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1 中國石油天然氣管道工程有限公司   2 西氣東輸管道公司

2015年12月20日，深圳市光明新區(qū)紅坳余泥渣土受納場（以下簡稱渣土場），出現(xiàn)潰壩滑坡事故，造成人員重大傷亡，并且沖斷了西氣東輸二線廣深支干線，造成向香港供氣中斷。

1  滑坡事故及原因

渣土場批復(fù)規(guī)劃庫容400×104m3，封場標(biāo)高95 m，事故發(fā)生時(shí)實(shí)際堆填量已達(dá)583×104m3，堆填體后緣實(shí)際標(biāo)高已達(dá)160 m，嚴(yán)重超庫容、超高堆填，增加了堆填體的下滑推力。加之渣土場地勢南高北低，北側(cè)基巖狹窄、凸起，形成了體積龐大的高勢能堆填體。渣土場下游原本修建了攔擋壩和護(hù)坡，但在巨大的側(cè)向土壓力、并存在下部滑動(dòng)面的作用下，攔擋壩崩潰，超過 200×104m3渣土傾瀉而下，摧毀了下游33棟樓房，滑坡體掩埋面積超過10×104m3，滑動(dòng)最遠(yuǎn)距離達(dá)1 100 m，滑坡體中部掩蓋地面的深度約15~18 m。

國務(wù)院事故調(diào)查組通過現(xiàn)場勘驗(yàn)、調(diào)查取證、模擬計(jì)算、專家論證，認(rèn)定發(fā)生滑動(dòng)的是渣土場渣土堆填體，不是山體，不屬于自然地質(zhì)災(zāi)害；排除了人為破壞、突發(fā)降雨及地震、天然氣管道爆裂、地鐵施工和生活垃圾腐化等因素。最終認(rèn)定事故的直接原因是：渣土場沒有建設(shè)有效的導(dǎo)排水系統(tǒng)，渣土場內(nèi)積水未能導(dǎo)出排泄，致使堆填的渣土含水過飽和，形成底部軟弱滑動(dòng)帶；嚴(yán)重超量超高堆填加載，下滑推力逐漸增大，穩(wěn)定性降低，導(dǎo)致渣土失穩(wěn)滑出，體積龐大的高勢能滑坡體滑出后，迅速轉(zhuǎn)化為高速遠(yuǎn)程滑坡體，形成了巨大的沖擊力，加之事發(fā)前險(xiǎn)情處置錯(cuò)誤，造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

2 管道斷裂情況

西氣東輸二線廣深支干線求雨嶺—大鏟島段位于渣土場邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)下游約300 m處，為D 914 mm×25.4 mm X65高強(qiáng)鋼管道，埋設(shè)于平坦的菜地中，埋設(shè)深度2.4～5.7 m不等，局部穿越魚塘。此段地形屬于丘陵邊緣的平地段，地層為粘性土。管道被巨大的滑坡體推動(dòng)造成斷裂，大量天然氣噴出，但沒有發(fā)生火災(zāi)和爆炸。管道斷裂后，上下游的監(jiān)控閥室（相距11 km）自動(dòng)切斷，避免了更大規(guī)模的泄漏。該段管道所經(jīng)地貌滑坡前后對(duì)照見圖1、2。

圖1 滑坡前地貌（線段為管道）

圖2 滑坡后地貌（線段為管道）

3 管道斷裂原因分析

首先，滑坡事故極為特殊。通常，渣土場、尾礦堆積場等人工棄土場所，類似水庫大壩，執(zhí)行嚴(yán)格設(shè)計(jì)規(guī)范，周密考慮了排水、抗震要求，有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，；運(yùn)營中嚴(yán)格限制渣土存儲(chǔ)量，出現(xiàn)滑坡、泥石流的概率極小。這次滑坡事故是人為因素造成的責(zé)任事故，與一般的滑坡事故對(duì)管道造成的危害[1]不同。因此，盡管管道敷設(shè)在渣土場下游300 m遠(yuǎn)、埋深較深（一般管道埋深1.2 m）、為D 914 mm×25.4 mm X65高強(qiáng)鋼管道，一般的作用力很難危及損壞，但發(fā)生了這種極為罕見的滑坡事故，管道卻被推擠斷裂了。

其次，從現(xiàn)場地形看，渣土場在丘陵的谷地中堆砌成近百米小山，渣土場的東西南三個(gè)方向有山體包圍，唯有北側(cè)是山谷出口，堆積體對(duì)著谷口呈臺(tái)階+放坡方式，臺(tái)階表層土體進(jìn)行了砂漿硬化，坡面上植草。渣土場底部高程約80 m，管道經(jīng)過地段地面標(biāo)高約42 m，地形高差約40 m。滑坡體移動(dòng)中兼有泥石流性質(zhì)， 40 m地形高差，加上超過200 m3飽和泥土的巨大能量翻滾著沖向下游平地中，由于動(dòng)能巨大，在滑坡床底部產(chǎn)生“刨蝕作用”——地表下4~5 m的土層被刨蝕松動(dòng)并隨之推向下游。管道走向與滑坡方向基本垂直，，因刨蝕推移作用而被擠壓斷裂。測量開挖出的管道斷點(diǎn)，受滑坡體推壓，管道在斷裂口東側(cè)約96 m處向北側(cè)（即同滑坡方向）水平折轉(zhuǎn)約90°（圖3）。斷裂段管道的變形極其嚴(yán)重（圖4），反映了管道經(jīng)受了巨大的載荷作用。

圖3 斷裂口東側(cè)管道向北側(cè)折彎約90°

圖4  斷裂段變形管道

再次，據(jù)初步估算，推壓管道的作用力高達(dá)3 000t以上，且作用方式復(fù)雜。先是超過200 m3的巨型滑坡體垂直推壓管道附近地層，造成原地層帶動(dòng)管道的“翹起”，接著便是滑坡體的“下部刨蝕”“中層推擠”“上部翻滾覆蓋”等綜合作用將管道推向下游，滑坡體中含有泥土、建筑渣土等硬塊，在快速推壓管道的過程中，將管道彎曲、伸長、壓潰、擠癟，管壁被擠壓出凹坑、褶皺，并向下游越推越遠(yuǎn)，繼而撕裂管道，造成全斷面破裂，高壓氣體（輸送壓力約3.8 MPa）噴出。

這次滑坡事故對(duì)管道的危害類似于上游水庫潰壩沖壞穿越段管道。2013年7月，四川石亭江洪水從人民渠涵洞頂部以超過20 m水頭高速?zèng)_下 ，下游河床受到局部強(qiáng)烈沖刷，造成蘭成線穿越段管道破裂，其破壞機(jī)理與深圳滑坡有相同之處[2]。

4  事故警示

4.1 事故特點(diǎn)

（1）事故的發(fā)生區(qū)域位于山區(qū)或丘陵區(qū)，包括山間盆地或山前傾斜（過渡）平原，能量來自上游，重力作用造成對(duì)下游的沖擊。

（2）事故偶發(fā)且發(fā)生的概率極小。

（3）滑坡體的能量巨大，管道結(jié)構(gòu)和敷設(shè)方式再強(qiáng)也無法抵御此類災(zāi)害。

（4）災(zāi)害造成的損失巨大，社會(huì)影響極廣，管道修復(fù)難度也很大。

4.2 事故警示

（1）常規(guī)設(shè)計(jì)時(shí)考慮了管道的各種服役環(huán)境，正常埋設(shè)管道能夠抵御正常的載荷（輸送壓力、溫度變化、土壤和地下水作用、車輛等地面載荷等），以及地震等偶然載荷的影響。對(duì)于類似深圳渣土場滑坡事故，必須按照國家行業(yè)法律法規(guī)，從源頭控制。

（2）管道影響區(qū)域一般為兩側(cè)各200 m，管道巡護(hù)也難以顧及幾百米外的地域。但如果管道附近存在大型的不穩(wěn)定人工構(gòu)筑物，如渣土場、垃圾場、填方路基、矸石山或尾礦壩等，因其往往沒有嚴(yán)格的設(shè)計(jì)與監(jiān)控管理措施，穩(wěn)定性比自然山坡、山丘更差，在暴雨、地震或其他強(qiáng)烈沖擊下，確實(shí)容易發(fā)生滑坡、潰壩、泥石流危險(xiǎn)，更須加大防護(hù)區(qū)域，增強(qiáng)防控措施。

（3）本次事故加深了對(duì)于特殊災(zāi)害的認(rèn)識(shí)。一般地質(zhì)災(zāi)害僅是移動(dòng)的土石體，位于滑坡體以外、泥石流堆積區(qū)的埋地管道只會(huì)受到“掩埋”作用。而類似深圳滑坡事故的“巨型土石體移動(dòng)”，則會(huì)產(chǎn)生“刨蝕”作用，繼而推移破壞遠(yuǎn)處管道。需要高度重視其危害風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 事故預(yù)防

（1）設(shè)計(jì)單位在管道選線時(shí)要關(guān)注地貌特征——位于山區(qū)或丘陵區(qū)，產(chǎn)生根源——人工棄土結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，在可能的情況下遠(yuǎn)離人工堆砌物結(jié)構(gòu)，尤其要遠(yuǎn)離位于斜坡上的人工棄土結(jié)構(gòu)。

（2）當(dāng)管道受地形、環(huán)境、城鎮(zhèn)規(guī)劃等因素影響，只能選擇位于人工棄土結(jié)構(gòu)下游時(shí)，管道設(shè)計(jì)單位要提醒管道運(yùn)營單位注意此類事故的風(fēng)險(xiǎn)；運(yùn)營單位應(yīng)將該類風(fēng)險(xiǎn)納入風(fēng)險(xiǎn)管控體系之中，向政府行業(yè)主管部門、管道保護(hù)主管部門報(bào)告此類風(fēng)險(xiǎn)存在情況（可列舉深圳或其他地方事故案例），定期派人巡查人工棄土結(jié)構(gòu)的完好性、管理狀況等，調(diào)查是否存在裂縫、攔擋設(shè)施變形、排水設(shè)施損壞或堵塞，以及超載堆渣、棄土和監(jiān)測設(shè)施缺失等情況。與地方地質(zhì)災(zāi)害管理部門建立聯(lián)系，共享信息，建議設(shè)立人工棄土結(jié)構(gòu)壩體或高邊坡的檢測、報(bào)警設(shè)施。這些都是“主動(dòng)預(yù)防”措施。尤其是雨季更要增加巡防頻次。同時(shí)做好應(yīng)急預(yù)案，一旦發(fā)現(xiàn)裂縫等隱患，及時(shí)報(bào)告管理部門和管道保護(hù)主管部門，盡快處理險(xiǎn)情，防患于未然。

（3）當(dāng)管道已經(jīng)位于人工棄土場、水壩、高填方路基下游時(shí)，管道運(yùn)營單位需要考慮此類設(shè)施一旦發(fā)生事故對(duì)管道的影響，將其作為管道地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理的一部分。特別是一些偏僻地段非正規(guī)的大型棄渣場、垃圾場等危險(xiǎn)構(gòu)筑物。應(yīng)關(guān)注地形、地質(zhì)條件、堆棄量、防護(hù)和排水結(jié)構(gòu)、管理單位情況等，加強(qiáng)管道的巡線，做好管道的水工保護(hù)。

（4）暫無必要考慮增大管道壁厚、埋深（土層中）或增加閥室等，這些都是“被動(dòng)預(yù)防”措施，對(duì)于極端事故也不起作用。但是如果適當(dāng)加大埋深即可將管道埋設(shè)于石方中則有必要考慮，堅(jiān)硬的石方對(duì)于抵御“刨蝕作用”還是非常有效的。

參考文獻(xiàn)

[1]唐正浩,鄧清祿,萬飛等.滑坡作用下埋地管道的受力分析與防護(hù)對(duì)策[J],人民長江,2014,45(3):36-39.

[2]王世容.人民渠穿江涵洞下游河道沖刷防護(hù)研究[J],四川水利,2013,34(6):35-37.

作者：史航，教授級(jí)高工，中國石油天然氣管道工程有限公司副總工程師，全國工程勘察設(shè)計(jì)大師

《管道保護(hù)》2018年第1期（總第38期）