陇南天然气支线管道改线工程地质特性及评价

赵凯军, 罗凌云, 曾桐蕊

(甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730020)

1 序言

陇南天然气支线管道，主要承担着向陇南市市区和康县等地区供气的任务。管道设计输气能力2.0 × 108m3/a，设计压力6.3 MPa。管道防腐采用3PE外防腐层加强制电流阴极保护，输送介质为净化气。管底埋深一般1.2 m。部分管道线路与S44康县至略阳高速公路建设冲突，为保障天然气管道的安全平稳运行，消除在役输气管道安全运行与地方经济建设间的矛盾，需对该段线路进行迁改。通过改管路线工程地质特性分析及评价，以满足管道改迁条件[1-3]。

2 工程地质条件

工程区地处西秦岭褶皱带的东端，甘孜—松潘褶皱带北侧，构造形迹复杂多样，形成了特殊的地形地貌环境，主要为构造侵蚀基岩中—低山地，相对高差1 000～1 300 m，地表起伏大，山势非常陡峭，山高谷深，河谷狭窄。全区气候在横向分布上分为北亚热带、暖热带、中温带三大类型，雨季多集中在6—10月。沿线的主要河流有平洛河、王坝河、长坝河、甘石坝河及窑坪河[4]。

工程所经区域地层简单，主要为第四系全新统，由含砾粉质黏土、细砂、粗砂、卵砾石层。基岩区主要由泥盆系千枚岩、石炭系灰岩、志留系千枚岩及花岗岩体组成。

3 不良地质作用

根据现状调查，沿线无崩塌、泥石流等不良地质灾害，但线路范围内将穿越千枚岩基岩边坡，需对基岩进行开挖或凿岩爆破，产生一处滑坡(H1)和一处不稳定斜坡(X1)。

3.1 H1滑坡

该滑坡为一小型推移式滑坡，滑坡平面形态呈“圈椅状”，剖面形态呈“线状”，长150 m，宽80 m，厚度约5 m，总体积约6.0 × 104m3。滑坡主体为含碎石粉质黏土，坡体坡度约为20°～30°，呈上陡下缓趋势。滑坡形态较完整，边界较清晰，滑坡后缘呈弧状，主滑方向约140°。滑坡体前缘西侧可见裂缝，宽度约5 cm，长度约10 m，可见错台，错台高度1.0～1.5 m。

该滑坡体目前处于欠稳定状态，对敷设于滑坡体上的管线存在潜在威胁。对此采取抗滑桩+桩板墙+格构护坡治理措施，待高速公路建设完成后，该工程治理可以保护管线及高速公路免受地质灾害的威胁[5]。

3.2 X1不稳定斜坡

(1)基本特征。该斜坡因修高速公路时削坡取土及开挖坡脚，使该段坡体形成了一定的临空面。斜坡坡高70～100 m，坡宽约150 m，坡长85～120 m，坡角约45°，坡体岩性主要为含碎石粉质黏土，属于土质边坡。垂坡体西侧由于修建高速公路对坡体进行开挖，坡脚为耕地，距离拟改迁管线2.0 m(图1)。

图1 X1不稳定斜坡(左)及剖面图(右)

(2)稳定性评价及防护措施。由于人为改造，该不稳定斜坡坡面起伏。现状条件下，变形破坏主要为滑塌，其产生原因主要有两个方面：一是坡度和坡高超过了土体所能保持的稳定角，即安息角；二是坡脚开挖后，临空面部位应力相对集中，变形破坏为自身应力释放。斜坡坡体在外部因素，如地震、地表水、爆破震动、强降雨等外力作用下，发生崩塌、滑塌等变形破坏的可能性较大，从而影响整个坡体的稳定。局部的累进性破坏，势必影响坡体整体的稳定性。因此，综合分析认为其在现状条件下稳定性差。建议采取抗滑桩+桩板墙治理措施[3]。

4 工程地质评价

4.1 岩土工程评价

拟建管道沿线地层较简单，地层主要由人工填土、耕植土、含砾粉质黏土、含碎石粉质黏土、碎石土、卵砾石、粗砂、细砂、千枚岩和灰岩构成。岩土综合分析评价见表1。

表1 各层岩土综合分析与评价表

4.2 工程地质分区及评价

根据管道沿线的地形地貌、地层岩性、水文地质条件、地质构造及其与管道的相互关系，结合管道工程建设的特点，将勘察区划分为构造剥蚀低中山区(Ⅰ)、侵蚀堆积河谷区(Ⅱ)[3]。

(1)构造剥蚀低中山区工程地质区(Ⅰ)

管线所经区域主要为构造剥蚀低中山区，海拔1 000～1 600 m，山顶多呈尖顶状，植被发育，森林茂密，山体坡度20°～40°，个别达70°。局部基岩裸露，主要由千枚岩和少量灰岩、砂岩构成，岩体大多较完整，但表层风化较强烈，可见全风化盖层，固结程度差，强度较差，属于极软岩。沟谷发育，多呈“V”形。一般相对切割深度1～5 m。坡体及坡脚有薄层第四系全新统残坡积层分布，厚度一般0.5～10.0 m。

总体来说，构造剥蚀低中山区工程地质条件简单，基岩局部出露或浅埋，工程地质条件好，地下水位埋深较大，对管道建设影响较小，管线通过的为简单地段，基本无工程地质问题。

(2)侵蚀堆积河谷区(Ⅱ)

管线区河流水系发育。拟建线路需穿越乐素河、长坝河及黑马关河河谷，河谷地形平坦，沟谷宽浅，岸坡较缓，沟宽20～60 m，岸坡坡度20°～40°，长坝河沟底及岸坡基岩裸露，基岩呈冲蚀小台坎分布，河谷两侧为平坦开阔的阶地和沟谷台地，基岩区及第四系冲洪积层相间分布，其厚度变化较大。

由于线路拟穿越河(沟)谷敷设，洪汛季节强降雨(暴雨、持续强降雨)引发高位洪水，淹没沟道，冲刷沟谷及冲蚀岸坡，易造成沟底下切及沟岸坍塌，是本区主要工程问题。了解管道建设不利因素，综合考虑沟谷地形、洪水、地层岩性及工程地质条件，管线穿越宜采用顶管穿越，以基岩为基础持力层。

5 结论

(1)拟建场地位于河谷地貌及中低山地貌，岩土结构相对稳定；场地附近无其他自然对工程可能造成危害的不良地质现象，场地稳定性较好，适宜管道建设。

(2)管线施工见一处滑坡和一处不稳定斜坡，通过有效工程治理，可消除滑坡、不稳定斜坡对管线的威胁。

(3)根据工程地质条件特征，勘察区分为构造剥蚀低中山区，总体工程地质条件简单，基岩出露或浅埋，对管道建设影响较小；侵蚀堆积河谷区，河流水系发育，汛期洪水淹没沟道，冲刷沟谷，易造成沟底下切及沟岸坍塌，宜采用顶管穿越施工方法。