隴南天然氣支線管道改線工程地質特性及評價

趙凱軍, 羅凌云, 曾桐蕊

(甘肅省地礦局第二地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730020)

1 序言

隴南天然氣支線管道，主要承擔著向隴南市市區和康縣等地區供氣的任務。管道設計輸氣能力2.0 × 108m3/a，設計壓力6.3 MPa。管道防腐采用3PE外防腐層加強制電流陰極保護，輸送介質為凈化氣。管底埋深一般1.2 m。部分管道線路與S44康縣至略陽高速公路建設沖突，為保障天然氣管道的安全平穩運行，消除在役輸氣管道安全運行與地方經濟建設間的矛盾，需對該段線路進行遷改。通過改管路線工程地質特性分析及評價，以滿足管道改遷條件[1-3]。

2 工程地質條件

工程區地處西秦嶺褶皺帶的東端，甘孜—松潘褶皺帶北側，構造形跡復雜多樣，形成了特殊的地形地貌環境，主要為構造侵蝕基巖中—低山地，相對高差1 000～1 300 m，地表起伏大，山勢非常陡峭，山高谷深，河谷狹窄。全區氣候在橫向分布上分為北亞熱帶、暖熱帶、中溫帶三大類型，雨季多集中在6—10月。沿線的主要河流有平洛河、王壩河、長壩河、甘石壩河及窯坪河[4]。

工程所經區域地層簡單，主要為第四系全新統，由含礫粉質黏土、細砂、粗砂、卵礫石層?；鶐r區主要由泥盆系千枚巖、石炭系灰巖、志留系千枚巖及花崗巖體組成。

3 不良地質作用

根據現狀調查，沿線無崩塌、泥石流等不良地質災害，但線路范圍內將穿越千枚巖基巖邊坡，需對基巖進行開挖或鑿巖爆破，產生一處滑坡(H1)和一處不穩定斜坡(X1)。

3.1 H1滑坡

該滑坡為一小型推移式滑坡，滑坡平面形態呈“圈椅狀”，剖面形態呈“線狀”，長150 m，寬80 m，厚度約5 m，總體積約6.0 × 104m3?；轮黧w為含碎石粉質黏土，坡體坡度約為20°～30°，呈上陡下緩趨勢。滑坡形態較完整，邊界較清晰，滑坡后緣呈弧狀，主滑方向約140°?；麦w前緣西側可見裂縫，寬度約5 cm，長度約10 m，可見錯臺，錯臺高度1.0～1.5 m。

該滑坡體目前處于欠穩定狀態，對敷設于滑坡體上的管線存在潛在威脅。對此采取抗滑樁+樁板墻+格構護坡治理措施，待高速公路建設完成后，該工程治理可以保護管線及高速公路免受地質災害的威脅[5]。

3.2 X1不穩定斜坡

(1)基本特征。該斜坡因修高速公路時削坡取土及開挖坡腳，使該段坡體形成了一定的臨空面。斜坡坡高70～100 m，坡寬約150 m，坡長85～120 m，坡角約45°，坡體巖性主要為含碎石粉質黏土，屬于土質邊坡。垂坡體西側由于修建高速公路對坡體進行開挖，坡腳為耕地，距離擬改遷管線2.0 m(圖1)。

圖1 X1不穩定斜坡(左)及剖面圖(右)

(2)穩定性評價及防護措施。由于人為改造，該不穩定斜坡坡面起伏。現狀條件下，變形破壞主要為滑塌，其產生原因主要有兩個方面：一是坡度和坡高超過了土體所能保持的穩定角，即安息角；二是坡腳開挖后，臨空面部位應力相對集中，變形破壞為自身應力釋放。斜坡坡體在外部因素，如地震、地表水、爆破震動、強降雨等外力作用下，發生崩塌、滑塌等變形破壞的可能性較大，從而影響整個坡體的穩定。局部的累進性破壞，勢必影響坡體整體的穩定性。因此，綜合分析認為其在現狀條件下穩定性差。建議采取抗滑樁+樁板墻治理措施[3]。

4 工程地質評價

4.1 巖土工程評價

擬建管道沿線地層較簡單，地層主要由人工填土、耕植土、含礫粉質黏土、含碎石粉質黏土、碎石土、卵礫石、粗砂、細砂、千枚巖和灰巖構成。巖土綜合分析評價見表1。

表1 各層巖土綜合分析與評價表

4.2 工程地質分區及評價

根據管道沿線的地形地貌、地層巖性、水文地質條件、地質構造及其與管道的相互關系，結合管道工程建設的特點，將勘察區劃分為構造剝蝕低中山區(Ⅰ)、侵蝕堆積河谷區(Ⅱ)[3]。

(1)構造剝蝕低中山區工程地質區(Ⅰ)

管線所經區域主要為構造剝蝕低中山區，海拔1 000～1 600 m，山頂多呈尖頂狀，植被發育，森林茂密，山體坡度20°～40°，個別達70°。局部基巖裸露，主要由千枚巖和少量灰巖、砂巖構成，巖體大多較完整，但表層風化較強烈，可見全風化蓋層，固結程度差，強度較差，屬于極軟巖。溝谷發育，多呈“V”形。一般相對切割深度1～5 m。坡體及坡腳有薄層第四系全新統殘坡積層分布，厚度一般0.5～10.0 m。

總體來說，構造剝蝕低中山區工程地質條件簡單，基巖局部出露或淺埋，工程地質條件好，地下水位埋深較大，對管道建設影響較小，管線通過的為簡單地段，基本無工程地質問題。

(2)侵蝕堆積河谷區(Ⅱ)

管線區河流水系發育。擬建線路需穿越樂素河、長壩河及黑馬關河河谷，河谷地形平坦，溝谷寬淺，岸坡較緩，溝寬20～60 m，岸坡坡度20°～40°，長壩河溝底及岸坡基巖裸露，基巖呈沖蝕小臺坎分布，河谷兩側為平坦開闊的階地和溝谷臺地，基巖區及第四系沖洪積層相間分布，其厚度變化較大。

由于線路擬穿越河(溝)谷敷設，洪汛季節強降雨(暴雨、持續強降雨)引發高位洪水，淹沒溝道，沖刷溝谷及沖蝕岸坡，易造成溝底下切及溝岸坍塌，是本區主要工程問題。了解管道建設不利因素，綜合考慮溝谷地形、洪水、地層巖性及工程地質條件，管線穿越宜采用頂管穿越，以基巖為基礎持力層。

5 結論

(1)擬建場地位于河谷地貌及中低山地貌，巖土結構相對穩定；場地附近無其他自然對工程可能造成危害的不良地質現象，場地穩定性較好，適宜管道建設。

(2)管線施工見一處滑坡和一處不穩定斜坡，通過有效工程治理，可消除滑坡、不穩定斜坡對管線的威脅。

(3)根據工程地質條件特征，勘察區分為構造剝蝕低中山區，總體工程地質條件簡單，基巖出露或淺埋，對管道建設影響較??；侵蝕堆積河谷區，河流水系發育，汛期洪水淹沒溝道，沖刷溝谷，易造成溝底下切及溝岸坍塌，宜采用頂管穿越施工方法。