu)造對巖體發(fā)生擾動，使巖體完整性遭受破壞而變得破碎，力學(xué)性能降低。地震對滑坡的影響主要表現(xiàn)為地震應(yīng)力對滑坡巖土體的擾動，研究區(qū)屬8度地震烈度帶，歷史上多發(fā)、頻發(fā)地震，本次滑坡災(zāi)害就是在岷縣“7.22”地震后發(fā)生的。地震應(yīng)力使巖土體的結(jié)構(gòu)變得松動，促進(jìn)巖土體內(nèi)部裂隙、結(jié)構(gòu)面的擴(kuò)展，破壞巖土體的結(jié)構(gòu)完整性和穩(wěn)定性。

2.4 降水條件

降水對H1滑坡的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是降水入滲增加了滑體自身的重量，使得坡面土體失穩(wěn)下滑；二是降水入滲地下后浸泡土體和巖體，造成巖、土體抗剪強(qiáng)度降低，誘發(fā)滑坡災(zāi)害發(fā)生。氣象資料顯示，研究區(qū)降雨具有降雨集中、一次降雨量較大的特點(diǎn)，而滑坡松散的地層有利于降雨入滲，使得土體被浸泡、軟化，更加劇了滑坡的發(fā)生。本次滑坡在7月下旬降雨之后形成，降雨是該滑坡形成的直接誘發(fā)因素。

2.5 地下水條件

地下水對H1滑坡的形成也具有至關(guān)重要的作用，本次勘查發(fā)現(xiàn)：滑體一帶地下水位較高，滑坡體內(nèi)地下水埋深在1.5～3m之間，滑體及周邊有大量的泉眼和地下水滲流帶出露，滑體長期處于富水甚至飽水狀態(tài)。地下水的長期浸泡、季節(jié)性凍融等作用，不但增大了滑坡自重，同時(shí)也降低了巖土體的抗剪性能，加劇了滑坡的發(fā)生。

2.6 人類工程活動

研究區(qū)的主要人類工程活動為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動和道路修建等。由于地處山區(qū)，興修梯田進(jìn)行農(nóng)耕是區(qū)內(nèi)普遍的現(xiàn)象，滑坡體在滑動之前本身就是梯田農(nóng)耕區(qū)。在平整場地修筑梯田和道路的過程中，挖填、取土等活動改變了滑坡區(qū)原始的地形，梯田帶無排水通道，不利于降水的外排，增大了降水入滲量，使巖土體含水量增加，重量增大，抗剪強(qiáng)度降低，坡體穩(wěn)定性變差。此外，滑坡后緣緊鄰盤山公路，常年有大型、重型車輛通行，長期對坡體形成動荷載擾動，對坡體穩(wěn)定性造成不利影響。

3 防治措施分析

3.1 常見滑坡防治措施

為防止滑坡威脅管道，一般采取的穩(wěn)固工程措施包括植物護(hù)坡、擋墻、抗滑樁、削坡、截排水工程等。①植物護(hù)坡包括坡面防護(hù)林、坡面種草等措施，作用是阻止地表片流對坡面的沖刷。②支擋工程主要包括擋土墻和抗滑樁，擋土墻主要用于防治滑坡體前沿的再次滑動；抗滑樁是穿過滑坡土體并將其固定在滑床的樁柱，根據(jù)滑坡體的厚度、推力、防水要求和施工條件，選用木樁、鋼樁、混凝土樁及鋼筋混凝土樁。③削坡主要用于中小規(guī)模的滑坡，以減少滑坡體的體積，降低其滑動力，當(dāng)斜坡高度較大時(shí)，削坡常分級進(jìn)行，一般呈階梯狀。④排水工程可減免地表水和地下水對坡體穩(wěn)定性的影響，排除地表水工程主要包括防滲工程（如整平夯實(shí)和鋪蓋阻水等）與排水溝工程。排除地下水工程包括滲溝、明暗溝、排水孔、排水洞及截水墻。其作用是排除和截?cái)酀B透水流。

3.2 本工程采取防治措施

3.2.1 針對本工程的特點(diǎn)，擬定兩個(gè)方案進(jìn)行比選：

方案一：抗滑樁板墻

H1滑坡治理工程主要為抗滑樁板墻。治理工程位于 H1滑坡的中上部，抗滑樁布設(shè)于管道下方5～8m，共計(jì)9根抗滑樁，其中1?！?＃樁和8?！?＃樁間距為6 m，4?！?＃樁間距為5m。

H2滑坡治理工程主要為抗滑樁。治理工程位于H2滑坡的上部與H1滑坡相鄰部位，共計(jì)布設(shè)2根抗滑樁，樁間距為6m。

方案二：抗滑擋土墻

H1滑坡治理工程主要為抗滑擋土墻。治理工程位于H1滑坡的下部靠近剪出口位置8m處，共一道抗滑擋墻，長48m，頂寬3m，墻身高6m，基礎(chǔ)3m，基礎(chǔ)底寬5.35m，

H2滑坡治理工程主要為抗滑擋土墻：治理工程位于H1滑坡的下部靠近剪出口位置10m處，共一道抗滑擋墻，長48m，頂寬3m，墻高6m，基礎(chǔ)3m，基礎(chǔ)底寬5.35m。

3.2.2 方案比選

1）技術(shù)可靠性和針對性對比。根據(jù)該滑坡的特點(diǎn)，滑坡運(yùn)動的機(jī)理和破壞模式，兩種方案都具備一定的治理目的性，方案技術(shù)性均可靠。針對管道工程，有其自身特點(diǎn)，只要達(dá)到保護(hù)管道的目的，而不需要對整個(gè)滑坡體進(jìn)行治理，方案一在管道下方5～8m，對管道安全具有直接的作用，效果比較明顯；方案二是對整個(gè)滑坡體進(jìn)行治理，對管道安全，不能直接進(jìn)行治理。方案一較方案二能更好地達(dá)到保護(hù)管道目的。

2）施工可行性。兩種方案工藝都成熟、施工要求都比較高，施工復(fù)雜程度都較低。但根據(jù)該點(diǎn)地形地貌的特點(diǎn)，施工區(qū)內(nèi)，方案一更容易進(jìn)行施工；方案二在剪出口處，破壞滑坡體穩(wěn)定性，擋土墻施工難度較大。方案一施工可行性上要優(yōu)于方案二。

3）環(huán)境保護(hù)對比。方案一占地面積小，征地少，基本無永久性占土地，對環(huán)境影響較小。方案二擋墻墻身在地面上、墻前土體均需要清理且不進(jìn)行回填，需要占用大面積的村民耕地，將會產(chǎn)生一定的開挖工作和棄土、棄渣等工作，對坡面、耕地、環(huán)境影響較大。方案一在環(huán)境保護(hù)上優(yōu)于方案二。

4）方案投資對比。通過建筑工程投資估算，方案一建筑工程總投資估算為128萬元，方案二建筑工程總投資估算為186萬元，方案一在工程投資上優(yōu)于方案二。

綜上所述，方案一在投資估算、施工可行性、環(huán)境保護(hù)以及保護(hù)管道的針對性上，要優(yōu)于方案二。

4 結(jié)論

1）滑坡災(zāi)害形成機(jī)理分為內(nèi)部因素和外部因素兩大類，該滑坡的內(nèi)部因素主要是地下水豐富，多處泉眼出露；外部因素為人類工程活動的修建公路和管道，以及公路上的動荷載對災(zāi)害發(fā)育影響顯著。

2）通過在投資估算、施工可行性、環(huán)境保護(hù)以及保護(hù)管道的針對性等方面，對方案一和方案二的比選，本滑坡采用方案一，即：抗滑樁板墻，同時(shí)修建截排水工程進(jìn)行防治。該工程于2014年7月完工，通過觀察監(jiān)測，滑坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)，治理效果良好。

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