郭屯至获嘉输水管线工程地质灾害危险性分析与防治

2012-08-15宋义东河南省水利勘测有限公司

河南水利与南水北调 2012年5期

□宋义东（河南省水利勘测有限公司）

□李贞亮（河南省有色金属地质矿产局第一地质大队）

郭屯～获嘉输水管线工程为河南省南水北调受水区供水配套工程的一部分，是南水北调郭屯分水口门向获嘉县城输水的一条管线。工程始于辉县市王敬屯乡郭屯村南，终于获嘉县西部规划水厂，沿途穿越卫河、辉吴铁路及县级公路等。管线全长20.28km，比降0.21‰～4.57‰，输水管线工程均为挖方，埋管后回填，管材一般采用玻璃钢、PCP管、PCCP管、钢管，管道直径1.0～1.2m。基槽开挖深度2.0～6.0m，该工程属较重要建设项目。

1.地质环境概况

工程场区属暖温带大陆性季风气候，夏秋炎热多雨，冬春干旱少雨，年平均气温14.0～14.4℃，降水量多年平均561.7～619.7mm，无霜期 209～223d。

场区位于太行山东南麓山前冲洪积倾斜平原向冲洪积平原过渡带上，地势西北高东南低。桩号0+000～2+500段位于太行山山前洪积扇前缘，地形起伏较大，地面高程106.3～95.0m；桩号2+500～20+282段位于冲洪积平原上，地形相对较平坦，地面高程78.0～95.0m。该管线在桩号16+800附近穿越卫河，该河流为平原型河流，河谷形状多呈不规则的“U”型，深约6m，宽约24m，水深1.5m。

工程场区上覆第四系全新统、上更新统冲洪积物，下伏上第三系软质岩。根据“中国地震动参数区划图”，该管线地震动峰值加速度为0.15～0.20g，相当于地震基本烈度为VII～Ⅷ度区。

2.地质灾害类型及特征

工程场区地貌类型为山前冲洪积倾斜平原、黄（卫）河冲洪积平原。现状条件下未发现滑坡、泥石流等地质灾害。通过对场区地质环境背景条件的分析，结合人类工程活动的影响程度和地质灾害调查成果，场区现状条件下发育的地质灾害种类有崩塌、地面塌陷和地裂缝等。

2.1 崩塌

场区崩塌1处，位于郭屯管线分水口门南450m，由于群众取土，形成2～3m陡坎，边坡由第四系黄土状土组成，易形成崩塌，但是规模较小，目前仍不稳定，距管线250m左右，对管线影响小。

2.2 地面塌陷

管线桩号0+000～2+000段位于煤矿区附近，南宿村西南由于焦煤集团张屯煤矿的开采已经出现地面塌陷，开采边界距离管线最近距离约85m，对管线影响大。

2.3 地裂缝

管线桩号0+000～2+000段位于煤矿区附近，焦煤集团张屯煤矿开采边界距离管线最近距离约85m。根据当地群众反映和实地调查，距离管线40～500m范围内有地裂缝出现，地裂缝一般近东西向，宽度0.1～0.5m，长度2～30m，局部由于灌溉形成圆形或椭圆形洞，对管线影响较大。

3.地质灾害现状

崩塌：现状条件下，管线桩号0+500处，有1处小规模崩塌，体积约2.5m3，主要危害耕地、公路，对管线工程影响较小，现状评估危险性小。

地面塌陷：管线桩号0+000～2+000段由于焦煤集团张屯煤矿的开采已经出现地面塌陷，对管线影响大，现状评估危险性大。

地裂缝：管线桩号0+000～2+000段位于煤矿区，管线以南已经产生多处地裂缝，宽度0.1～0.5m，长度2～30m，危害群众的生命安全，对管线工程影响大，现状评估危险性大。

4.地质灾害危险性预测

4.1 崩塌地质灾害危险性预测

管线工程一般开挖深度为2～6m，边坡一般为临时的低边坡，边坡大部分为土质边坡，降水、气候变化季节施工开挖的过程中引发边坡小规模崩塌地质灾害的可能性，威胁施工现场及附近人员的安全。其中穿越卫河段开挖深度较大，发生崩塌的可能性较大，危险性中等，其它地段发生崩塌可能性小，危险性小。

4.2 地面不均匀沉陷地质灾害危险性预测

管线工程均为挖方，开挖深度2～6m，埋管后回填，覆土厚度一般<5.0m，填土的密实度和不均匀性，在工程建成后，运行期间由于填土进一步压实，有引发地面不均匀沉陷的可能，其危险性小。

4.3 地面塌陷和地裂缝地质灾害的危险性预测

管线桩号0+000～2+000段处于煤矿矿区，张屯煤矿开采范围边界距管线最近距离约85m；管线以南部分已形成了采空塌陷区和地裂缝。从现状来看，随着张屯煤矿的不断开采，该段工程建设将遭受地面塌陷和地裂缝地质灾害，危险性大。

4.4 黄土状土湿陷地质灾害的危险性预测

管线0+000～1+600有黄土状土分布，岩性主要为黄土状粉质壤土，具大针孔、竖向节理。黄土状土的湿陷最大深度为3.0m，一般具轻微～中等湿陷性，局部为强烈湿陷。依据《湿陷性黄土地区建筑规范》，通过计算均为非自重湿陷性场地、湿陷等级为Ⅰ级（轻微）湿陷场地。

黄土状土干时强度较高，加荷、遇水易产生湿陷变形，迅速降低强度，在陡坡处易产生塌滑现象，危险性小。

5.地质灾害防治措施

地质灾害的防治原则“以防为主，避让与治理相结合”，以达到保护地质环境，避免和减少灾害所造成的损失。根据工程沿线地质环境条件、地质灾害种类及危险性提出相应的防治措施。

地质灾害的防治主要有3个方面，一是阻止地质灾害作用与受害对象相遇，即避绕；二是致灾地质作用的防治；三是要减少诱发和产生新的地质灾害。评估区存在和可能引发的致灾地质作用主要有崩塌、地面不均匀沉陷、黄土状土湿陷、地面塌陷和地裂缝灾害等。对于不同的地质灾害隐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：施工中做好支护，尤其大型河岸、陡坎，做好地表水导流，防止雨水冲刷岸坡；做好支挡工程，增加斜坡的重力平衡条件，使斜坡恢复稳定，禁止挖沙取土，保护坡脚。对于大型开挖工程，如蓄水池，若开挖面在地下水以下或地下水附近，应做好降水工作。另外，管线施工中应合理选择工期，应严格按设计要求进行施工，快挖快填，并做好坡面保护工作。

5.1.2 地面不均匀沉陷的防治措施

地面不均匀沉陷的发生与填土的密实度和不均匀性有关，工程建设过程中，填方材料应进行击实试验，分层碾压夯实应严格按相关技术规范进行操作和施工。

5.1.3 黄土状土湿陷灾害防治措施

管线黄土状土分布区，管线基础必要时应进行强夯处理，并采取必要的防水措施。

5.1.4 煤矿采空地面塌陷、地裂缝灾害防治措施

建议工程尽可能采取避让措施；或预留足够的保护煤柱，选用合适的管材。

5.2 合理规范工程活动，杜绝或减轻诱发地质灾害的人为因素

工程设计和施工中应注意加强地质环境保护，减少人为影响，避免因开挖切坡，路堤填筑、弃渣堆放等引发崩塌等地质灾害。对于工程活动中形成的边坡采取合理的排水、支挡、护坡等措施，使工程建设与地质环境保护同步进行。为防止工程建设弃土、弃渣堆放过程中出现新的地质灾害隐患，弃渣堆放场应选择在地势较缓的地带，严禁在开挖边坡坡顶就近堆放，易受地表水冲刷的沟谷、沟口地带不得堆放。