管道工程危巖穩(wěn)定性分析與防治

路興才

山東萊克工程設(shè)計(jì)有限公司 山東東營 257000

摘要：危巖崩塌是管道工程中主要的地質(zhì)災(zāi)害之一。根據(jù)定性評(píng)價(jià)進(jìn)行危險(xiǎn)性評(píng)估，根據(jù)危巖所處的地形、地貌和工程地質(zhì)條件，采取主動(dòng)防護(hù)措施，根據(jù)整體規(guī)劃、分期治理的原則，運(yùn)用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工的方法，采用危巖清除+漿砌石護(hù)腳墻的邊坡治理方案，避免地質(zhì)災(zāi)害對(duì)管道的破壞。

關(guān)鍵詞：定性評(píng)價(jià)；主動(dòng)防護(hù)；管道工程；治理方案

0 引言

危巖崩塌是一種常見的自然災(zāi)害，也是管道工程中常見的地質(zhì)災(zāi)害之一。它的發(fā)生一般比較急劇、短促、猛烈和突發(fā)，后果具有災(zāi)難性，產(chǎn)生的崩塌、落石會(huì)威脅管道安全。對(duì)危巖穩(wěn)定性進(jìn)行分析研究，具有十分重要的工程意義。本文對(duì)四川地區(qū)某管道工程的危巖進(jìn)行危險(xiǎn)性評(píng)估，通過定性評(píng)價(jià)結(jié)論制定切實(shí)可行的治理方案。

1 危巖特征

危巖平面形態(tài)總體上呈一尖嘴狀，地形上為高約9-23m的陡崖，危巖體為褐黃色細(xì)砂巖，不穩(wěn)定體（危巖破碎帶）向東延伸的平均厚度約2m，危巖總體積約900m3。

巖體發(fā)育四組垂直裂隙和一組水平裂隙，垂直裂隙產(chǎn)狀為60°∠65°、280°∠82°、305°∠70°、343°∠75°，水平裂隙產(chǎn)狀為330°∠2°-4°，以結(jié)構(gòu)面外傾的垂直節(jié)理最為發(fā)育，且節(jié)理密度不大（間距約0.60～0.80m）、貫通性好（垂直貫通），節(jié)理面平直，充填物為砂土、碎塊石，巖體被發(fā)育的組合節(jié)理切割成了眾多大小不等的楔形塊體[1]。

圖1 危巖區(qū)域地質(zhì)示意圖

2 危巖穩(wěn)定性分析

2.1 1號(hào)危巖危險(xiǎn)性評(píng)估

管道1號(hào)危巖高9-23m，危巖巖性為白堊系下統(tǒng)白龍組（K1b）砂巖，四組垂直裂隙和一組層面裂隙將巖體切割成大小不等的塊體，已構(gòu)成威脅管道安全的危巖。在震動(dòng)、荷載、雨雪、大風(fēng)等外界因素的誘發(fā)或自身重力的作用下，極易產(chǎn)生崩塌、墜落，對(duì)管道造成沖擊破壞。

圖2 1號(hào)危巖與管道的關(guān)系 圖3 極度發(fā)育的裂隙

圖4 1號(hào)危巖結(jié)構(gòu)面赤平投影分析圖

根據(jù)坡面、層面和巖體結(jié)構(gòu)面組合分析：巖層層面外傾，對(duì)陡坡穩(wěn)定不利；節(jié)理①、節(jié)理④屬外傾的張裂隙，且貫通性好，是對(duì)邊坡穩(wěn)定最不利的結(jié)構(gòu)面；節(jié)理①、②與節(jié)理③、④及層面組合而成的楔形體交線傾向坡外，極易導(dǎo)致楔形體滑落，對(duì)陡崖巖體的穩(wěn)定極為不利 [1]。

根據(jù)陡崖結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)面組合情況分析，本段危巖可能的破壞模式為滑移式崩塌[2]，其初始運(yùn)動(dòng)形式為滑移、墜落。以9-23m高度計(jì)算，從陡崖頂部墜落的巖塊，對(duì)管頂?shù)孛娴淖畲鬀_擊速度達(dá)13.28-21.23m/s，對(duì)陡崖腳的管道具有巨大的沖擊破壞力。

2.2 2號(hào)危巖危險(xiǎn)性評(píng)估

管道2號(hào)危巖高約4-13m，巖體節(jié)理、裂隙發(fā)育一般，未發(fā)現(xiàn)貫通現(xiàn)象，總體上處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，局部可能產(chǎn)生小范圍的垮塌或掉塊，但對(duì)管道不構(gòu)成大的安全威脅。

圖5 2號(hào)危巖相對(duì)穩(wěn)定

3 治理方案

根據(jù)危巖定性評(píng)價(jià)結(jié)論，結(jié)合危巖所處的地形、地貌和工程地質(zhì)條件，采用危巖清除+漿砌石護(hù)腳墻+漿砌石護(hù)面墻+局部錨桿+地表截排水措施的邊坡治理方案。

3.1 1號(hào)危巖清理

1）護(hù)管：本段管道埋深較淺，管頂距地面埋深0.5-1.5m，且管道已投入運(yùn)營，為確保管道安全，施工前必須對(duì)危巖下方管線采取保護(hù)措施，可在管道上方增設(shè)防護(hù)層，沿管道地表敷設(shè)多層沙袋、草墊作為緩沖墊層，預(yù)防陡崖巖體墜落而對(duì)管道造成沖擊破壞。地表增加截排水措施，防止地表水對(duì)危巖體的沖刷。

2）清除危巖：清除地表浮土、植被后，對(duì)1號(hào)危巖采用人工鑿除法和機(jī)械法破碎法（風(fēng)鎬、切割等）進(jìn)行階梯狀放坡清理，嚴(yán)禁采用爆破法施工。危巖崩塌、墜落的方向?yàn)镹17°W-N26°E，管道走向?yàn)镋46°S。施工時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采取必要的安全防護(hù)措施，預(yù)防陡崖巖體墜落對(duì)人員、管道、設(shè)備等造成沖擊破壞。

3）后期清理和母巖保護(hù)：根據(jù)前期危巖清除情況和母巖的完整性，再確定是否對(duì)母巖采用錨固、掛網(wǎng)噴漿等保護(hù)措施；或者進(jìn)行局部清理、放坡等方法。

4）沖溝內(nèi)的支擋建議

由于本段危巖體位于沖溝上部，危巖清理及放坡過程中，清除、崩落的巖塊可能順沖溝墜落，從而造成次生災(zāi)害。施工前應(yīng)在兩側(cè)斜坡適當(dāng)位置采取多級(jí)支擋措施，確保施工安全。并需選擇適當(dāng)位置作為棄渣場(chǎng)所。

3.2 2號(hào)危巖監(jiān)測(cè)預(yù)警

建議對(duì)管道2號(hào)危巖以監(jiān)測(cè)預(yù)警措施為主，并適當(dāng)清除外凸和松動(dòng)部分巖石，在局部地段可采用漿砌石護(hù)腳墻+漿砌石護(hù)面墻等主動(dòng)防護(hù)措施。

4 結(jié)論

1）根據(jù)對(duì)危巖進(jìn)行定性評(píng)價(jià)，得出危巖的破壞模式，并采取主動(dòng)防護(hù)措施，整體規(guī)劃、分期治理，運(yùn)用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工的方法，有效避免了危巖對(duì)管道的危害。

2）穩(wěn)定性分析應(yīng)根據(jù)危巖不同的破壞類型，尤其是塊體受力狀態(tài)及起始運(yùn)動(dòng)形式，由于危巖穩(wěn)定性涉及因素較多，本次未考慮震動(dòng)、荷載、大風(fēng)等其他因素的影響。因此，本次定性分析結(jié)果帶有局限性。

參考文獻(xiàn)：

[1]四川省自貢華川勘察設(shè)計(jì)有限公司.《聯(lián)絡(luò)線中段危巖地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估報(bào)告》.四川自貢. 2014.01；

[2]趙允輝.《危巖崩塌地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)與防治》. 中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào).2004.7（15）：33-38；

[3]劉云彪等.《川氣管道工程湖北段地質(zhì)災(zāi)害與防治研究》.中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào). 2007.6（18）：42-49。