摘 要： 西气东输是国家实施西部大开发战略的重点工程， 它的建设及投产运行， 对于加快西部地区经济发展、 促进东部地区能源结构调整及拉动国民经济增长等方面都具有重要意义。 但由于西气东输工程途径的黄土高原地区， 其生态及地质环境十分脆弱， 再加之黄土本身具有特殊的工程地质特性， 因而是一个地质灾害频发的地区， 亦给管线的日常维护和运营安全带来较大的危害。 本文研究了西气东输二线管道途径黄土高原的地质环境与灾害分布特征， 分析了管道沿线的地质环境与灾害分布类型， 基于不同的地质灾害类型提出合理的工程防治方案。 文中还以实际工程案例说明了工程防治措施的具体应用， 可为运营管理部门进行地质灾害治理提供参考。

关键词： 西气东输工程 黄土 地质灾害 防治措施。

一、概述

西气东输是国家实施西部大开发战略的重点工程， 它的建设及投产运行， 对于加快西部地区经济发展、 促进东部地区能源结构调整及拉动国民经济增长等方面都具有重要意义。 西气东输二线工程西起新疆霍尔果斯口岸， 南至广州， 途经新疆、 甘肃、 宁夏、 陕西、 河南、 湖北、 江西、 湖南、 广东、 广西等10个省区市， 干线全长4895km， 加上若干条支线， 管道总长度（主干线和八条支干线） 超过9102km。

西气东输工程线路途经甘肃、 宁夏、 陕西、 河南等省区时， 主要穿越黄土高原地区，通过黄土塬、 梁、 峁及河谷、 冲沟、 沟豁等多种地貌类型， 沿线环境地质条件复杂多样， 地质灾害十分发育。 灾害的孕育和发展已严重威胁运营管道的运行安全， 造成管线维护需投入很大的成本。

本文研究了西气东输二线管道途径黄土高原的地质环境与灾害分布特征， 分析了管道沿线的地质环境与灾害分布类型， 基于不同的地质灾害类型提出合理的工程防治方案。 文中还以典型实例说明工程防治措施的具体应用， 可为运营管理部门进行地质灾害治理提供参考。

二、地质灾害的的分布类型与危害

西气东输管道途径的黄土高原地貌单元， 其范围西起日月山， 东至太行山， 南靠秦岭， 北抵阴山， 涉及青海、 甘肃、 宁夏、 内蒙古、 陕西、 山西、 河南七省（区） 46 个地（盟、 州、 市）， 282个县（旗、 市、 区）。 全区总面积约635000km2；其中水土流失面积约454000 km2， 年均输入黄河泥沙16 亿吨， 是我国乃至世界上水土流失最严重、生态环境最脆弱的地区。 黄土高原是世界最大的黄土堆积区， 平均海拔1000～1500m， 除少数石质山地外， 高原上覆盖着深厚的黄土层， 黄土厚度在50～80m之间。 最厚达150～180m。

由于该地域的气候为干旱、 半干旱类型， 植被稀疏， 水土流失严重。 由于缺乏植被保护， 每年的降雨集中在七、 八、 九月间， 且多有暴雨、强降雨发生。 在长期的降雨及地表流水侵蚀作用下， 黄土地区的地表被切割得支离破碎， 形成沟壑交错其间的塬、 墚、 峁的典型地貌特征。

根据西气东输管道铺设的地形、 地貌形态的不同， 可将地质灾害的类型主要分为斜坡地质灾害、 河沟水毁灾害及人为活动影响等三类。

1.1 斜坡地质灾害

西气东输管道在穿越黄土塬、 梁等地带过程中， 不可避免地要翻台塬、 梁脊而下沟豁， 由此带来了斜坡地带土体不稳定而产生的特殊地质灾害类型， 诸如坡面溜坍或泥流、 崩塌、 坍滑、 滑坡等多种斜坡变形失稳类型。

（1） 坡面溜坍

这类灾害类型属于自然斜坡及人工边坡的表层土体变形， 其变形深度仅限于坡面表层1～2m范围内， 表层土体的变形体积较小， 土体表层结构松散， 在重力作用下， 形成碎屑流或表层溜坍。 这种溜坍若任其发展， 久而久之也会造成管道覆盖层变薄， 甚至进而发展成为小范围的土体坍塌。 图1为西气东输管道从山梁下伸到冲沟， 管道埋深2m，上覆回填土， 由于坡面未作防护及护坡处理， 表层土呈松散状， 不时出现溜坍， 遇雨季降雨、 地表水下渗并形成坡面土层的泥流现象， 泥流体积较大时， 可越过挡墙或击垮墙体。

（2） 崩塌

黄土组成陡立边坡（坡角＞45°） ， 在重力及外力（如暴雨、 地震、 振动等） 作用下， 发生突然地土体崩落， 崩塌过程中土体发生倾倒、 翻滚、 跳跃、 相互碰撞， 最后崩塌的土体结构遭到破坏并散落堆积于坡脚。 图2、 图3为西气东输二线管道DA115转角桩附近的边坡崩塌， 管道自照片右上角穿越S306公路后， 自坡顶转角并平行与公路敷设。 管道距离陡崖仅4m， 陡崖高达20余m， 由老黄土组成，垂直节理发育且处于不稳定状态， 陡坎下方为农居房屋， 由于降雨及公路路面汇水下渗， 边坡发生崩塌情况， 已危及到房舍并对管道安全产生威胁。

（3） 边坡坍滑

土体所在的斜坡坡率过陡， 当其超过土体自身强度所能保持的稳定坡率时， 即发生土体的逐层滑坍变形， 其发生原因主要是降雨及渗水软化土层并降低土强度所致， 或因人工边坡坡率过陡且坡脚无支挡工程也会引起边坡坍滑情况发生。

图4为西气东输管道3232km+700m里程处的边坡坍滑体， 管道沿60～70m高的山坡铺设， 埋深2.4m， 回填土为当地的黄土状土， 土质松散，雨水浸泡后产生坍滑， 将坡脚挡墙挤毁并越顶堆积于前缘， 致使管道外露并形成危害。

（4） 滑坡

黄土主要分布于我国西北地区及黄河中游一带， 由于黄土本身的特殊性质， 使其黄土台塬、梁脊、 冲沟岸坡及腰岘等地段发生滑坡的情况屡屡见之， 而且尤以晚更新世（Q3） 马兰黄土或全新世（Q4） 新黄土及黄土状土组成的地层中产生滑坡者居多。 早更新世（Q1） 和中更新世（Q2）的老黄土则因土的结构致密， 稳定性较好， 一般发生滑坡者较少。

滑坡是黄土高原地区最严重的灾害性地貌，被当地村民称之为“地滑”、 “地移”、 “走山”等。 在黄土沟缘或腰岘等地带， 经常可看到黄土地层整体地滑落到沟底的滑坡现象。图5为宝鸡市麟游县崔木镇虎狼三湾附近管道穿越公路交汇处因降雨而引发的滑坡。 该地段管道转角桩编号为DA159， 管道斜向穿越S306省道， 埋深2m左右。 由于连日雨水及地表汇水下渗作用，导致公路右侧所建的保护管道的浆砌石挡墙已整体下沉及开裂， 失去了保护管道所在台坎稳定的功能。 另外， 管道穿越处的公路路基坍塌， 路面悬空， 管道有露管和悬空的风险。 该滑坡体位于冲沟的沟垴地带， 滑体物质有第四系松散黄土状土组成， 土质结构松散， 易于受雨水及地表汇水渗透而形成饱和土体， 滑坡主要呈现后缘下挫， 滑体沿冲沟下滑， 滑动距离约60m， 方量约为5000m3。

2. 河沟水毁冲蚀

西气东输管道在多处河道、 冲沟中以埋入方式通过， 洪水冲毁保护管道的建筑物的情况每年都有发生。 图6为管线在溢流坝体上游穿越通山沟河， 管道埋入河道2～3m， 河道宽80～90 m， 管线下游设置两道溢流坝。 目前第二级溢流坝由于水毁已形成较大面积的塌陷， 坝体严重受损， 坝前铅丝石笼已毁坏， 失去对洪水的消能作用。 若不采取修复加固工程， 则对坝体上游的管线安全产生危害作用。

3. 人为活动影响

人为活动主要是指乱采、 乱挖， 灌溉水下渗、 爆破震动等， 对管道安全造成危害。 图7、 图8为采砂挖砂后形成的地下水汇聚湖塘， 岸边距管线近10m， 采砂活动一直在进行， 岸边的渐进坍塌对管线存在隐患。

三、地质灾害的防治方案及措施研究

1. 地质灾害防治的目的与原则

防治地质灾害的目的是为了有效地减少灾害对工程设施的危害， 切实起到保护工程设施， 使其发挥正常使用功能。 同时为了保护生态环境，必须保持与当地生态环境协调一致。

为了使防治工程发挥应有的作用， 同时在工程投资方面做到经济合理， 这就需要在制定工程防治方案之前， 必须考虑到实施防治工程的一些基本原则。

（1） 根据保护对象的重要程度， 确定防治工程的稳定性要求。

（2） 由崩塌、 坍滑、 滑坡、 不稳定斜坡等不同灾害类型的成因机制确定防治途径， 对地质灾害准确勘察定性是制定防治方案的基础。

（3） 根据灾害的破坏形式、 规模， 确定防治工程的方案及工程量。

（4） 做到对灾害“一次根治， 不留后患”是最适宜的， 但对于灾害规模较大， 治理费用高， 则可分期投资治理， 先做应急工程， 后做永久工程。

（5） 考虑各种工程防治措施对于灾害治理的适用性， 使之组合发挥综合治理效果。

（6） 根据防治工程施工的难易程度予以制定。

2. 地质灾害防治工程的主要工程措施

根据地质灾害防治工程勘查设计规范以及相关的行业规范、 技术标准及资料分析， 国内黄土地区防治地质灾害的主要工程措施类型有： 排（截） 水工程、 支（拦） 挡工程、 加固工程、 护坡工程、 生物防护等。

排（截） 水工程主要是排除或截断汇入斜坡的降雨及地表水， 例如在边坡上设置的排水沟、环状截水沟等。 但对于地下水较发育的斜坡则需采用排水盲沟、 盲洞， 也可采取仰斜排水孔以排除及疏干地下水， 使斜坡的稳定程度有所提高。支（拦） 挡工程包括挡土墙、 抗滑桩、 桩板墙、 钢管桩等措施， 主要用于支挡滑坡、 坍塌等失稳斜坡， 同时起到保护支挡工程上方或下方的工程建筑物。

加固工程主要是对不稳定边坡进行加固处理， 一般采用锚杆（索） 框架梁、 锚索地梁、 预应力锚墩加固等措施， 使得对边坡施加正压力而起到加固作用。

护坡工程主要包括护面墙、 骨架护坡、 拱形格构梁、 菱形格构梁等工程措施， 它是对坡面起到保护作用， 既可以防止边坡表层土体风化剥落， 又可以防止诸如溜坍、 坍滑等坡面变形情况。

生物防护是指在边坡上采取种树、 植草措施， 其主要作用是吸收和蒸发了土体中的水份，植物根系又对坡面土层起到一定的稳固作用， 生物防护一般多与护坡工程结合使用。

四、防治工程案例分析

1. 西气东输二线DA159滑坡

该滑坡位于宝鸡市麟游县崔木镇虎狼三湾，管道下穿S206省道， 因降雨而引发的滑坡， 如前所述， 滑坡后缘为管道与公路通过的部位， 整治工程方案必须首先考虑到工程建筑物的防护问题， 其次需组合其他工程措施以达到一次根治目的。

具体工程方案及措施为： ① 与公路部门沟通结合， 在公路下挡墙及管道防护挡墙毁坏处设置抗滑桩， 用以阻止滑坡后缘的继续变形下滑， 对管道和公路这些重要工程建筑物起到支撑作用，以保证建筑物的安全。 ② 滑坡剪出口设置支挡工程， 阻挡滑坡体的下滑并稳定斜坡。 ③ 公路汇水上侧采取截排水措施， 将汇水引入沟底， ④ 修复管道防护挡墙， 以保证管道所在台坎的稳定并保护管线。

2. 彭阳县红河乡韩堡村填方边坡坍塌（桩号CF104）

西气东输二线管道通过20000m3的弃土填方区， 管道埋入填土内4m并下伸到冲沟， 填土前缘设置挡墙， 如图10所示。

由于冲沟洪水冲刷挡墙基础等原因， 致使挡墙出现10m多长的垮塌， 相邻的一段挡墙出现10～15m的开裂现象， 挡墙支护功能的部分失效已危及到管线的安全。

此外， 填土平台后缘的刷方高边坡已出现挤压裂缝及局部坍塌现象， 原设计未设置防护工程， 对通村道路亦存在威胁。

工程处理方案及措施为： 分段设置重力式挡墙， 河沟处设置浆砌石护岸工程。 填方区后缘的边坡坡顶采取截排水措施， 对填方平台后缘的第一级边坡设置护面墙及截水沟， 边坡滑塌处设置重力式挡墙予以支护， 其余各级边坡上进行拱形骨架护坡及植草防护。

五、结语

黄土地区西气东输管道沿线的地质灾害分布较普遍且类型多样， 其中以斜坡地质灾害与河沟水毁等灾害严重地威胁着管线的运营安全。 为此， 必须建立一套系统的、 具可操作性的环境地质灾害防灾、 减灾体系及规划， 按灾害发生的规模、 特点、 危害大小及轻重缓急程度， 对地质灾害有计划、 有步骤地实施监测防范与工程治理，使管道沿线地质灾害的防治工作不断取得进展，从而更好的保证管线工程的安全运营。 ◢

《管道保护》2012年第 2 期（总第 3 期）