管道工程危岩稳定性分析与防治

路兴才

山东莱克工程设计有限公司 山东东营 257000

摘要：危岩崩塌是管道工程中主要的地质灾害之一。根据定性评价进行危险性评估，根据危岩所处的地形、地貌和工程地质条件，采取主动防护措施，根据整体规划、分期治理的原则，运用动态设计、动态施工的方法，采用危岩清除+浆砌石护脚墙的边坡治理方案，避免地质灾害对管道的破坏。

关键词：定性评价；主动防护；管道工程；治理方案

0 引言

危岩崩塌是一种常见的自然灾害，也是管道工程中常见的地质灾害之一。它的发生一般比较急剧、短促、猛烈和突发，后果具有灾难性，产生的崩塌、落石会威胁管道安全。对危岩稳定性进行分析研究，具有十分重要的工程意义。本文对四川地区某管道工程的危岩进行危险性评估，通过定性评价结论制定切实可行的治理方案。

1 危岩特征

危岩平面形态总体上呈一尖嘴状，地形上为高约9-23m的陡崖，危岩体为褐黄色细砂岩，不稳定体（危岩破碎带）向东延伸的平均厚度约2m，危岩总体积约900m3。

岩体发育四组垂直裂隙和一组水平裂隙，垂直裂隙产状为60°∠65°、280°∠82°、305°∠70°、343°∠75°，水平裂隙产状为330°∠2°-4°，以结构面外倾的垂直节理最为发育，且节理密度不大（间距约0.60～0.80m）、贯通性好（垂直贯通），节理面平直，充填物为砂土、碎块石，岩体被发育的组合节理切割成了众多大小不等的楔形块体[1]。

图1 危岩区域地质示意图

2 危岩稳定性分析

2.1 1号危岩危险性评估

管道1号危岩高9-23m，危岩岩性为白垩系下统白龙组（K1b）砂岩，四组垂直裂隙和一组层面裂隙将岩体切割成大小不等的块体，已构成威胁管道安全的危岩。在震动、荷载、雨雪、大风等外界因素的诱发或自身重力的作用下，极易产生崩塌、坠落，对管道造成冲击破坏。

图2 1号危岩与管道的关系 图3 极度发育的裂隙

图4 1号危岩结构面赤平投影分析图

根据坡面、层面和岩体结构面组合分析：岩层层面外倾，对陡坡稳定不利；节理①、节理④属外倾的张裂隙，且贯通性好，是对边坡稳定最不利的结构面；节理①、②与节理③、④及层面组合而成的楔形体交线倾向坡外，极易导致楔形体滑落，对陡崖岩体的稳定极为不利 [1]。

根据陡崖结构体和结构面组合情况分析，本段危岩可能的破坏模式为滑移式崩塌[2]，其初始运动形式为滑移、坠落。以9-23m高度计算，从陡崖顶部坠落的岩块，对管顶地面的最大冲击速度达13.28-21.23m/s，对陡崖脚的管道具有巨大的沖击破坏力。

2.2 2号危岩危险性评估

管道2号危岩高约4-13m，岩体节理、裂隙发育一般，未发现贯通现象，总体上处于相对稳定状态，局部可能产生小范围的垮塌或掉块，但对管道不构成大的安全威胁。

图5 2号危岩相对稳定

3 治理方案

根据危岩定性评价结论，结合危岩所处的地形、地貌和工程地质条件，采用危岩清除+浆砌石护脚墙+浆砌石护面墙+局部锚杆+地表截排水措施的边坡治理方案。

3.1 1号危岩清理

1）护管：本段管道埋深较浅，管顶距地面埋深0.5-1.5m，且管道已投入运营，为确保管道安全，施工前必须对危岩下方管线采取保护措施，可在管道上方增设防护层，沿管道地表敷设多层沙袋、草垫作为缓冲垫层，预防陡崖岩体坠落而对管道造成冲击破坏。地表增加截排水措施，防止地表水对危岩体的冲刷。

2）清除危岩：清除地表浮土、植被后，对1号危岩采用人工凿除法和机械法破碎法（风镐、切割等）进行阶梯状放坡清理，严禁采用爆破法施工。危岩崩塌、坠落的方向为N17°W-N26°E，管道走向为E46°S。施工时应根据现场实际情况，采取必要的安全防护措施，预防陡崖岩体坠落对人员、管道、设备等造成冲击破坏。

3）后期清理和母岩保护：根据前期危岩清除情况和母岩的完整性，再确定是否对母岩采用锚固、挂网喷浆等保护措施；或者进行局部清理、放坡等方法。

4）冲沟内的支挡建议

由于本段危岩体位于冲沟上部，危岩清理及放坡过程中，清除、崩落的岩块可能顺冲沟坠落，从而造成次生灾害。施工前应在两侧斜坡适当位置采取多级支挡措施，确保施工安全。并需选择适当位置作为弃渣场所。

3.2 2号危岩监测预警

建议对管道2号危岩以监测预警措施为主，并适当清除外凸和松动部分岩石，在局部地段可采用浆砌石护脚墙+浆砌石护面墙等主动防护措施。

4 结论

1）根据对危岩进行定性评价，得出危岩的破坏模式，并采取主动防护措施，整体规划、分期治理，运用动态设计、动态施工的方法，有效避免了危岩对管道的危害。

2）稳定性分析应根据危岩不同的破坏类型，尤其是块体受力状态及起始运动形式，由于危岩稳定性涉及因素较多，本次未考虑震动、荷载、大风等其他因素的影响。因此，本次定性分析结果带有局限性。

参考文献：

[1]四川省自贡华川勘察设计有限公司.《联络线中段危岩地质灾害危险性评估报告》.四川自贡. 2014.01；

[2]赵允辉.《危岩崩塌地质灾害调查评价与防治》. 中国地质灾害与防治学报.2004.7（15）：33-38；

[3]刘云彪等.《川气管道工程湖北段地质灾害与防治研究》.中国地质灾害与防治学报. 2007.6（18）：42-49。