時(shí)間：2023-06-09 10:02:20
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關(guān)鍵詞：水電站發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行；常見(jiàn)的問(wèn)題 ；維護(hù)及故障解決方案
中圖分類(lèi)號(hào)：TV文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
引言：要做好水電站發(fā)電機(jī)運(yùn)行和維護(hù)作業(yè),防止故障的呈現(xiàn)，就要實(shí)施一套科學(xué)可行的計(jì)劃。水電站的正常運(yùn)行,將對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和地區(qū)的發(fā)展產(chǎn)生重要的作用。本文對(duì)有關(guān)水電站發(fā)電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行原理上的剖析,對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)中經(jīng)常呈現(xiàn)的故障進(jìn)行總結(jié)，并提出對(duì)機(jī)組的保護(hù)及故障解決計(jì)劃,以期對(duì)水電站穩(wěn)定運(yùn)行起到必要的理論指導(dǎo)意義。
1.水電站發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行
1.1水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行方法
按帶負(fù)荷方法有并網(wǎng)運(yùn)行、單機(jī)運(yùn)行兩種方式,按調(diào)速器控制方法有自動(dòng)運(yùn)行、手動(dòng)運(yùn)行兩種方法。其中并網(wǎng)運(yùn)行是中小水輪發(fā)電機(jī)組的主要運(yùn)行方式。并網(wǎng)機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)工況的改動(dòng),要經(jīng)過(guò)控制設(shè)備的切換來(lái)進(jìn)行,如自動(dòng)、液壓手動(dòng)、發(fā)電調(diào)持平。運(yùn)轉(zhuǎn)方法的切換,應(yīng)按運(yùn)行操作規(guī)程進(jìn)行,以保持切換中機(jī)組穩(wěn)定與安全。并網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)組的調(diào)速器永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù),要根據(jù)機(jī)組在體系中的地位及擔(dān)任負(fù)荷的性質(zhì)來(lái)斷定。機(jī)組單機(jī)帶孤立負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),則孤立小體系的一切負(fù)荷都由一臺(tái)機(jī)組承當(dāng)。這種情況下運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)組,對(duì)其調(diào)速器、勵(lì)磁設(shè)備的主動(dòng)調(diào)節(jié)功能將有較高需要,以確保既滿(mǎn)足用戶(hù)有功負(fù)荷、無(wú)功負(fù)荷需要,又確保電能頻率和電壓的安穩(wěn)。
1.2凸極式同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行
隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，高壓電纜、輸電線(xiàn)路長(zhǎng)度等也隨之增加,電力體系的容性無(wú)功功率也隨之增大，電網(wǎng)一直處于低負(fù)荷運(yùn)作的線(xiàn)路，將呈現(xiàn)毛病，導(dǎo)致電網(wǎng)無(wú)功功率過(guò)大甚至是電網(wǎng)上某處電壓超壓。那么發(fā)電機(jī)應(yīng)當(dāng)進(jìn)相運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行吸收，對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)壓。
1.3遲相運(yùn)行
一般來(lái)說(shuō)水電站電力體系一方面要具有一定的有功功率,另一方面要滿(mǎn)足電力系統(tǒng)的無(wú)功需求。遲相運(yùn)行受轉(zhuǎn)子繞組發(fā)熱程度限制。
1.4調(diào)相運(yùn)行
水電站發(fā)電機(jī)能夠用作調(diào)相，使得電力體系和電網(wǎng)的電壓處于安穩(wěn)運(yùn)行的狀況，對(duì)其功率因數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，發(fā)電機(jī)吸收電網(wǎng)的有功功率，維持同步轉(zhuǎn)速，并向電網(wǎng)送出無(wú)功功率。發(fā)電機(jī)進(jìn)行調(diào)相運(yùn)行時(shí)可以依照體系的需要進(jìn)行欠勵(lì)或過(guò)勵(lì)狀態(tài)的運(yùn)行。
2.水輪發(fā)電機(jī)組常見(jiàn)的問(wèn)題
2.1水輪發(fā)電機(jī)組的油位故障
造成水輪發(fā)電機(jī)組油位故障的主要原因有以下 4 點(diǎn)：①發(fā)電機(jī)組油箱的油量超出了標(biāo)準(zhǔn)范圍；②發(fā)電機(jī)組的油路堵塞，導(dǎo)致油無(wú)法正常循環(huán)；③發(fā)電機(jī)組的擺動(dòng)幅度較大，超出了規(guī)定范圍；④發(fā)電機(jī)組的油箱密封被損壞，導(dǎo)致油路滲漏、串油。 針對(duì)上述 4 點(diǎn)原因，水電站應(yīng)做好以下 3 方面的工作：①檢查水輪發(fā)電機(jī)組的油位情況，一旦發(fā)現(xiàn)油量超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，則立即減少油量，使其處于允許范圍之內(nèi)。在實(shí)際中，水輪發(fā)電機(jī)組在沒(méi)有運(yùn)行時(shí)，其油位都要高于停機(jī)油位線(xiàn)；而在運(yùn)行過(guò)程中，油位必須低于最高油位線(xiàn)。②檢查發(fā)電機(jī)組的擺動(dòng)幅度是否過(guò)大，一旦發(fā)現(xiàn)擺動(dòng)幅度過(guò)大，就應(yīng)立刻關(guān)閉發(fā)電機(jī)組。③檢查發(fā)電機(jī)組的油路密封是否遭到破壞，如果已被破壞，則應(yīng)立即更換。
2.2 溫度過(guò)高
水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)不斷產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致機(jī)組內(nèi)部溫度快速升高，逐漸達(dá)到極限值。當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)異常時(shí)，過(guò)高的設(shè)備溫度會(huì)對(duì)機(jī)組元件或設(shè)備造成損壞，甚至?xí)?duì)其他輔助設(shè)備造成一定的侵蝕。比如水輪發(fā)電機(jī)組的軸承，它是機(jī)組中最容易受溫度影響的元件。如果水電站常用的調(diào)試方法無(wú)法徹底解決軸承溫度過(guò)高的問(wèn)題，則只能全面檢查整個(gè)發(fā)電機(jī)組，從而徹底解決該問(wèn)題。因此，水電站應(yīng)定期檢查水輪發(fā)電機(jī)組，并提前制訂預(yù)防措施
2.3 發(fā)電機(jī)同期并網(wǎng)
中小型水電站的同期控制手段主要包括自動(dòng)準(zhǔn)同期和手動(dòng)準(zhǔn)同期，它是指在發(fā)電機(jī)組還沒(méi)有并網(wǎng)時(shí)就已經(jīng)勵(lì)磁，并將電壓頻率調(diào)節(jié)至標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，當(dāng)電壓、頻率和相位等都符合條件后，閉合發(fā)電機(jī)組的斷路器，從而使系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)組同時(shí)處于運(yùn)行狀態(tài)中的一種保護(hù)手段。在電壓、頻率與相位都相同的前提條件下，發(fā)電機(jī)組開(kāi)始并網(wǎng)。在實(shí)際中，由于各種因素的影響，電壓、頻率與相位會(huì)產(chǎn)生偏差，而這種偏差是無(wú)法徹底消除的，只能盡量降至最低。
3.發(fā)電機(jī)的維護(hù)及故障解決方案
按照以上經(jīng)常出現(xiàn)的故障和問(wèn)題對(duì)應(yīng)提出解決方案確保在發(fā)生故障時(shí)能夠有效及時(shí)的解決。除此之外,還要對(duì)水電站發(fā)電機(jī)日常維護(hù)工作進(jìn)行檢查做好日常維護(hù)工作,才能夠有效避免故障的發(fā)生,下文將從兩個(gè)方面對(duì)此進(jìn)行分析。
3.1運(yùn)行狀態(tài)下的日常維護(hù)
水電站發(fā)電機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)下的維護(hù)分為兩個(gè)部分,也就是清洗作業(yè)和滑環(huán)及電刷的查看。進(jìn)行清洗時(shí)要保證發(fā)電機(jī)內(nèi)部潔凈,周邊不要有雜物的堆積。清洗作業(yè)，發(fā)電機(jī)外表塵埃以及外表的油污,及時(shí)進(jìn)行清除,定時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)碳刷進(jìn)行整理,保證不會(huì)有污漬殘留。其間涉及到的清洗東西有毛刷、高壓氣筒等,依照實(shí)際情況的不一樣對(duì)不一樣清洗東西進(jìn)行挑選毛刷，清洗完以后還要用清洗布進(jìn)行深化整理完善清洗作業(yè)。除此之外，對(duì)發(fā)電機(jī)外表整理以后，還要對(duì)發(fā)電機(jī)電刷滑環(huán)處進(jìn)行整理，保證此處無(wú)污漬殘留,這一點(diǎn)對(duì)于發(fā)電機(jī)而言具有重要意義,主要是因?yàn)榛h(huán)在發(fā)電機(jī)平常運(yùn)轉(zhuǎn)中的作用特殊，其承載著勵(lì)磁電流傳輸?shù)淖饔?因此有必要要將其歸入重要保護(hù)作業(yè)中。詳細(xì)的整理過(guò)程中，對(duì)其認(rèn)真細(xì)致的查看，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行處理，能讓毛病消除于無(wú)形之中，要不然可能會(huì)對(duì)水電站正常運(yùn)轉(zhuǎn)形成十分嚴(yán)峻的影響。詳細(xì)整理時(shí)保證電刷在滑環(huán)中心線(xiàn)上,電刷和刷握之間不要太密,保證之間有必要的孔隙，使其不在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)呈現(xiàn)火花表象。假設(shè)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)碳刷跳動(dòng)幅度不符合相關(guān)規(guī)定時(shí)有必要進(jìn)行調(diào)整。同理如果呈現(xiàn)比較大的火花,應(yīng)當(dāng)對(duì)外表污漬進(jìn)行處理，可以利用酒精等物品擦洗滑環(huán)，必要時(shí)用銼刀對(duì)滑環(huán)的外表進(jìn)行打磨保證火花消滅。假設(shè)火花無(wú)法消除則應(yīng)當(dāng)思考替換電刷，但是其間有必要注意的是替換的碳刷和之前的電刷為同一類(lèi)型。
3.2運(yùn)行狀態(tài)下的檢查和監(jiān)控
除了做好發(fā)電機(jī)的平常保護(hù)作業(yè)之外,還要做好發(fā)電機(jī)的巡檢和監(jiān)控作業(yè)。比如說(shuō)定子繞組的呈現(xiàn)溫度過(guò)高、絕緣的老化表象,以上清況都和發(fā)電機(jī)沒(méi)有認(rèn)真巡檢查看脫不開(kāi)聯(lián)系,因而要對(duì)發(fā)電機(jī)平常查看給予足夠重視，將發(fā)電機(jī)毛病消除于萌發(fā)期間。那么怎么做好發(fā)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的查看和監(jiān)控作業(yè)呢,一方面需求值勤人員的責(zé)任感和義務(wù)感。值勤時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下定時(shí)查看，確保發(fā)電機(jī)一直處于一個(gè)安穩(wěn)的作業(yè)環(huán)境。在發(fā)電機(jī)呈現(xiàn)毛病的時(shí)候都會(huì)有異響呈現(xiàn)。正常狀況下,發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)聲響較為均勻，如呈現(xiàn)異響,則能夠肯定是出現(xiàn)了毛病件，特別是軸承損壞時(shí)的振動(dòng)聲,因而需要值勤作業(yè)人員要有敏銳的聽(tīng)覺(jué)，時(shí)刻保持警惕確保發(fā)電機(jī)安穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn);另一方面池那就是“聞”，如呈現(xiàn)異味，和“聽(tīng)”是同一個(gè)道理，有異味則可能是發(fā)電機(jī)內(nèi)部呈現(xiàn)故障需要當(dāng)即進(jìn)行處理。最為重要的一點(diǎn)就是需要對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行認(rèn)真監(jiān)盤(pán)，查看實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保發(fā)電機(jī)每一個(gè)數(shù)據(jù)處于安穩(wěn)安全的數(shù)值內(nèi)，確保功率安穩(wěn)，確保發(fā)電機(jī)負(fù)荷分配合理，確保每一個(gè)部件運(yùn)轉(zhuǎn)狀況一直處于實(shí)時(shí)監(jiān)控中，如有故障及時(shí)處理不讓毛病進(jìn)一步發(fā)展。通常狀況下值班作業(yè)人員要對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行巡檢，確保其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。巡檢項(xiàng)目包含發(fā)電機(jī)異響、異味、表面度、內(nèi)部火花狀況、部件是不是安穩(wěn)、回路裝置是不是正常、勵(lì)磁裝置是不是正常等。檢查完這些項(xiàng)目對(duì)確保發(fā)電機(jī)安全運(yùn)具有重要意義。
結(jié)束語(yǔ)
水利發(fā)電站是中國(guó)僅次于火力發(fā)電站以后最主要的發(fā)電站,在中國(guó)電力產(chǎn)業(yè)中占有重要地位。確保水利發(fā)電站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)保持電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行有著重要意義。因而水電站的管理人員有必要以準(zhǔn)確合理的方法來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)水輪發(fā)電機(jī)組,并定期對(duì)水電站的一切設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。一旦發(fā)現(xiàn)有運(yùn)轉(zhuǎn)反?；蚬收媳硐髸r(shí),就要當(dāng)即采取辦法進(jìn)行修理,且要確保一次修理到位,不得使其再次發(fā)生同樣的故障。只要這樣,才能最大程度的保證水電站的安全可靠運(yùn)行，發(fā)揮水電站的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
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[3]孔繁鎳. 水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型及其控制策略研究[D].廣西大學(xué),2013.
關(guān)鍵詞：長(zhǎng)輸管道工程、地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災(zāi)害、危險(xiǎn)性評(píng)估
中圖分類(lèi)號(hào)：F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
引言
長(zhǎng)輸管道工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作的特點(diǎn)是線(xiàn)路長(zhǎng)，跨越的地貌單元多，地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜等。以“閩粵支干線(xiàn)天然氣管道工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作”為例，根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》及國(guó)土資發(fā)[2004]69 號(hào)文件等法規(guī)要求，對(duì)長(zhǎng)輸管道工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估方法進(jìn)行探討。
1、工程概況及評(píng)估范圍
閩粵支干線(xiàn)屬于西三線(xiàn)工程九條支線(xiàn)之一，線(xiàn)路總體走向呈東西向。管道起點(diǎn)位于閩粵兩省交界的潮州市饒平縣上善鎮(zhèn)，向西南經(jīng)潮州市、揭陽(yáng)市后，折向西經(jīng)揭西縣，惠州市北，東莞市北后到達(dá)終點(diǎn)從化市龍?zhí)舵?zhèn)。中間設(shè)置四座分輸站，設(shè)計(jì)輸量100×108Nm3/a，管徑Ф1016mm，設(shè)計(jì)壓力10MPa。管道基本埋深1.2m，石方段埋深最小可減至0.8m。
根據(jù) “技術(shù)要求” 的規(guī)定，結(jié)合工程特點(diǎn)、規(guī)模及地質(zhì)環(huán)境條件，以管道為中軸、兩側(cè)及兩端各1km的帶狀區(qū)域。整個(gè)評(píng)估面積約1056km2。
2、地質(zhì)環(huán)境條件
2.1氣象、水文
評(píng)估區(qū)橫跨廣東省中東部，屬亞熱帶地區(qū)，夏長(zhǎng)冬暖，雨量充沛。年平均氣溫22℃，年日照時(shí)數(shù)1828小時(shí)。評(píng)估區(qū)內(nèi)雨量分布特點(diǎn)是自東向西遞增，屬濕潤(rùn)地區(qū)。管道經(jīng)過(guò)區(qū)域的降雨主要集中于4～9月份，多年平均降雨量以龍門(mén)縣最大（2140.1mm），饒平縣最?。?400mm）。
評(píng)估區(qū)所在區(qū)域的河流從西至東，主要有黃岡河、韓江、榕江、東江、增江和流溪河等，具有流量大，含沙量小，汛期長(zhǎng)，終年不凍，水力資源豐富的特點(diǎn)。
2.2地形地貌
擬建管道工程沿線(xiàn)地形地貌條件復(fù)雜，地貌類(lèi)型多樣有低山、丘陵、平原和巖溶盆地、溶蝕準(zhǔn)平原，以低山丘陵為主，其次為平原。管道所經(jīng)最高點(diǎn)高程約650m，位于K54～K57區(qū)段的潮州市鳳凰鎮(zhèn)南嶺山；最低點(diǎn)高程約為3m，位于K120～K140區(qū)段的榕江岸邊揭陽(yáng)沖積平原。
2.3地層巖性
評(píng)估區(qū)內(nèi)地層巖性復(fù)雜，評(píng)估區(qū)及周邊地層由老到新主要為泥盆系、石炭系、二疊系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系和第四系；西三線(xiàn)廣東段沿線(xiàn)的巖漿巖分布廣泛，以侵入巖為主，其次為潛火山巖。
2.4地質(zhì)構(gòu)造與區(qū)域地殼穩(wěn)定性
2.4.1地質(zhì)構(gòu)造
評(píng)估區(qū)在大地構(gòu)造上屬于華南褶皺系，為加里東期形成的地槽褶皺系，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，以斷裂為主。評(píng)估區(qū)范圍主要發(fā)育有四條斷裂帶和三條斷裂，以NE向?yàn)橹?，其次為EW、NW向，其中河源斷裂帶活動(dòng)性中等；蓮花山斷裂帶和紫金-博羅斷裂活動(dòng)性較弱。
2.4.2地震
擬建管道工程所經(jīng)區(qū)域位于我國(guó)環(huán)東南沿海地震帶上。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），確定評(píng)估區(qū)的地震動(dòng)峰值加速度為0.05～0.15g，地震基本烈度為Ⅵ～Ⅶ度。
2.5水文地質(zhì)條件
評(píng)估區(qū)地下水分為松散巖類(lèi)孔隙水、基巖裂隙水和碳酸鹽巖巖溶裂（溶）隙水等三種類(lèi)型。低山、丘陵區(qū)地下水的補(bǔ)給主要來(lái)源于大氣降水入滲；溝谷、平原區(qū)及濱海區(qū)地下水的補(bǔ)給來(lái)源除大氣降水的入滲補(bǔ)給外，局部有地表水體下滲滲透補(bǔ)給。地下水位隨地形變化，河谷平原及濱海區(qū)水位埋深較淺，地下水的穩(wěn)定水位埋深多為1～3m；低山區(qū)和丘陵區(qū)地下水埋藏較深，穩(wěn)定水位埋深多為4～8m。
2.6巖土類(lèi)型及工程地質(zhì)性質(zhì)
評(píng)估區(qū)巖土體按其巖性、結(jié)構(gòu)、物理力學(xué)性質(zhì)分為以下四類(lèi)：
松散土類(lèi)（Ⅰ）：較集中于沖積平原，山前平原及丘陵次之，包括第四系全新統(tǒng)（Qh）、更新統(tǒng)（Qp），松散層是管道的主要致災(zāi)體。
碎屑巖組（Ⅱ）：包括第三紀(jì)至泥盆紀(jì)地層，分布于評(píng)估區(qū)中部大部分地區(qū)，巖性為砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等，自上而下，巖石風(fēng)化程度變?nèi)酢?/p>
碳酸鹽巖巖組（Ⅲ）：主要為石炭系和泥盆系灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r等，巖質(zhì)較堅(jiān)硬，微風(fēng)化巖石天然單軸飽和抗壓強(qiáng)度值為17.1～88.1MPa，平均值為39.3MPa。零星分布于評(píng)估區(qū)西部龍門(mén)縣見(jiàn)田村、龍華鎮(zhèn)、石下村和增城市灌村鎮(zhèn)一帶，以覆蓋型為主。
塊狀巖組（Ⅳ）：評(píng)估區(qū)內(nèi)廣泛分布，主要為侵入巖和潛火山巖，巖性為黑云母花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖等。塊狀巖區(qū)植被中等發(fā)育至發(fā)育，風(fēng)化層一般較厚，易發(fā)生沿基巖面滑動(dòng)的滑坡或崩塌。
2.7人類(lèi)工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響
評(píng)估區(qū)所經(jīng)區(qū)域?yàn)閺V東省經(jīng)濟(jì)開(kāi)放區(qū)，人類(lèi)工程活動(dòng)以山村民宅和交通工程建設(shè)對(duì)周邊地質(zhì)環(huán)境的改變最為明顯，尤其是民宅和道路修建時(shí)人工開(kāi)挖形成且未采取防護(hù)工程措施的高切坡在評(píng)估區(qū)內(nèi)較多，部分已產(chǎn)生變形破壞，破壞形式以中、小型崩塌和滑坡為主。在地質(zhì)環(huán)境保護(hù)較好的區(qū)域地段，則少見(jiàn)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。
3、地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評(píng)估
據(jù)收集資料及野外實(shí)地調(diào)查結(jié)果表明，評(píng)估范圍內(nèi)已知滑坡、崩塌、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)合計(jì)29處。
3.1滑坡
評(píng)估區(qū)內(nèi)共有滑坡11處，其中小型滑坡8處，中型3處，未發(fā)現(xiàn)大型滑坡。災(zāi)害點(diǎn)距離管線(xiàn)較遠(yuǎn)，對(duì)管道工程的影響程度小，其地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小。
3.2崩塌
評(píng)估區(qū)管道沿線(xiàn)有一定規(guī)模的崩塌15處，其規(guī)模10～1800m3不等，未見(jiàn)大型崩塌發(fā)生。災(zāi)害點(diǎn)規(guī)模以及對(duì)管線(xiàn)的影響程度較小，其地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小。
3.3地面塌陷
評(píng)估區(qū)內(nèi)地面塌陷有3處，均為巖溶地面塌陷。主要分布于評(píng)估區(qū)西部龍門(mén)縣永漢鎮(zhèn)-增城市派潭鎮(zhèn)巖溶盆地及溶蝕準(zhǔn)平原等地下水活躍地區(qū)。其中GDT-003對(duì)管道工程的影響程度大、危險(xiǎn)性大，GDT-001和GDT-002對(duì)管道工程的影響中等、危險(xiǎn)性中等。
4、地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估
4.1工程建設(shè)引發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)
4.1.1管道開(kāi)挖工程建設(shè)可能引發(fā)滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)
隨著工程建設(shè)的實(shí)施，人工開(kāi)挖可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害將以斜坡變形破壞為主，主要表現(xiàn)為引發(fā)和加劇滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害。
針對(duì)層狀碎屑巖區(qū)段，預(yù)測(cè)管道順坡或橫坡敷設(shè)開(kāi)挖過(guò)程中引發(fā)或加劇邊坡產(chǎn)生崩塌或滑坡的可能性，評(píng)估方法采用赤平投影分析法，結(jié)合斜坡的地質(zhì)環(huán)境條件分析斜坡的穩(wěn)定性，利用邊坡穩(wěn)定性分析結(jié)果，結(jié)合與之對(duì)應(yīng)的管道之間的位置關(guān)系進(jìn)行危險(xiǎn)性評(píng)估。
針對(duì)評(píng)估區(qū)巖漿巖分布地段，邊坡的穩(wěn)定性主要根據(jù)邊坡高度、邊坡角度、巖土體性質(zhì)、地貌特征、水文地質(zhì)條件及人類(lèi)工程活動(dòng)強(qiáng)度等進(jìn)行危險(xiǎn)性評(píng)估。
工程沿線(xiàn)有2個(gè)區(qū)段邊坡的巖體為塊狀構(gòu)造，邊坡穩(wěn)定性差，發(fā)生崩塌、滑坡的可能性大、危險(xiǎn)性大；有12段邊坡的巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，發(fā)生崩塌、滑坡的可能性較大、危險(xiǎn)性中等；其余區(qū)段發(fā)生崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的可能性小、危險(xiǎn)性小。
4.1.2隧道工程可能引發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)
擬建管道工程共有2處隧道工程，分別為大窩肚頂隧道和亞婆髻隧道，總長(zhǎng)3.7km。根據(jù)邊坡巖土體及不利結(jié)構(gòu)面的赤平投影關(guān)系，分別對(duì)隧道的進(jìn)出口邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析，綜合評(píng)定隧道進(jìn)口段斜坡穩(wěn)定性較差、危險(xiǎn)性中等。隧道開(kāi)挖工程棄土石渣堆放不當(dāng)可能形成不穩(wěn)定斜坡進(jìn)而引發(fā)崩塌、滑坡或泥石流地質(zhì)災(zāi)害的可能性中等、危險(xiǎn)性中等。
4.1.3穿越工程可能引發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)
1）河流穿越
擬建工程穿越河流、溝渠等30728m /896處，其中大、中型穿越5530m /9處。其中韓江、東江段以鉆爆隧道方式穿越，穿越圍巖為花崗巖及砂礫巖，穿越處斷裂構(gòu)造較發(fā)育，巖體較破碎、強(qiáng)度低。預(yù)測(cè)引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的可能性較大、危險(xiǎn)性中等。其余中、小型河流采用大開(kāi)挖、定向鉆穿越方式，由于河床與岸坡較穩(wěn)定，河道寬淺，水流平緩，河水沖刷深度小，兩岸均平整開(kāi)闊，砂層一般較薄，易于防治，預(yù)測(cè)引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的可能性小、危險(xiǎn)性小。
2）道路穿越
管道沿線(xiàn)穿越高速公路4處、國(guó)道4處、省級(jí)公路及普通公路多處，穿越鐵路2處，均采用非開(kāi)挖頂管方式，根據(jù)道路所在地段地形地貌、地層巖性、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度及采取的施工工藝等預(yù)測(cè)道路穿越工程可能加劇、引發(fā)、遭受地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小。
4.2工程建設(shè)可能遭受地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)
4.2.1管道工程可能遭受滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)
1）露天礦山開(kāi)采環(huán)境條件
評(píng)估區(qū)內(nèi)共有11處露天開(kāi)采的礦山。根據(jù)《中華人民共和國(guó)石油天然氣管道保護(hù)法》第三十五條、五十八條規(guī)定結(jié)合《爆破安全規(guī)程GB6722-2003》針對(duì)露天巖土爆破最大安全允許距離。預(yù)測(cè)管道在露天礦山開(kāi)采區(qū)段內(nèi)的危險(xiǎn)性中等～大。
2）自然斜坡條件
根據(jù)斜坡所處的地質(zhì)環(huán)境條件采用地質(zhì)分析與量化打分相結(jié)合的方法對(duì)斜坡的穩(wěn)定性現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)估，在其基礎(chǔ)上，結(jié)合斜坡與擬建管道工程的關(guān)系對(duì)斜坡的潛在危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)估。預(yù)測(cè)K0+000～K5+600等3個(gè)區(qū)段，遭受崩塌、滑坡的地質(zhì)災(zāi)害影響的可能性大、危險(xiǎn)性大；K5+600～K8+500等19個(gè)區(qū)段，遭受崩塌、滑坡的地質(zhì)災(zāi)害的影響的可能性較大、危險(xiǎn)性中等；其余區(qū)段遭受崩塌、滑坡的可能性小、危險(xiǎn)性小。
4.2.2管道可能遭受地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)
1）管道工程可能遭受巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)
根據(jù)《廣東省地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估實(shí)施細(xì)則》巖溶地面塌陷穩(wěn)定性預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)要素，結(jié)合評(píng)估區(qū)的巖溶發(fā)育程度，對(duì)巖溶地面塌陷的可能性進(jìn)分析，預(yù)測(cè)工程施工產(chǎn)生的振動(dòng)或引起地下水位變化時(shí)，極易引發(fā)和遭受巖溶地面塌陷的危害，預(yù)測(cè)K392+000～K398+000等4段巖溶盆地區(qū)，引發(fā)或遭受地面塌陷的可能性大、危險(xiǎn)性大。
2）管道工程可能遭受采空地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)
評(píng)估區(qū)內(nèi)有5處地下開(kāi)采礦區(qū)，分別為金屬礦、煤礦。根據(jù)《中華人民共和國(guó)石油天然氣管道保護(hù)法》第三十五條、五十八條，預(yù)測(cè)管道工程可能遭受礦山開(kāi)采產(chǎn)生的地面塌陷危險(xiǎn)性小2處、危險(xiǎn)性中等1處、危險(xiǎn)性大2處。
4.2.3管道工程可能遭受軟土地面沉降地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)
評(píng)估區(qū)內(nèi)軟土主要分布于韓江、東江、榕江等大、中型河流沿岸及部分水庫(kù)尾部，其中以榕江流域平原區(qū)規(guī)模較大。根據(jù)評(píng)估區(qū)軟土的特點(diǎn)，結(jié)合工程型式，采用有限數(shù)值模擬法，估算各軟土路段軟土地基沉降量，評(píng)估軟土地基不均勻沉降的危害性和危險(xiǎn)性。預(yù)測(cè)軟土分布地段不均勻沉降量相對(duì)較小、危險(xiǎn)性小。
4.2.4管道工程可能遭受泥石流地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)
評(píng)估區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)泥石流地質(zhì)災(zāi)害，在此主要是對(duì)溝谷泥石流的易發(fā)性進(jìn)行分析。據(jù)泥石流的形成條件，結(jié)合1:5萬(wàn)地形圖、1:20萬(wàn)地質(zhì)圖等資料及野外調(diào)查，沿線(xiàn)區(qū)域范圍內(nèi)已發(fā)生的滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律和發(fā)育特征，綜合分析擬建管道工程沿線(xiàn)兩側(cè)的主要溪河溝谷產(chǎn)生泥石流的可能性。預(yù)測(cè)發(fā)生泥石流的可能小，工程遭受泥石流地質(zhì)災(zāi)害的可能性小、危險(xiǎn)性小。
4.2.5管道工程可能遭受活動(dòng)性斷裂地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)
評(píng)估區(qū)內(nèi)有三條活動(dòng)性斷裂分布，斷裂與管道呈較大角度的接觸，因軟弱帶蠕動(dòng)潛在引發(fā)管道變形，對(duì)管道安全帶來(lái)隱患，但因以上斷裂活動(dòng)性較弱，采取合理的選材和施工，可以有效的降低活動(dòng)性斷裂對(duì)管道工程的影響。預(yù)測(cè)評(píng)估區(qū)內(nèi)活動(dòng)性斷裂對(duì)管道工程影響程度較小、危險(xiǎn)性小。
4.2.6輸氣場(chǎng)站可能遭受地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)
管道沿線(xiàn)共設(shè)置輸氣站場(chǎng)4座，閥室22座。其中21#、23#閥室遭受巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害的可能性大、危險(xiǎn)性大；13#閥室遭受滑坡、崩塌的可能性大、危險(xiǎn)性大；6#、11#閥室遭受滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害的可能性較大、危險(xiǎn)性中等；其余輸氣站、閥室遭受地質(zhì)災(zāi)害的可能性小、危險(xiǎn)性小。
5、地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合分區(qū)評(píng)估及防治措施
5.1地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估
5.1.1評(píng)估方法
評(píng)估辦法采用“危險(xiǎn)性積分法”，即列出與地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性最密切的評(píng)分項(xiàng)目，按百分制逐段、逐項(xiàng)進(jìn)行考核打分，分高為危險(xiǎn)性大，分低為危險(xiǎn)性小。最后根據(jù)評(píng)分結(jié)果，結(jié)合實(shí)際情況給出危險(xiǎn)性不同級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)分值，并按這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)綜合評(píng)估每一地段地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性等級(jí)。
5.1.2評(píng)估結(jié)果
按照確定的綜合評(píng)估原則與量化指標(biāo)，將閩粵支干線(xiàn)526km管道劃分為58個(gè)區(qū)段進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估。
1）地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性大區(qū)（Ⅰ）
K0+000～K5+600等共16段為地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性大區(qū)。大區(qū)線(xiàn)路全長(zhǎng)94.8km，占評(píng)估管道全長(zhǎng)的18.02%。管道工程建設(shè)可能引發(fā)、加劇或遭受地面塌陷、崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的可能性大，危險(xiǎn)性大，應(yīng)開(kāi)展專(zhuān)項(xiàng)勘察，并采取相應(yīng)防治措施。
2）地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性中等區(qū)（Ⅱ）
K5+600～K8+500等共19段為地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性中等區(qū)。中等區(qū)全長(zhǎng)116.15km，占評(píng)估管道全長(zhǎng)的22.08%。為崩塌、滑坡災(zāi)害中發(fā)育區(qū)段，災(zāi)害點(diǎn)距離管道線(xiàn)路均較遠(yuǎn)，總體孕災(zāi)因素中等，有可能遭受崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，危險(xiǎn)性中等，應(yīng)引起重視。
3）地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小區(qū)（Ⅲ）
其余23段是地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小區(qū)，共315.05km，占評(píng)估管道全長(zhǎng)的59.9%。危險(xiǎn)性小區(qū)無(wú)明顯的現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害，預(yù)測(cè)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性小，危險(xiǎn)性小，但不排除小范圍、小規(guī)模的災(zāi)害仍然存在，管道通過(guò)時(shí)也要引起注意。
4）站場(chǎng)工程建設(shè)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估
四個(gè)分輸站場(chǎng)區(qū)條件較好，周邊未發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，綜合評(píng)估擬建的四個(gè)場(chǎng)站遭受地質(zhì)災(zāi)害的可能性小、危險(xiǎn)性小。
5.1.3適宜性綜合評(píng)定
根據(jù)以上評(píng)述結(jié)果，綜合評(píng)定擬建管道工程用地適宜性級(jí)別為基本適宜。
5.2防治措施
1）項(xiàng)目建設(shè)前需對(duì)工程場(chǎng)地作詳細(xì)的巖土工程勘察，特別是重要工程、不良工程地質(zhì)條件段，為設(shè)計(jì)提供詳細(xì)的工程地質(zhì)資料。
2）在穿越地質(zhì)災(zāi)害較為集中段和災(zāi)害體時(shí)，應(yīng)進(jìn)行線(xiàn)路調(diào)整，避免大的災(zāi)害對(duì)線(xiàn)路產(chǎn)生影響。
3）在管道定線(xiàn)前，應(yīng)對(duì)地下礦區(qū)分布情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，管道要盡可能繞避地下采空區(qū)，或采取對(duì)應(yīng)措施對(duì)管道加以保護(hù)。
4）針對(duì)輸氣場(chǎng)站等重要工程，應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作。
5）管道工程建設(shè)應(yīng)盡量選擇在旱季進(jìn)行，認(rèn)真做好水土保持工作，同時(shí)加強(qiáng)施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)，預(yù)警等工作。
6）管道工程建設(shè)中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行地質(zhì)災(zāi)害防治工作“三同時(shí)”制度。
6、結(jié)束語(yǔ)
1）長(zhǎng)輸管道工程一般具備線(xiàn)路長(zhǎng)，跨越地貌單元多元化，地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜的特征，全面收集和分析地質(zhì)環(huán)境條件資料至關(guān)重要。
2）根據(jù)管道沿線(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度，有針對(duì)性的查明沿線(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害和不良地質(zhì)環(huán)境條件分布、規(guī)模、特征，對(duì)其危險(xiǎn)性和對(duì)工程危害范圍及程度定性的作出現(xiàn)狀評(píng)估。
3）根據(jù)沿線(xiàn)的地質(zhì)環(huán)境條件，結(jié)合管道工程的施工特點(diǎn)，對(duì)工程建設(shè)中和運(yùn)營(yíng)后可能引發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害和遭受地質(zhì)災(zāi)害的可能性、危險(xiǎn)性進(jìn)行定量、半定量的預(yù)測(cè)評(píng)估。
4）根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)狀評(píng)估和預(yù)測(cè)評(píng)估結(jié)果，采用“危險(xiǎn)性積分法”對(duì)擬建管道工程的適宜性作出綜合評(píng)估，有針對(duì)性的提出防治措施和建議。
5）地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作一般在可行性研究階段進(jìn)行，受工程研究階段和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘查工作量的限制，評(píng)估成果不能滿(mǎn)足工程施工設(shè)計(jì)要求。后續(xù)工程勘察和設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)等工作對(duì)地質(zhì)災(zāi)害防治中具有重要作用。
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[關(guān)鍵字]地質(zhì) 滑坡 崩塌 應(yīng)急方案 應(yīng)急措施
[中圖分類(lèi)號(hào)] P5 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2013）-4-215-2
0 前言
2011年9月下旬，陜西省遭遇強(qiáng)降水，10市1區(qū)受災(zāi)，受災(zāi)縣（區(qū)、市）達(dá)92個(gè)，受災(zāi)人口217.86萬(wàn)人，因?yàn)?zāi)死亡28人。其中商洛市商州區(qū)2人、洛南縣1人。西安～商州天然氣輸氣管道K1403～K1414樁段商州市麻街嶺鎮(zhèn)麻街嶺北坡中流村東側(cè)山體滑坡。導(dǎo)致西商線(xiàn)此段管道局部彎曲變形，天然氣商州市輸氣中斷。
1 K1403～K1414段地質(zhì)環(huán)境背景
1.1 地形地貌
K1403～K1414管線(xiàn)敷設(shè)地段屬剝蝕山區(qū)低中山地貌單元與丹江河谷階地過(guò)渡地帶，海拔一般在750～1200m，相對(duì)高差200～300m。溝谷多呈 “V”型，坡度一般在30～50°，斜坡多被第四系殘坡積物覆蓋，植被較為發(fā)育。
1.2 氣象、水文
管線(xiàn)區(qū)地處秦嶺山區(qū)暖溫帶濕潤(rùn)氣候區(qū)。多年均降水量768.3mm。降水夏季314.1mm，多大雨，暴雨；秋季降水量225.2mm，占年降水量的31.15%，多連陰雨。2011年9月降水量資料未收集到。管線(xiàn)北側(cè)河流為丹江，常流量為24.5m3/s，年平均徑流量13.5×109m3。丹江在洪水期水深5～5.5m，流速5.5～6m3/s；常水期水深1.5～2m，流速1.2m3/s；枯水期水深0.5～1m，流速0.5～0.7m3/s。
1.3 地層巖性
元古界（Pt）寬坪群（Pt2kn）：管線(xiàn)沿線(xiàn)主要巖性為綠簾綠泥片巖、鈉長(zhǎng)綠簾陽(yáng)起片巖、綠簾綠泥陽(yáng)起片巖，主要分布與管線(xiàn)北段；硅質(zhì)條帶（紋）大理巖、條帶狀石英大理巖、透閃大理巖為主，夾石英巖分布于管線(xiàn)南段。地層產(chǎn)狀與坡向一致，屬順向坡。第四系全新統(tǒng)（Qh）沖洪積層（Qhal+pl）：分布于丹江河谷階地區(qū)。巖性下部為砂、礫卵石，松散狀，厚數(shù)米，不穩(wěn)定，上部為黃棕、褐黃色粉質(zhì)粘土，厚數(shù)米。坡積、殘積層（Qhdl+el）：分布于坡體表層，巖性為粘性土、含碎石粘性土、碎石土，松散或可塑狀，厚度變化大，厚數(shù)米，為本區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的主要易崩易滑體，此次的天然氣管線(xiàn)破壞多與此有關(guān)。
1.4 水文地質(zhì)特征
本次地質(zhì)災(zāi)害形成與上層滯水關(guān)系密切。上層滯水是存在于包氣帶中局部隔水層（片巖、片麻巖）之上的重力水。主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水。上層滯水接近地表，受氣候、水文條件影響較大，故水量不大而季變化強(qiáng)烈。坡度較陡的地段，大部分降水以地表徑流方式流走，因而不易形成上層滯水。但在坡度較緩處，尤其是能匯集雨水的洼地，卻最易于形成上層滯水。上層滯水的動(dòng)態(tài)主要決定于氣候、隔水層的范圍、厚度、隔水性等條件。由于滑坡地段屬順向坡，強(qiáng)降水期對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響大，是此次管線(xiàn)地段滑坡地質(zhì)災(zāi)害形成的主要誘因
1.5 巖土體類(lèi)型及特征
巖體：按巖石強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)、建造將巖體分為堅(jiān)硬巖、較堅(jiān)硬巖、較軟巖三類(lèi)。①堅(jiān)硬巖類(lèi)：主要為深變質(zhì)石英巖，以元古界寬坪群為主，巖性較為復(fù)雜，為薄層～中厚層結(jié)構(gòu)，力學(xué)強(qiáng)度高，具良好的工程地質(zhì)性質(zhì)。②較松軟的片麻巖組：巖性主要為片巖，巖體結(jié)構(gòu)類(lèi)型多呈層狀結(jié)構(gòu)，由于巖層較為古老，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，導(dǎo)致巖石較為破碎，節(jié)理、裂隙發(fā)育。③軟弱片狀淺變質(zhì)巖組：區(qū)內(nèi)局部出露，巖性以千枚巖為主，千枚狀結(jié)構(gòu)，力學(xué)強(qiáng)度低，片理發(fā)育，各向異性明顯，抗風(fēng)化侵蝕能力差，遇水軟化，全風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化帶厚數(shù)米～數(shù)十米，風(fēng)化巖體呈碎片狀。該套巖體既是區(qū)內(nèi)易滑體，也是殘坡積層滑坡的滑動(dòng)接觸面。
土體：按照工程地質(zhì)特性劃分為粘性土、卵礫類(lèi)土、砂礫土、碎石土四類(lèi)。①粘性土：分布于丹江河谷階地區(qū)及局部坡體表層，土質(zhì)不均。②卵、礫類(lèi)土：分布于丹江漫灘和河床地段，巖性以砂卵石為主，夾含礫粉砂、粉土、粉質(zhì)粘土等透鏡體。以均一結(jié)構(gòu)為主，松散，滲透性強(qiáng)，中密～密實(shí)，分選差，承載力中等，抗沖蝕力弱，工程地質(zhì)性質(zhì)一般。沖積砂礫③土和砂：巖性疏松，中密，厚度不穩(wěn)定，承載力中等或偏小，易被沖蝕，工程地質(zhì)性質(zhì)較差。④碎石土：主要覆蓋于斜坡凹地或堆積于溝谷坡腳地帶，厚度變化較大，粒度大小混雜，含有機(jī)質(zhì)，孔隙度高，結(jié)構(gòu)疏松，承載力低，穩(wěn)定性差，工程地質(zhì)性極差，是該區(qū)堆積層滑坡的主體。
1.6 人類(lèi)工程活動(dòng)
312國(guó)道公路建設(shè)，切坡、開(kāi)挖坡腳，形成高陡邊坡，一定程度上破壞了原有坡體的穩(wěn)定性，使原本穩(wěn)定邊坡力學(xué)平衡被破壞，穩(wěn)定變?yōu)椴环€(wěn)定，為滑坡的形成提供了基礎(chǔ)條件
2 地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀及穩(wěn)定性、危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查，確定天然氣輸氣K1403～K1414樁段調(diào)查區(qū)有地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)5處，其中滑坡點(diǎn)3處，崩塌2處。
2.1 滑坡
H1滑坡，位于麻街嶺鎮(zhèn)中流村東側(cè)，即原始管道沿丹江河灘地敷設(shè)至土地廟穿越312國(guó)道，沿國(guó)道右側(cè)擋土墻向山頂敷設(shè)段，北側(cè)為312國(guó)道及丹江，坐標(biāo)：X=3756920、Y=37393700。
滑坡所處微地貌為陡坡，上部坡度約30°，下部約50°，前緣因修建312國(guó)道人工開(kāi)挖形成的高陡邊坡，坡面植被以草地、灌木為主。滑坡在平面上呈半圓形，滑坡體高程介于794～850m，長(zhǎng)120m，寬70m，厚2～3m，體積約2.1×104m3，屬小型堆積層滑坡，滑向13°?；麦w組成物質(zhì)下部為片巖強(qiáng)風(fēng)化碎塊石，粒徑一般為5～10cm，最大50cm，結(jié)構(gòu)松散。上部為含碎石粘土，碎石含量10%～15%，粒徑一般為0.5～3cm，呈可塑～軟塑狀態(tài)。下伏元古界寬坪群片巖，為順向坡?；麦w與下伏基巖接觸的風(fēng)化帶為滑面。滑坡誘發(fā)因素為強(qiáng)降水。致使原輸氣管道受損，停止運(yùn)營(yíng)。該滑坡已滑方量約500m3，后緣滑壁高1.1～2.0m，坡面出現(xiàn)多條弧形拉張裂縫及剪切裂縫，最長(zhǎng)約80m，錯(cuò)坎高60～80cm，裂縫寬20～60cm，現(xiàn)狀穩(wěn)定性差。在強(qiáng)降雨及人工擾動(dòng)等因素作用下可能發(fā)生滑動(dòng)，威脅下部312國(guó)道、車(chē)輛行人的安全，危害較嚴(yán)重，危險(xiǎn)性大。
H2滑坡，該滑坡位于麻街嶺鎮(zhèn)郭家堂村312國(guó)道南側(cè)，坐標(biāo)：N：X=3756500、Y=37393980?；滤幬⒌孛矠榫徠?，上部坡度約25°，下部約20°，坡面開(kāi)挖耕種，前緣因修建312國(guó)道人工開(kāi)挖形成高陡邊坡，植被覆蓋差?；略谄矫嫔铣噬嘈?，高程802～1050m，長(zhǎng)500m，寬150～250m，厚2～5m，體積約35×104m3，屬中型堆積層滑坡，滑向15°。滑坡體組成物質(zhì)為粘土。下伏元古界寬坪群石英巖?；瑒?dòng)面為碎石土與下伏基巖接觸面。修路切坡，在降水因素影響下局部變形，產(chǎn)生多個(gè)次級(jí)滑體，出現(xiàn)錯(cuò)坎及拉張裂縫，現(xiàn)狀穩(wěn)定性差，可能發(fā)生再次滑動(dòng)，威脅312國(guó)道車(chē)輛行人的安全，危害較嚴(yán)重，危險(xiǎn)性中等。
H3滑坡，該滑坡位于麻街嶺鎮(zhèn)郭家堂村312國(guó)道南側(cè)，坐標(biāo)：X=3756570、Y=37394360。滑坡所處微地貌為陡坡，坡度約40°，坡面植被以草地為主，覆蓋差?；略谄矫嫔铣拾雸A形，高程805～920m之間，長(zhǎng)200m，寬120m，厚1～3m，體積約4.8×104m3，屬小型堆積層滑坡，總體滑向335°。滑坡體組成物質(zhì)為碎石土，土石比約2：8，碎石粒徑一般為2～10cm，最大20cm，結(jié)構(gòu)松散。下伏元古界寬坪群石英巖?；鏋榛麦w與下伏基巖接觸面?；麦w前緣緊鄰溝道，野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)滑坡體中下部有新近滑塌跡象。該滑坡現(xiàn)狀穩(wěn)定性較差，在強(qiáng)降水作用下可能發(fā)生滑動(dòng)，無(wú)威脅對(duì)象，危害較輕，危險(xiǎn)性小。
2.2 崩塌
該區(qū)段共發(fā)現(xiàn)崩塌災(zāi)害點(diǎn)2處，多發(fā)育于坡度大于60°的破碎邊坡地帶（人工高邊坡附近），節(jié)理、裂隙發(fā)育，規(guī)模為小型，分述如下：B1崩塌：該崩塌位于312國(guó)道南側(cè)人工邊坡體，坐標(biāo)：X=3757040、Y=37393780。崩塌體所處地貌單元為低中山，位于斜坡下部，高程介于797～817m，寬80m，高20m，厚3～4m，體積0.56×104m3，屬小型巖質(zhì)崩塌，崩向16°。崩塌體局部已發(fā)生崩塌，崩落石塊規(guī)模為5×4×3m3。崩塌體組成物質(zhì)為元古界寬坪群石英巖，節(jié)理裂隙較發(fā)育，中等風(fēng)化，產(chǎn)狀16°∠46°。因修路爆破取石，斬坡，坡體較陡，坡面下部基巖，植被破壞。該崩塌體現(xiàn)狀穩(wěn)定性較差，主要威脅下部312國(guó)道及過(guò)往行人安全，危害程度中等，危險(xiǎn)性中等。B2崩塌：該崩塌位于312國(guó)道石咀廟橋南側(cè)溝道西側(cè)坡體，坐標(biāo)：X=3756940、Y=37393970。崩塌體所處地貌單元為低中山，高程介于805～835m，寬120m，高10～30m，厚2～3m，體積0.6×104m3，屬小型巖質(zhì)崩塌，崩向108°。崩塌體局部已發(fā)生崩塌，崩落方量約15m3。崩塌體組成物質(zhì)為元古界寬坪群石英巖，節(jié)理裂隙較發(fā)育，中等風(fēng)化，產(chǎn)狀30°∠36°。坡體陡峭，坡面基巖，植被差。該崩塌體現(xiàn)狀穩(wěn)定性較差，無(wú)威脅對(duì)象，危害程度輕，危險(xiǎn)性小。
綜上，管線(xiàn)沿線(xiàn)主要地質(zhì)災(zāi)害為滑坡、崩塌?；碌刭|(zhì)災(zāi)害點(diǎn)共3處，均為殘坡積滑坡，其中2處為小型滑坡，1處為中型滑坡，現(xiàn)狀穩(wěn)定性差2處，較差1處，危險(xiǎn)性大1處（H1），危險(xiǎn)性中等1處（H2），危險(xiǎn)性小1處（H3）；崩塌災(zāi)害點(diǎn)2處，現(xiàn)狀穩(wěn)定性均較差，危險(xiǎn)性中等1處，危險(xiǎn)性小1處。
3 應(yīng)急處置方案
根據(jù)野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀，結(jié)合設(shè)計(jì)院管線(xiàn)敷設(shè)有關(guān)規(guī)程，針對(duì)天然氣輸氣管道K1403～K1414樁段特提出如下三套應(yīng)急處置方案。
方案一，管道沿河灘地敷設(shè)，于土坡前東溝村小橋涵洞處穿越312國(guó)道，接著沿國(guó)道右側(cè)敷設(shè)至山前沿目前山體較為穩(wěn)定的地段上山，于原K90+100樁處和現(xiàn)有管道碰頭。改線(xiàn)起點(diǎn)為東溝村北側(cè)土坡前管道，改線(xiàn)終點(diǎn)為原K90+100里程后出，推薦方案一管道長(zhǎng)度約634m。管線(xiàn)末段通過(guò)該滑坡體中后部，原管線(xiàn)K1403～K1414樁段通過(guò)H1滑坡體。由于該滑坡后緣裂縫發(fā)育，穩(wěn)定性差，該方案必須對(duì)滑坡進(jìn)行有效地工程治理后，才能保證輸氣管線(xiàn)運(yùn)營(yíng)安全，治理滑坡H1需要采取削方卸載，坡腳支護(hù)等，費(fèi)用相對(duì)較高，而且需要辦理林地征用等手續(xù)，工程期限較長(zhǎng)。
方案二，管道沿河灘地敷設(shè)，穿過(guò)土坡后繼續(xù)沿312國(guó)道和丹江河漫灘地敷設(shè)，于前側(cè)615m處經(jīng)312國(guó)道小拱橋涵洞底穿越國(guó)道，爬山敷設(shè)與現(xiàn)有管道碰頭。改線(xiàn)起點(diǎn)為施工改線(xiàn)頂管穿越312國(guó)道左側(cè)前，改線(xiàn)終點(diǎn)為原FS532樁，推薦方案二管道長(zhǎng)度約為1170m。線(xiàn)路西距H1約300m，不受其影響。該方案沿線(xiàn)基巖，無(wú)滑坡，巖質(zhì)崩塌規(guī)模小，工程治理費(fèi)用低，但管線(xiàn)敷設(shè)過(guò)程中施工難度相對(duì)較大。
方案三，方案三沿用方案二思路，管道在穿過(guò)土坡后繼續(xù)沿312國(guó)道和丹江河漫灘地敷設(shè)，于前側(cè)郭家堂村前頂管穿越312國(guó)道，爬山敷設(shè)與現(xiàn)有管道1414樁碰頭。改線(xiàn)起點(diǎn)為施工改線(xiàn)頂管穿越312國(guó)道前，改線(xiàn)終點(diǎn)為原設(shè)計(jì)FS534樁，管道長(zhǎng)度約為2640m。線(xiàn)路西距H1滑坡約700m，但受H2、H3滑坡影響，且線(xiàn)路長(zhǎng)度大，費(fèi)用相對(duì)較高，但施工方便。
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)合三方案對(duì)比，改線(xiàn)方案二安全性高，合理，經(jīng)濟(jì)可行。推薦應(yīng)急處置方案二為首選方案。
管道沿河灘地敷設(shè)，以原1403樁為起點(diǎn)，沿丹江河漫灘地敷設(shè)，于前側(cè)615m處經(jīng)312國(guó)道石咀廟橋底涵洞處穿越國(guó)道，爬山敷設(shè)與現(xiàn)有原管道，管道長(zhǎng)度約為0.95km。
該方案經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的勘察設(shè)計(jì)，采取可行的建設(shè)方案及必要的工程措施治理后，建設(shè)場(chǎng)地基本適宜工程建設(shè)。
【關(guān)鍵詞】施工技術(shù) 地質(zhì)災(zāi)害隧道淺埋段
中圖分類(lèi)號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1 前言
近幾年來(lái)，隨著高速公路施工技術(shù)水平的不斷提高，高速公路網(wǎng)越來(lái)越密布，許多地形地質(zhì)條件較差的崇山峻嶺也通過(guò)橋梁和隧道的連接修建起了高速公路，與此同時(shí)，也引發(fā)了不少的地質(zhì)災(zāi)害，造成安全事故的不斷發(fā)生，因此，在高速公路施工中，地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報(bào)和防治成為了重中之重，特別是高速公路淺埋段隧道的地質(zhì)災(zāi)害分析和防治成為了目前高速公路施工技術(shù)人員和有關(guān)專(zhuān)家探討的熱點(diǎn)問(wèn)題，所以，探究隧道淺埋段地質(zhì)災(zāi)害以及防治施工技術(shù)具有實(shí)際意義。
2 工程概況
某隧道淺埋段（右線(xiàn)為YK40+100~YK40+550，左線(xiàn)為ZK40+100~ZK40+550），該段長(zhǎng)為450m，埋深大約為20m，整個(gè)淺埋段都穿越了瀝碧峽背斜軸部，因此嚴(yán)重受到地質(zhì)情況影響；隧道軸線(xiàn)和地表河流不足100m,一些支流和隧道軸線(xiàn)交叉，這段圍巖主要是白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r，巖溶較發(fā)育，而巖溶管道和巖石裂隙產(chǎn)生了出大量地下水通道，其地質(zhì)示意圖如下：
圖1 地質(zhì)示意圖
3 隧道淺埋段地質(zhì)災(zāi)害分析
3.1 該段地質(zhì)災(zāi)害特征
事實(shí)上隧道淺埋段發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害和本地地質(zhì)有極大關(guān)聯(lián)，本文所研究隧道地質(zhì)主要是巖溶，在這種特殊地質(zhì)環(huán)境下隧道地質(zhì)災(zāi)害不但體現(xiàn)出巖溶隧道與淺埋隧道地質(zhì)災(zāi)害，同時(shí)還具備極強(qiáng)突發(fā)性、災(zāi)害演變速度快及災(zāi)害影響范圍大等特征。
1）突發(fā)性強(qiáng)；因?yàn)橥荒嗉叭芏从克疄?zāi)害大都發(fā)生在開(kāi)挖到支護(hù)之前，此時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)還在施工中，突發(fā)災(zāi)害必然危害到隧道結(jié)構(gòu)與施工安全。
2）影響范圍較大；災(zāi)害不但會(huì)破壞洞內(nèi)，還會(huì)隨之出現(xiàn)沉陷、水田失水及房屋開(kāi)裂等各種現(xiàn)象，具備極大危害性。
3)演變速度較快；因處于淺埋段，上層覆蓋的巖層較薄，隧道中發(fā)生小塌方都極可能快速演變，成為災(zāi)害性大的冒頂塌方，演變成嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害事故。
3.2 致災(zāi)機(jī)理
在開(kāi)挖隧道之前，底層中巖體在較為復(fù)雜原始應(yīng)力中處于平衡狀態(tài)，一旦開(kāi)挖后該平衡必然被破壞，就回重新分布應(yīng)力，導(dǎo)致圍巖發(fā)生變形。一旦變形發(fā)展為巖體所能夠承受的最大極限，必然破壞巖體，因此要分析淺埋段地質(zhì)災(zāi)害就必須要分析其應(yīng)力。
3.2.1 極端圍巖應(yīng)力的模型
在確定淺埋段圍巖壓力主要有幾種計(jì)算模型：
1）全自重模型；洞室上作用豎向的荷載主要是覆蓋全部自重所引起，因此計(jì)算公式為：
（1）
式子中的q為豎向荷載，單位KN/m2；r為圍巖重度，單位KN/m3；H為隧道埋深，單位為m；q0為地面荷載，單位KN/m2。
在淺埋隧道中大都使用全自重模型，普遍認(rèn)為H
2）松動(dòng)模型
學(xué)者太沙基研究發(fā)現(xiàn)松動(dòng)區(qū)范圍不但和巖體層系具有關(guān)系，還和巖體強(qiáng)度有關(guān)，因此依據(jù)研究各種數(shù)據(jù)，提出了巖石不同對(duì)開(kāi)挖松動(dòng)引發(fā)出來(lái)的松動(dòng)區(qū)范圍，具體如下表所以：
表1太沙基對(duì)巖石分類(lèi)表
當(dāng)巖體具備了水平層系時(shí)，其松動(dòng)高度可以近似和0.5B相等，如圖2所示，
圖2松動(dòng)模型
3.3 致災(zāi)因素
巖溶隧道中建設(shè)難度較大的就是淺埋巖溶隧道，不但具有淺埋隧道與巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害特征，還結(jié)合地質(zhì)情況變得更為復(fù)雜。該案例工程就具備較為復(fù)雜地質(zhì)情況，不管是水文地質(zhì)情況還是災(zāi)害發(fā)生統(tǒng)計(jì)分析，在同類(lèi)隧道淺埋段都具有較強(qiáng)代表性。該工程施工中發(fā)生過(guò)幾次地質(zhì)災(zāi)害，分析發(fā)現(xiàn)主要致災(zāi)因素主要為如下幾個(gè)方面：
1）溶洞；在發(fā)生的幾次地質(zhì)災(zāi)害中溶洞是一個(gè)主要方面。在YK40+532處出現(xiàn)涌水主要根源就是隧道施工中穿透了側(cè)壁溶洞，破壞了原有巖溶的水通道，將地下水承受狀態(tài)改變了，導(dǎo)致隧道的用水量急劇增加，降低了地表水位而發(fā)生沉陷。
2）水；在隧道地質(zhì)災(zāi)害中水多誘發(fā)災(zāi)害成為了一個(gè)主要因素，更是影響隧道穩(wěn)定性之重要因素。一般而言該處的水主要是地下水，因隧道的頂部所覆蓋巖層比較厚，因此巖石的滲透性比較差，或者因隔水層原因都可能造成地表水穩(wěn)定性差。對(duì)于淺埋段的隧道而言，地下水與地表水在隧道灰?guī)r透水性好、埋深淺等都會(huì)影響到隧道，相比之下地表水影響隧道尤為嚴(yán)重。
3）地質(zhì)構(gòu)造；地質(zhì)構(gòu)造按照生產(chǎn)時(shí)間上劃分成原生構(gòu)造和次生構(gòu)造，地質(zhì)學(xué)研究主要是針對(duì)次生構(gòu)造，而從巖石的有無(wú)變形以及變形方式都是用來(lái)判斷原生構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)造中出現(xiàn)斷層、構(gòu)造性節(jié)理、及裂隙等都能夠誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。該案例工程因?yàn)槲挥谏綅{的背斜軸部，因此地質(zhì)構(gòu)造影響比較嚴(yán)重，圍巖的自吻能力比較差，誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)。
4）工程因素；該因素主要包含設(shè)計(jì)與施工兩個(gè)方面；設(shè)計(jì)上主要涉及到隧道斷面形式、超前支護(hù)結(jié)構(gòu)以及支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇等等，主要根源是地質(zhì)勘測(cè)上不能夠達(dá)到百分之百準(zhǔn)確，因此設(shè)計(jì)存在偏差，導(dǎo)致施工和設(shè)計(jì)不相符合，一旦調(diào)整不及時(shí)就可能發(fā)生支護(hù)結(jié)構(gòu)偏弱而失穩(wěn)。
4 地質(zhì)災(zāi)害的防治技術(shù)
4.1 地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)技術(shù)
發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害一方面是因?yàn)椴涣嫉刭|(zhì)條件，而另一方面主要是缺乏了比較詳細(xì)地質(zhì)資料，造成支護(hù)參數(shù)發(fā)生偏差。相比之下發(fā)生偏差是導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害主要因素，因此就要采用一定技術(shù)避免災(zāi)害發(fā)生，目前使用較廣的就是超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)，有力補(bǔ)充了地質(zhì)勘測(cè)資料不足點(diǎn)，有效降低了發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。本案例中就使用了TSP―203超前的地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，對(duì)淺埋段進(jìn)行測(cè)試。開(kāi)挖前通過(guò)預(yù)測(cè)與探測(cè)工作面的地質(zhì)與水文情況，能夠取得圍巖的類(lèi)別和斷層帶以及破碎帶的性質(zhì)、位置、規(guī)模等信息，并依據(jù)信息綜合分析，做出判斷及預(yù)報(bào)成果。本案例將位置設(shè)定在左線(xiàn)的ZK40+584，而接收位置設(shè)定在掌子面的ZK40+584處，對(duì)前方113m實(shí)施超前預(yù)報(bào)，設(shè)計(jì)了炮點(diǎn)24個(gè)，接收器一個(gè)，采樣間隔62.5us，記錄時(shí)間為451.125ms，總共采樣7128個(gè)。對(duì)采集TSP數(shù)據(jù)通過(guò)TSPwin軟件進(jìn)行處理，最后獲得到P波、SV波及SH波的時(shí)間深度偏移剖面、時(shí)間剖面及反射層提取物的參數(shù)等。
圖3 波速分布
圖4 深度偏移剖面示意圖
4.2 超前支護(hù)技術(shù)
淺埋段的自穩(wěn)能力差，常常發(fā)生開(kāi)挖面的圍巖失穩(wěn)，因此是施工中要采用錨桿、鋼支撐及噴射混凝土層等各種初期支護(hù)，但是僅僅靠這種措施也還難以穩(wěn)定圍巖，所以還要在開(kāi)挖之前就使用超前支護(hù)技術(shù)，這種技術(shù)有如下幾種。
表2 超前支護(hù)措施
本案例中選擇管棚法，就是將鋼管安插到鉆好的孔中，沿著隧道開(kāi)挖的輪廓外有規(guī)則的排列形成了鋼管棚，在管內(nèi)注漿，和型鋼鋼架共同組合成了預(yù)支護(hù)系統(tǒng)，用來(lái)支撐與加固穩(wěn)定性較弱的圍巖。為了確保開(kāi)挖之后管棚鋼管長(zhǎng)度足夠，縱向的兩組管棚鋼長(zhǎng)度都超過(guò)了3.0m，當(dāng)然如果要考慮到防塌和放水，其鉆孔環(huán)向距應(yīng)為30―50cm，如下圖所示。
圖5 管棚形狀
5 結(jié)束語(yǔ)
總之，要確保公路質(zhì)量必然要重視隧道淺埋段地質(zhì)災(zāi)害，就要對(duì)該段所處環(huán)境、水文等進(jìn)行分析，結(jié)合施工實(shí)況制定出合理施工技術(shù)，降低地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生幾率，確保整個(gè)公路工程施工進(jìn)度和質(zhì)量。
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筆者在野外調(diào)查期間仔細(xì)研究了崩塌19處，其中HB082+511右16m倒龍崩塌、HB107+234左49m吉心場(chǎng)崩塌、HB242+224左10m長(zhǎng)陽(yáng)堡鎮(zhèn)崩塌三處崩塌離設(shè)計(jì)管道線(xiàn)路最近，威脅最大(表略)滑坡滑坡主要發(fā)生在川東、渝中及鄂西中低山區(qū)，集中在宣漢、石柱、利川、恩施、巴東、長(zhǎng)陽(yáng)一帶，土質(zhì)、巖質(zhì)滑坡均有發(fā)育，多集中分布于地形坡度大于25°，尤其是順向結(jié)構(gòu)邊坡地段。降雨是誘發(fā)滑坡發(fā)生的主要因素，雨水入滲滑體后軟化滑帶，增大滑體容重，導(dǎo)致坡體失穩(wěn)產(chǎn)生滑動(dòng)，對(duì)管道工程安全構(gòu)成威脅。本次共調(diào)查滑坡52處，其中對(duì)管道工程危險(xiǎn)最大的滑坡為四川境內(nèi)的峨城山古滑坡，該滑坡平面形態(tài)呈舌狀，由崩坡積塊碎石土組成，厚5～10m，下伏自流井組砂、泥巖，滑體長(zhǎng)約300m，寬約50～100m，滑體平均厚度7m。屬古滑坡，該滑坡前、后緣現(xiàn)狀不明顯，僅在滑坡體右側(cè)見(jiàn)滑體中小規(guī)模次級(jí)滑塌。不穩(wěn)定斜坡川東、渝中及鄂西山區(qū)管線(xiàn)附近存在有相當(dāng)數(shù)量的潛在不穩(wěn)定斜坡，筆者共調(diào)查74處。一類(lèi)屬自然斜坡，即地殼長(zhǎng)期的抬升和地表水侵蝕下切作用下形成的天然斜坡;另一類(lèi)為人工邊坡，為人類(lèi)工程活動(dòng)開(kāi)挖形成。其中自然不穩(wěn)定斜坡由于自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，當(dāng)外界條件具備時(shí)，易發(fā)生變形破壞。具備易匯水的松散堆積體斜坡、松弛破碎巖體斜坡、切腳的順層巖質(zhì)斜坡常以滑坡形式產(chǎn)生變形破壞;具備外傾結(jié)構(gòu)面的高陡斜坡、受多組裂隙切割的外傾楔形巖體懸崖陡壁則常以崩塌形式產(chǎn)生變形破壞。前者多在管道順坡穿越的“V”型溝，后者多在管道跨越的“U”型谷。人工不穩(wěn)定邊坡主要表現(xiàn)為公路邊坡及居民建房形成的局部切坡，土質(zhì)邊坡多以局部小范圍的坍塌為主，巖質(zhì)邊坡多以零星崩塌掉塊為主。在管道沿線(xiàn)已建和在建的交通線(xiàn)路上多處見(jiàn)有人工不穩(wěn)定邊坡，一般高3～20m，長(zhǎng)10～200m不等，均存在不同程度的變形。管線(xiàn)工程經(jīng)常從這些不穩(wěn)定斜坡體上方或下方經(jīng)過(guò)或橫穿，施工時(shí)極易造成該邊坡體失穩(wěn)破壞，給自身帶來(lái)?yè)p失。2.4泥石流泥石流主要發(fā)育分布于川東、渝中及鄂西山區(qū)，以溝谷型稀性小型泥石流為主。區(qū)內(nèi)溝谷深切、匯水條件良好、地形坡降大，為泥石流發(fā)生提供了地形條件;大量的松散堆積物及人工棄渣為泥石流發(fā)生提供了充足的物質(zhì)來(lái)源;區(qū)內(nèi)豐沛集中的強(qiáng)降雨則為泥石流提供了水動(dòng)力來(lái)源。
地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估
筆者對(duì)研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估方法采用“危險(xiǎn)性積分法”，即列出與地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性最密切的評(píng)分項(xiàng)目，按100分制逐段、逐項(xiàng)進(jìn)行考核打分，分高為危險(xiǎn)性大，分低為危險(xiǎn)性?。?－6］。最后根據(jù)評(píng)分結(jié)果，結(jié)合實(shí)際情況給出危險(xiǎn)性不同級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)分值，并按這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)綜合評(píng)估每一地段地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性等級(jí)(表略)。綜合評(píng)估原則與量化指標(biāo)，對(duì)管道工程和附屬站場(chǎng)逐段逐場(chǎng)進(jìn)行綜合評(píng)估。據(jù)管道沿線(xiàn)各段地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度、施工和營(yíng)運(yùn)過(guò)程中可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害、管道施工方法、管線(xiàn)附近人類(lèi)工程活動(dòng)、地質(zhì)災(zāi)害對(duì)管道和周邊的危害程度等方面的依據(jù)，將整個(gè)天然氣管道工程1967.05km長(zhǎng)管線(xiàn)(含支線(xiàn)工程)劃分為162個(gè)段進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估。全路段及分省段地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估結(jié)果統(tǒng)計(jì)。
地質(zhì)災(zāi)害防治對(duì)策
滑坡、不穩(wěn)定斜坡研究區(qū)的滑坡、不穩(wěn)定斜坡主要集中在川東、渝中及鄂西中低山區(qū)的宣漢、石柱、利川、恩施、巴東、長(zhǎng)陽(yáng)一帶。從地形坡度上分析滑坡和不穩(wěn)定斜坡多發(fā)生在坡度大于25°的邊坡，尤其是順向結(jié)構(gòu)邊坡地段。調(diào)查顯示，降雨是誘發(fā)此類(lèi)災(zāi)害的主要因素，因此要防止雨水侵入對(duì)滑坡、不穩(wěn)定斜坡的影響，同時(shí)根據(jù)滑坡、不穩(wěn)定斜坡發(fā)育的位置與管道之間的距離，亦分別采取不同的防治措施。管線(xiàn)距滑坡、不穩(wěn)定斜坡距離在50m以上管線(xiàn)距滑坡(不穩(wěn)定斜坡)距離在50m以上，滑坡(不穩(wěn)定斜坡)變形破壞不會(huì)直接影響到輸氣管線(xiàn)的正常建設(shè)和運(yùn)行，因此對(duì)待這類(lèi)滑坡和不穩(wěn)定斜坡主要采取加強(qiáng)監(jiān)測(cè)、及時(shí)評(píng)估的處置措施，在沿線(xiàn)的52處滑坡中，這類(lèi)滑坡共有37個(gè)，占滑坡數(shù)量的71.2%;在沿線(xiàn)74處不穩(wěn)定斜坡中，這類(lèi)斜坡共57處，占不穩(wěn)定斜坡總數(shù)的77%。管道位于滑坡、不穩(wěn)定斜坡影響范圍內(nèi)滑坡和不穩(wěn)定斜坡在管道影響范圍內(nèi)但滑坡失穩(wěn)不直接威脅管道，但可能影響管道安全運(yùn)營(yíng)，此類(lèi)滑坡、不穩(wěn)定斜坡的防治主要是加強(qiáng)變形監(jiān)測(cè)，適當(dāng)支擋，穩(wěn)定坡腳。這樣的滑坡有5處，占總數(shù)的9.6%，不穩(wěn)定斜坡有7處，占總數(shù)的9.5%?；?、不穩(wěn)定斜坡變形破壞直接威脅管道管道從滑坡體(不穩(wěn)定斜坡)前緣或中穿過(guò)，這種條件下有兩種防治方式，一是對(duì)滑坡、不穩(wěn)定斜坡進(jìn)行工程治理，通過(guò)設(shè)置擋墻、坡面護(hù)坡、排水，并在管道施工時(shí)，采取一定的工程措施，如分段敷設(shè)，避免連續(xù)不間斷大開(kāi)挖，保證滑坡體穩(wěn)定，并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，確保管線(xiàn)運(yùn)行的長(zhǎng)治久安;二是改線(xiàn)處理，通過(guò)調(diào)整線(xiàn)路，使管線(xiàn)處于滑坡變形影響范圍以外。這類(lèi)滑坡共有11處，占總數(shù)的21.1%，其中3處通過(guò)滑坡治理后通過(guò)，另8處根據(jù)滑坡發(fā)育情況，進(jìn)行了線(xiàn)路調(diào)整，使滑坡不直接威脅管道;不穩(wěn)定斜坡有10處，占總數(shù)的13.5%，均進(jìn)行了工程治理。崩塌災(zāi)害崩塌災(zāi)害點(diǎn)主要分布在川東、渝中及鄂西南山區(qū)一帶的地勢(shì)高陡的陡坡地段，沿線(xiàn)88處崩塌災(zāi)害點(diǎn)中筆者重點(diǎn)調(diào)查了其中19處，認(rèn)為崩塌災(zāi)害防治主要有兩種情況。崩塌直接威脅管道安全全線(xiàn)19處崩塌中，3處崩塌直接威脅管道工程，這類(lèi)崩塌穩(wěn)定性較差，上部危巖體積大，直接威脅到管道、設(shè)備和施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，危險(xiǎn)性極大，其防治方式一是合理避讓?zhuān)m當(dāng)調(diào)整線(xiàn)路，使管道遠(yuǎn)離崩塌區(qū)，管道沿線(xiàn)有三個(gè)崩塌(倒龍崩塌、吉心場(chǎng)崩塌、長(zhǎng)陽(yáng)堡鎮(zhèn)崩塌)采用這種方法處置;二是管道施工前采取措施，清理可能產(chǎn)生崩塌的危巖體，并加強(qiáng)工程監(jiān)測(cè)，管道重慶、鄂西的7處崩塌采用了這種治理方式。崩塌位于管道影響范圍內(nèi)不直接威脅管道工程的崩塌體共有9處，這些地段施工前仔細(xì)調(diào)查工作場(chǎng)地及其周?chē)欠裼锌赡墚a(chǎn)生崩落、滾動(dòng)的松動(dòng)巖塊、浮石等，少量危巖提前予以清除，并控制爆破藥量，避免產(chǎn)生崩落;加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處置。泥石流管道工程沿線(xiàn)泥石流主要發(fā)育川東、渝中及鄂西山區(qū)，以溝谷型稀性小型泥石流為主，共發(fā)育大型泥石流溝10條，管道經(jīng)過(guò)泥石流溝時(shí)，主要通過(guò)加大埋置深度(一般進(jìn)入基巖)并做適當(dāng)加強(qiáng)防護(hù)，將剩余棄渣堆放于開(kāi)闊的溝底或?qū)捑彽耐莸?，并視地形情況修筑擋土墻，做好沿線(xiàn)地表植樹(shù)造林工作，避免水土流失導(dǎo)致的泥石流災(zāi)害。同時(shí)在低洼地帶加強(qiáng)防護(hù)，對(duì)潛在不穩(wěn)定斜坡地段加強(qiáng)支擋，建議跨河處埋設(shè)河底，并加設(shè)防沖措施地面沉降地面沉降主要由過(guò)量開(kāi)采地下水引起，管道沿線(xiàn)地面沉降主要涉及江蘇、浙江、上海等區(qū)段，此類(lèi)災(zāi)害多表現(xiàn)為緩變，其防治主要是考慮不均勻沉降帶來(lái)的管道變形，為此，管道設(shè)計(jì)中，采用能夠承受一定變形的彎(接)頭，并在管道下加厚墊層，降低不均勻沉降。地面沉降分為巖溶地面沉降和采空地面沉降兩類(lèi)，防治方法分述:巖溶地面沉降巖溶地面沉降主要分布在鄂西山區(qū)、鄂東平原丘崗區(qū)，主要有三個(gè)地段發(fā)生塌陷，即恩施崔壩巖溶塌陷群、建始百步梯巖溶塌陷及大冶市大箕鋪鎮(zhèn)－金湖街辦巖溶塌陷區(qū)。管道經(jīng)過(guò)巖溶塌陷區(qū)時(shí)，首先要加大巖土工程地質(zhì)勘察力度，全面查明巖溶分布情況，在產(chǎn)生塌陷的地段，若塌陷坑范圍不大，且周邊地質(zhì)條件穩(wěn)定，可適當(dāng)調(diào)整線(xiàn)路，若管道穿過(guò)塌陷區(qū)，要采用回填、坑口鋪蓋、采用灌漿、地基土加固等工程處理措施，或者提前架設(shè)基礎(chǔ)梁跨越陷坑。采空地面沉降管道沿線(xiàn)采空區(qū)共發(fā)現(xiàn)有11處，主要分布在湖北段大冶大箕鋪鎮(zhèn)銅礦開(kāi)采區(qū)內(nèi)，細(xì)垴灣、馮家山、三角橋村、黃皮山四個(gè)采空塌陷距管線(xiàn)較近，塌陷呈趨強(qiáng)勢(shì)頭，嚴(yán)重影響管道安全，管道經(jīng)過(guò)此類(lèi)采空區(qū)時(shí)，通過(guò)詳細(xì)勘察，對(duì)其中8個(gè)采空區(qū)進(jìn)行避讓?zhuān)瑢?duì)3處無(wú)法避讓的采空區(qū)，利用樁基礎(chǔ)設(shè)支點(diǎn)跨越。
Abstract： The groundwater in karst tunnel is one of the main causes of geological disasters in the tunnel. Scientific and reasonable method of groundwater prevention and control is the basis of ensuring construction safety. Based on the practical engineering， this paper introduces the basic principles and engineering countermeasures of the treatment of groundwater in karst tunnels， and puts forward some suggestions for the treatment groundwater in karst tunnels.
關(guān)鍵詞： 隧道；地下水；防治
Key words： tunnel；ground water；control
中圖分類(lèi)號(hào)：TU46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）12-0140-03
0 引言
造成隧道工程地質(zhì)災(zāi)害的重要因素就是巖溶與地下水，高壓富水巖溶地層是經(jīng)過(guò)地表層水以及地下水在補(bǔ)給、滲漏 、循環(huán)以及徑流過(guò)程中，可溶性巖層受到了物理破壞作用和化學(xué)物質(zhì)溶解，使之形成了一種特殊性的地質(zhì)環(huán)境。隧道穿越高壓富水巖溶地層，由于地下水的滲透性和對(duì)巖層的侵蝕作用，極易發(fā)生涌水、突泥、坍塌等地質(zhì)災(zāi)害，也造成了對(duì)地下水資源的浪費(fèi)。如何解決富水巖溶隧道災(zāi)害防治和對(duì)地下水的有效利用問(wèn)題，是亟待解決的技術(shù)難題。本文依托工程實(shí)踐，應(yīng)用超前預(yù)報(bào)、超前鉆孔、超前帷幕注漿及地下水引流利用技術(shù)，解決了上述問(wèn)題，以期對(duì)類(lèi)似工程提供參考。
1 工程背景
滬昆客專(zhuān)貴州段5標(biāo)中鐵十七局承擔(dān)DK593+466.41～DK623+941，該項(xiàng)目施工任務(wù)共30.520km。全長(zhǎng)20761m，管段內(nèi)共12.5座隧道。屬云貴高原剝蝕―溶蝕低中山、低山丘陵和高原盆地地貌，沿線(xiàn)主要位于云貴高原及邊緣過(guò)渡地帶。巖性主要是灰?guī)r、白云巖類(lèi)可溶巖，板巖、泥巖、砂巖、頁(yè)巖及煤系地層相間分布，局部地段有玄武巖分布。不良地質(zhì)主要有巖溶，且?guī)r溶發(fā)育。線(xiàn)路穿越可溶性碳酸鹽巖地層，地下形態(tài)主要是溶洞、落水洞等。地下水入滲條件較好，主要為巖溶裂隙水，在開(kāi)挖過(guò)程中經(jīng)常遇見(jiàn)地下巖溶洞穴、溶洞以及巖溶裂隙水等，并伴隨著突水、突泥，且出水點(diǎn)多而分散。其中以茅坪山隧道涌水最為嚴(yán)重，最大涌水量可達(dá)到72200m3/d。地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)極大，巖溶水防治是隧道工程施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
2 溶洞水處理的基本原則
在溶洞處理過(guò)程中應(yīng)本著"方案合理、結(jié)構(gòu)安全、保持水土環(huán)境、施工易操作、工程成本低"的原則，確保隧道通過(guò)巖溶地段時(shí)順暢安全。對(duì)于巖溶水的處理原則主要采用排堵結(jié)合、以排為主、帶水施工，二襯施工時(shí)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)防排水進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)施工的處理方法，部分地段采用超前帷幕注漿堵水方式進(jìn)行處理。
3 巖溶水預(yù)防技術(shù)
對(duì)于已探明的巖溶區(qū)域，為保證隧道施工的安全性，主要是以預(yù)防為主，常用的巖溶預(yù)防措施主要有地質(zhì)預(yù)報(bào)與超前鉆孔、超前支護(hù)、短進(jìn)尺與弱爆破、信息管理等措施。
3.1 地質(zhì)預(yù)報(bào)與超前鉆孔結(jié)合運(yùn)用
由于隧道地質(zhì)復(fù)雜，必須未雨綢繆，在正式施工前掌握隧道地質(zhì)情況，即在管理實(shí)施中納入超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，根據(jù)設(shè)計(jì)文件有關(guān)資料，在隧道施工前利用TSP、紅外探水、地質(zhì)雷達(dá)及地質(zhì)素描等手段對(duì)掌子面實(shí)施超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，以查明溶洞的分布范圍、類(lèi)型情況（大小、有無(wú)水、溶洞是否在發(fā)育中及有無(wú)充填物）、巖層的穩(wěn)定程度和地下水流情況（有無(wú)長(zhǎng)期補(bǔ)給來(lái)源，雨季水量有無(wú)增長(zhǎng)）等。在施工時(shí)根據(jù)地質(zhì)預(yù)報(bào)資料并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況采用超前地質(zhì)水平鉆孔手段進(jìn)一步探明前方巖溶地質(zhì)，盡量摸清其分布及發(fā)育的狀態(tài)和規(guī)模，由此來(lái)判斷其產(chǎn)生的危害性及影響程度，從而決定下一步的施工預(yù)防和技術(shù)措施。
施工時(shí)利用超前水平地質(zhì)鉆機(jī)對(duì)開(kāi)挖前進(jìn)方向進(jìn)行30～60m的鉆探，一般可按照斷面大小布設(shè)3～6個(gè)孔，拱頂及拱_盡量都布設(shè)鉆孔，鉆機(jī)鉆孔時(shí)要固定牢固，不得隨意擺動(dòng)。在巖溶高發(fā)地段，必要時(shí)結(jié)合風(fēng)鉆進(jìn)行5m超前鉆孔，對(duì)洞身前方進(jìn)行全方位空間探測(cè)，探孔成放射形布設(shè)。
3.2 超前帷幕注漿
當(dāng)探明前方為可溶巖與非可溶巖接觸帶、斷層破碎帶及向斜核部地段時(shí)，根據(jù)地質(zhì)預(yù)報(bào)資料，預(yù)測(cè)水壓大于1.5MPa，涌水量難以控制，開(kāi)挖后圍巖無(wú)法自穩(wěn)極可能產(chǎn)生嚴(yán)重突水突泥地段，采用超前帷幕注漿。注漿鉆孔的布置，應(yīng)綜合考慮多項(xiàng)因素，包括鉆孔作業(yè)要求、毛洞斷面大小、含水層分布情況、巖溶（巖層裂隙）發(fā)育情況、單個(gè)注漿鉆孔的作用范圍、注漿段長(zhǎng)、注漿范圍等，超前預(yù)注漿注漿鉆孔宜長(zhǎng)短結(jié)合并呈傘形輻射狀布置，施工中則應(yīng)根據(jù)具體情況適當(dāng)調(diào)整。帷幕注漿孔口布置圖見(jiàn)圖1，注漿縱斷面布置見(jiàn)圖2。
開(kāi)挖后先對(duì)掌子面進(jìn)行壓漿固結(jié)，以增加掌子面的穩(wěn)定性。壓漿采取全斷面超前帷幕注漿，加固范圍掌子面及開(kāi)挖輪廓線(xiàn)外5m～8m，鉆孔深度30m，注漿壓力0.5～3.0MPa。漿液擴(kuò)散半徑為2.0～3.0m，注漿方式采取前進(jìn)式分段注漿，分段長(zhǎng)3m～5m，即鉆進(jìn)3m～5m，注3m～5m。注漿材料采用水泥單液漿或水泥水玻璃雙液漿。采用定量定壓相結(jié)合方式進(jìn)行注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)控制。結(jié)束注漿的標(biāo)準(zhǔn)是注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，但是注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量的80%以上，只有達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)，才能結(jié)束注漿。注漿參數(shù)見(jiàn)表1。
4 隧道地下水利用
對(duì)于失水地區(qū)可以采用設(shè)置洞口集水池收集涌水，安裝多級(jí)泵，通過(guò)抽水向蓄水池送水，失水村落分別修建蓄水池進(jìn)行輸水。以茅坪山隧道為例，對(duì)隧道地下水的引流方案如圖3所示。
地下水的再利用方法施工流程如下：施工準(zhǔn)備――調(diào)查隧道仁屎先誦蠹骯喔仁褂盟源――“生活飲用水水源水”水質(zhì)分析檢驗(yàn)――測(cè)量水量――測(cè)繪布管路線(xiàn)位置及高程――施做集水池（與壓力池及蓄水池可同時(shí)施做）――布設(shè)管道（泵房建設(shè)可同時(shí)施做）――安設(shè)水泵――初始調(diào)整――正常運(yùn)營(yíng)。地下水利用方案的關(guān)鍵在于：
①掌握了隧道區(qū)域水文地質(zhì)和環(huán)境特點(diǎn)，即反坡隧道施工、大型充填溶洞、斷層巖溶角礫巖等區(qū)段隧道施工涌水安全風(fēng)險(xiǎn)大；巖溶地下水難以和不宜水封堵，區(qū)域地面居民生活及生產(chǎn)的地下水資源施工流失風(fēng)險(xiǎn)大。
②根據(jù)本富水巖溶隧道反坡施工情況，設(shè)計(jì)并制訂了隧道常規(guī)和最大涌水位置的反坡排水總體方法和設(shè)備選型配套，并在隧道底部具有落水洞處研發(fā)應(yīng)用了浮力自動(dòng)啟閉單向排水裝置，可減少按裝隧道排水設(shè)施，降低工程費(fèi)用及耗能。
③根據(jù)復(fù)雜巖溶地質(zhì)區(qū)巖溶地下水不宜封堵、區(qū)域環(huán)境地下水資源流失敏感的特點(diǎn)，采用洞內(nèi)巖溶裂隙地下水豐富區(qū)隧道洞內(nèi)側(cè)邊鉆井集水、引水洞、洞外引水管等措施，解決地表居民生活和灌溉用水，形成流失地下水的再利用方法。
5 結(jié)論與建議
茅坪山隧道在施工過(guò)程中未發(fā)生一起安全事故，巖溶水的防治方案科學(xué)合理，保障是隧道施工質(zhì)量和進(jìn)度。對(duì)防治方案總結(jié)如下：①超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)合超前鉆孔是指導(dǎo)隧道巖溶水防治的基礎(chǔ)，其預(yù)測(cè)精細(xì)化程度直接關(guān)系到巖溶水處置方案的效果。②超前帷幕注漿對(duì)巖溶水具有一定隔斷、封堵作用，工程應(yīng)用效果顯著。③對(duì)于特殊地理環(huán)境，要充分探查水文地質(zhì)情況，在施工過(guò)程中對(duì)巖溶水的處置方案要充分考慮地下水的引流、地下的局部匯聚等特殊因素，防治地下水對(duì)鐵路后期運(yùn)營(yíng)造成安全隱患。
參考文獻(xiàn)：
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摘要:在某環(huán)境地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目中使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行低空航測(cè)，獲取數(shù)字高程模型DEM和數(shù)字正射影像DOM數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上解譯地質(zhì)災(zāi)害信息，經(jīng)實(shí)地檢查，航測(cè)數(shù)據(jù)平面及高程數(shù)據(jù)精度可靠，解譯準(zhǔn)確率高，該技術(shù)方法可在此類(lèi)工作中推廣。
關(guān)鍵詞:環(huán)境地質(zhì)調(diào)查;無(wú)人機(jī);數(shù)字正射影像;數(shù)字高程模型
本世紀(jì)初以來(lái)，受人類(lèi)活動(dòng)以及全球化的影響，世界各地地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)頻繁，其發(fā)生的規(guī)模、數(shù)量和分布均呈上升趨勢(shì)［1］。隨著煤礦、鐵礦等各類(lèi)礦山開(kāi)采規(guī)模不斷加大，地面沉陷、塌方、滑坡等地災(zāi)現(xiàn)象發(fā)生頻率變快，給當(dāng)?shù)厝嗣裾Ｉ顜?lái)很大不便，阻礙了社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)也給政府管理部門(mén)帶來(lái)很大困擾。為了研究地質(zhì)災(zāi)害的空間分布特征、發(fā)生原因、并進(jìn)行危險(xiǎn)評(píng)估，最終加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警和防治，則需要對(duì)災(zāi)害發(fā)生區(qū)域進(jìn)行認(rèn)真、深入的環(huán)境地質(zhì)調(diào)查研究。過(guò)去很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)一直是工作人員親赴現(xiàn)場(chǎng)采用常規(guī)技術(shù)手段進(jìn)行調(diào)查勘測(cè)，但面對(duì)著廣闊的調(diào)查區(qū)域和復(fù)雜的環(huán)境地質(zhì)，需要投入足夠數(shù)量的人員和巨大的精力，即便如此，仍然有一些人員不能到達(dá)的區(qū)域，無(wú)法取得調(diào)查數(shù)據(jù)。無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)是以無(wú)人機(jī)為飛行平臺(tái)搭載傳感器設(shè)備獲取地面遙感信息的遙感測(cè)量方式［2］。該技術(shù)與傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感和大飛機(jī)航測(cè)相比，具有成本低廉、起降方便靈活、作業(yè)周期短、時(shí)效性強(qiáng)、影像分辨率高等優(yōu)勢(shì)，在小區(qū)域大比例尺地形圖測(cè)繪、應(yīng)急救災(zāi)、國(guó)土監(jiān)測(cè)、獲取高分辨率正射影像圖方面得到廣泛應(yīng)用［3］。本文以天寶UX5無(wú)人機(jī)在華北某環(huán)境地調(diào)項(xiàng)目中的應(yīng)用為例，探討無(wú)人機(jī)航測(cè)外業(yè)航飛、影像數(shù)據(jù)處理、及成果應(yīng)用，以期在今后此類(lèi)工作中更好地發(fā)揮其作用，為環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作提供一種可行的技術(shù)方法和實(shí)踐參考。
1天寶UX5無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)
美國(guó)天寶UX5無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)包括:配有電子控制裝置的無(wú)人飛機(jī)、POS系統(tǒng)、彈射架、TrimbleTablet地面控制器、無(wú)線(xiàn)通訊器、Sony高清數(shù)碼相機(jī)、天寶InphoUASMasters數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量處理軟件等?？傻玫綔y(cè)區(qū)高精度的DOM、DSM、等高線(xiàn)及植93被地物分類(lèi)等豐富的地表信息，結(jié)合DSM和DOM可得到真實(shí)的三維場(chǎng)景圖、利用生成的點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以快速獲取不同方向不同深度的斷面圖，精度可達(dá)厘米級(jí)。POS系統(tǒng)(PositionOrientationSystem)是高精度定位定向系統(tǒng)，采用動(dòng)態(tài)差分GPS技術(shù)和慣性測(cè)量裝置IMU，可直接在航測(cè)飛行中測(cè)定傳感器的位置和姿態(tài)，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的數(shù)據(jù)處理后獲得6個(gè)外方位元素的高精度值。
2無(wú)人機(jī)在環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用
2．1工作區(qū)概況
無(wú)人機(jī)航測(cè)工作區(qū)總面積80km2，位于山西省境內(nèi)太行山區(qū)中段，區(qū)內(nèi)海拔850～1250m之間，地貌以丘陵和低山為主。在開(kāi)始航測(cè)工作前遭遇了暴雨侵襲，山體塌方、滑坡較多。區(qū)內(nèi)煤礦眾多，存在較多地質(zhì)災(zāi)害隱患，在該區(qū)域進(jìn)行環(huán)境地質(zhì)調(diào)查的目的就是為了查清塌陷區(qū)土地、房屋建筑、基礎(chǔ)設(shè)施等破壞情況，研究分析采礦地面塌陷發(fā)育規(guī)律，總結(jié)土地恢復(fù)治理模式及綜合整治對(duì)策。為此需要進(jìn)行無(wú)人機(jī)航測(cè)工作，以取得滿(mǎn)足要求的DEM(數(shù)字高程模型)和DOM(數(shù)字正射影像)，并在DOM上對(duì)地質(zhì)災(zāi)害體進(jìn)行解譯，獲取地質(zhì)災(zāi)害的空間屬性數(shù)據(jù)。
2．2無(wú)人機(jī)低空航測(cè)
航測(cè)前首先在測(cè)區(qū)進(jìn)行了E級(jí)GNSS控制測(cè)量，平面采用1980西安坐標(biāo)系、高程采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，目的是為下一步像控點(diǎn)測(cè)量提供基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。像控點(diǎn)均布設(shè)在單架次飛行區(qū)域的四角和中心，均為平高控制點(diǎn)。像控點(diǎn)標(biāo)志為邊長(zhǎng)1m以上的兩個(gè)對(duì)頂點(diǎn)三角形，可在航拍照片上清晰判讀，在水泥等硬化地面布設(shè)的像控點(diǎn)標(biāo)志采用白色油漆噴涂，在土質(zhì)地面使用白灰制作。
2．3航測(cè)數(shù)據(jù)處理
無(wú)人機(jī)航飛影像處理采用InphoUASMaster軟件完成?？杖龜?shù)據(jù)處理后，基本定向點(diǎn)平面中誤差為0.126m、高程中誤差為0．093m，均符合《低空數(shù)字航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)》規(guī)范規(guī)定。進(jìn)行DEM加工生產(chǎn)時(shí)注意使用特征數(shù)據(jù)、等高線(xiàn)、高程注記點(diǎn)數(shù)據(jù)等參與DEM的生成，并將DEM套合到立體模型上，檢查點(diǎn)位是否切準(zhǔn)地面、另外檢查面狀水域的格網(wǎng)高程是否符合水面高程特征規(guī)律。不同圖幅DEM接邊不少于2排同名格網(wǎng)點(diǎn)，并檢查有無(wú)漏洞，確保無(wú)縫拼接。當(dāng)同名格網(wǎng)點(diǎn)高程差小于2倍高程中誤差時(shí)，取平均值作為同名格網(wǎng)點(diǎn)最終高程。經(jīng)空三加密提取連接點(diǎn)進(jìn)行匹配后的像片疊加DEM，UASMaster軟件對(duì)其進(jìn)行正射糾正后生成數(shù)字正射影像DOM并進(jìn)行檢查，對(duì)高架橋、立交橋、大壩等引起的影像拉伸和扭曲應(yīng)進(jìn)行了相應(yīng)處理。利用實(shí)測(cè)的檢查點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)DOM平面精度進(jìn)行檢核，其平面位置中誤差為±0．12m，滿(mǎn)足地物點(diǎn)平面位置中誤差不大于1．2m的規(guī)范要求［6］。對(duì)生成的相鄰單幅DOM需進(jìn)行拼接鑲嵌，鑲嵌時(shí)避開(kāi)大型建筑物和影像差異較大的位置，盡量選擇在河、路、溝、渠、田埂等帶狀地物的邊線(xiàn)，以保證鑲嵌后的影像無(wú)明顯拼接痕跡，過(guò)渡自然，紋理清晰。最后對(duì)鑲嵌影像進(jìn)行色彩、亮度和對(duì)比度的調(diào)整，通過(guò)勻色處理縮小影像間的色調(diào)差異，使色調(diào)均勻、反差適中、層次分明，保持地物色彩不失真。
3結(jié)論
開(kāi)展環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作需要大量的數(shù)字高程模型DEM、數(shù)字正射影像圖DOM、數(shù)字線(xiàn)劃圖DLG等數(shù)字地理信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用傳統(tǒng)技術(shù)手段則周期長(zhǎng)、成本高［7］，而無(wú)人機(jī)低空航測(cè)技術(shù)具有“三高一低”的特點(diǎn)，即高機(jī)動(dòng)性、高分辨率、高度集成和低成本［8］，可以很好地彌補(bǔ)前者不足，本文實(shí)例已成功對(duì)其進(jìn)行印證，因此建議在今后的環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作中大力推廣無(wú)人機(jī)低空航測(cè)技術(shù)。
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關(guān)鍵詞：鐵路隧道；施工過(guò)程；問(wèn)題；改進(jìn)
1 當(dāng)前鐵路隧道施工的現(xiàn)狀
我國(guó)是一個(gè)幅員遼闊的國(guó)家，面積多達(dá)九百多萬(wàn)平方公里，因此路線(xiàn)長(zhǎng)、貨運(yùn)量大、速度快的鐵路運(yùn)輸成為我國(guó)最主要的交通運(yùn)輸方式，鐵路線(xiàn)貫穿南北。我國(guó)面積遼闊且地質(zhì)地貌形式多樣，在修建鐵路過(guò)程中，經(jīng)常受高山、河谷等自然因素的阻礙。在這種情況，為縮短距離、節(jié)約成本，加強(qiáng)偏遠(yuǎn)地區(qū)的聯(lián)系，常常會(huì)在這些特殊地貌中間打通一條鐵路隧道并加以改造，用于鐵路的通車(chē)和保護(hù)。在鐵路隧道施工的過(guò)程中，由于施工環(huán)境的惡劣和技術(shù)問(wèn)題等原因，隧道坍塌等事故頻發(fā)，機(jī)械設(shè)備破壞、工程進(jìn)度減慢，浪費(fèi)了巨大的財(cái)力物力，造成人員傷亡，損失嚴(yán)重。
2 鐵路隧道施工存在的問(wèn)題
2.1 施工技術(shù)不當(dāng)
施工技術(shù)是鐵路隧道施工的重點(diǎn)，對(duì)地質(zhì)條件的勘探和防御技術(shù)、在施工作業(yè)中對(duì)機(jī)械設(shè)備的操作水平，都會(huì)影響到隧道施工的安全和進(jìn)度?，F(xiàn)階段，我國(guó)引進(jìn)了較為先進(jìn)的鉆爆法、掘進(jìn)機(jī)法等，加上相應(yīng)的通風(fēng)、支護(hù)和襯砌技術(shù)，對(duì)于應(yīng)付一般隧道施工問(wèn)題是完全可以的。但在實(shí)踐過(guò)程中，這些技術(shù)并沒(méi)有得到很好的運(yùn)用，成效不大。例如，企業(yè)投入較少，技術(shù)設(shè)備不夠齊全；操作人員水平不高，技術(shù)運(yùn)用不嫻熟；地質(zhì)勘探技術(shù)水平較低等，都使得作業(yè)過(guò)程中不能有效預(yù)測(cè)施工時(shí)的地質(zhì)危害且對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的防治技術(shù)不夠完善，加重了施工事故發(fā)生時(shí)人員的傷亡和經(jīng)濟(jì)的損失。
2.2 地質(zhì)條件復(fù)雜
鐵路隧道是為保護(hù)鐵路安全及出于成本等因素而建造，多在山區(qū)、河流或地貌奇特地區(qū)，所以地質(zhì)條件較差，給修建隧道帶來(lái)了阻礙。地質(zhì)條件復(fù)雜包含兩個(gè)方面：一方面是該地區(qū)的自身狀況較差，例如巖層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，開(kāi)鑿不易；巖層脆弱，易倒塌；位于斷層地帶，地殼活動(dòng)不穩(wěn)定；喀斯特地貌等特殊地形等等。這些地區(qū)在開(kāi)鑿隧道時(shí)異常艱難，或是巖石堅(jiān)硬，難以打通；或是地質(zhì)脆弱，開(kāi)鑿后容易發(fā)生巖層變形或者倒塌，甚至引起一系列的泥石流、滑坡、地面下陷等地質(zhì)災(zāi)害，造成事故。另一方面是施工地段周?chē)h(huán)境特殊，主要分布在采空區(qū)、黃土洞穴等特殊地段，下穿城市時(shí)容易與周?chē)慕ㄖ?、煤氣石油管道、地下水等接觸，造成地表結(jié)構(gòu)變化、建筑倒塌，甚至威脅到城市居民安全，在打通隧道時(shí)要異常小心。
2.3 施工單位輕視
鐵路隧道的施工是由施工單位進(jìn)行策劃、組織和管理的，所以要提高施工技術(shù)，加快進(jìn)度，就需要施工單位對(duì)其加以重視。在我國(guó)施工單位中一直盛行著“塌方不可抗御論”這一觀點(diǎn)，即將隧道施工時(shí)造成的塌方問(wèn)題完全歸結(jié)于地質(zhì)因素，將地質(zhì)條件的影響無(wú)限擴(kuò)大，認(rèn)為地質(zhì)條件的復(fù)雜是施工困難的唯一因素，不可抗拒。久而久之，施工單位就忽視了對(duì)地質(zhì)工作的開(kāi)展，在現(xiàn)階段，我國(guó)大多數(shù)施工單位中既沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的施工地質(zhì)技術(shù)人員，也缺乏完整的地質(zhì)工作工序，僅憑經(jīng)驗(yàn)施工；有些施工單位雖然安排了地質(zhì)技術(shù)人員，但他們大多不參與實(shí)際工作或局限于地質(zhì)預(yù)測(cè)工作，對(duì)于后續(xù)工作的開(kāi)展沒(méi)有明確的指導(dǎo)；而國(guó)家也逐漸形成了以隧道塌方次數(shù)的多少評(píng)價(jià)地質(zhì)條件的好壞與施工工作開(kāi)展的難易程度，忽視了對(duì)地質(zhì)技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究。
3 鐵路隧道施工的改進(jìn)措施
3.1 改進(jìn)施工技術(shù)
首先，改進(jìn)預(yù)加固技術(shù)，即對(duì)相對(duì)脆弱和易破碎巖層進(jìn)行注漿加固，增強(qiáng)其受力能力和穩(wěn)定性，從而增強(qiáng)施工過(guò)程中其抗壓能力，提高安全性；其次，改進(jìn)支護(hù)技術(shù)，超前支護(hù)，加固施工設(shè)備，保障工作人員的生命安全；最后，改進(jìn)控制方法，采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)進(jìn)行臨空面控制，遠(yuǎn)離施工洞口，保障施工安全。
以具體防治措施為例：塌方多是由于圍巖脆弱、易破碎，在修建隧道時(shí)，可采用提高圍巖的強(qiáng)度和抗壓性的措施進(jìn)行注漿，利用施工中常用的超前長(zhǎng)管棚、超前錨桿及加固注漿、超前小導(dǎo)管注漿等施工措施加以預(yù)防；對(duì)于瓦斯地層，則需要降低瓦斯壓力，采取鉆孔排放的方式，減輕施工壓力，同時(shí)要對(duì)其進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，利用瓦斯測(cè)定儀對(duì)其進(jìn)行不間斷地濃度監(jiān)測(cè)，確保施工安全；對(duì)于石膏地層和山谷等地下水位較高的地段，或在巖層軟弱、復(fù)雜的地質(zhì)隧道施工過(guò)程所引起的滲漏水問(wèn)題，應(yīng)采用積極有效的防排水措施予以處理，某些地段還需加強(qiáng)通風(fēng)，以確保隧道內(nèi)鐵路運(yùn)行安全。
由于地質(zhì)災(zāi)害的種類(lèi)和各地的具體情況不同，在施工時(shí)，需針對(duì)不同的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題選擇相應(yīng)的施工技術(shù)和防治方法進(jìn)行處理，以防引發(fā)其他的地質(zhì)災(zāi)害；還要與時(shí)俱進(jìn)，適時(shí)更新，采用先進(jìn)技術(shù)，并不斷總結(jié)施工中的問(wèn)題和治理經(jīng)驗(yàn)，在進(jìn)行新的施工方案設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮，以減少同類(lèi)事故的發(fā)生；同時(shí)施工機(jī)械的性能決定了施工方法和復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道安全高效的完成，所以要不斷完善施工機(jī)械性能，正確選用機(jī)械材料和科學(xué)技術(shù)。
3.2 加強(qiáng)地質(zhì)工作
現(xiàn)階段，我國(guó)對(duì)地質(zhì)工作研究較少，大部分隧道施工缺乏地質(zhì)工作這一環(huán)節(jié)或者只關(guān)注地質(zhì)環(huán)境的前期勘探，所以這方面的工作急需加強(qiáng)?？茖W(xué)的隧道地質(zhì)工作應(yīng)包含三方面內(nèi)容：前期的地質(zhì)情況預(yù)測(cè)、施工中圍巖的進(jìn)一步調(diào)查及地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)、探討與圍巖相匹配的施工技術(shù)等。前期預(yù)測(cè)是指在施工前，由專(zhuān)家和隧道工作者運(yùn)用儀器探測(cè)和地面調(diào)查等方法，初步了解施工地的地質(zhì)構(gòu)造，判斷隧道可建與否及運(yùn)用何種施工技術(shù)進(jìn)行鉆探；施工過(guò)程中，對(duì)巖石的調(diào)查和鑒定包括巖層自身結(jié)構(gòu)、受力狀況和巖層周?chē)牡刭|(zhì)狀況，如地下水等，隨著施工進(jìn)展對(duì)其進(jìn)行深入調(diào)查。對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)主要是指通過(guò)深入隧道，對(duì)塌方、突水、瓦斯爆炸等地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)，具體內(nèi)容即是對(duì)巖層破碎帶和不穩(wěn)定的巖溶等進(jìn)行識(shí)別，對(duì)地下水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)及對(duì)斷層和煤系地層的確認(rèn)識(shí)別，以保證施工階段的安全性；經(jīng)一系列識(shí)別監(jiān)測(cè)后，在地質(zhì)狀況相對(duì)穩(wěn)定的情況下，還要尋找與該巖層結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的施工技術(shù)，以免在施工中誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。
3.3 加強(qiáng)相關(guān)監(jiān)管
從國(guó)家方面來(lái)看，立法機(jī)關(guān)應(yīng)加強(qiáng)立法，杜絕施工單位的敷衍僥幸心理，以加強(qiáng)其對(duì)工作的重視力度和安全意識(shí)；同時(shí)中央和各地鐵路部門(mén)成立專(zhuān)門(mén)的監(jiān)察小組，加強(qiáng)對(duì)鐵路施工單位的工作監(jiān)督和管理并成立研究機(jī)構(gòu)，采納各方意見(jiàn)，專(zhuān)門(mén)研究地質(zhì)工作技術(shù)和機(jī)械設(shè)備操作技術(shù)的改進(jìn)與創(chuàng)新，根據(jù)不同施工地段的地質(zhì)狀況進(jìn)行調(diào)查，尋找最適合的技術(shù)，從而從整體上保證施工的順利進(jìn)行。
從施工單位來(lái)看，要從企業(yè)內(nèi)部加強(qiáng)管理，關(guān)注施工工作的開(kāi)展。首先，選擇職業(yè)的、經(jīng)驗(yàn)豐富的地質(zhì)工作和機(jī)械操作人員并給其進(jìn)行定期專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，深入了解工作；其次，在施工過(guò)程中加強(qiáng)管理和監(jiān)察力度，增加人員，組建管理和監(jiān)察小組，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決施工中出現(xiàn)的問(wèn)題，確保施工工作的有序開(kāi)展和進(jìn)度。加大管理和監(jiān)督，使企業(yè)和施工人員對(duì)隧道施工中的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題產(chǎn)生高度重視，提高施工隊(duì)伍的風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，增強(qiáng)職業(yè)素質(zhì)，從而使事故風(fēng)險(xiǎn)在隧道施工中盡量降低。只有國(guó)家和施工單位重視問(wèn)題，才能盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并商討解決辦法，從而改進(jìn)鐵路隧道施工工作。
4 結(jié) 語(yǔ)
現(xiàn)階段的隧道施工問(wèn)題不僅是由復(fù)雜的地質(zhì)條件引起，更多是技術(shù)不過(guò)關(guān)及施工單位推脫心理造成的，所以在改進(jìn)隧道施工時(shí)要加強(qiáng)關(guān)注力度，提高地質(zhì)勘探和施工技術(shù)，增強(qiáng)安全性。
參考文獻(xiàn)
