史航1 慕園1 鄭大海2

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，深圳市光明新區紅坳余泥渣土受納場(chǎng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)渣土場(chǎng)），出現潰壩滑坡事故，造成人員重大傷亡，并且沖斷了西氣東輸二線(xiàn)廣深支干線(xiàn)，造成向香港供氣中斷。

1  滑坡事故及原因

渣土場(chǎng)批復規劃庫容400×104m3，封場(chǎng)標高95 m，事故發(fā)生時(shí)實(shí)際堆填量已達583×104m3，堆填體后緣實(shí)際標高已達160 m，嚴重超庫容、超高堆填，增加了堆填體的下滑推力。加之渣土場(chǎng)地勢南高北低，北側基巖狹窄、凸起，形成了體積龐大的高勢能堆填體。渣土場(chǎng)下游原本修建了攔擋壩和護坡，但在巨大的側向土壓力、并存在下部滑動(dòng)面的作用下，攔擋壩崩潰，超過(guò) 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(guò)10×104m3，滑動(dòng)最遠距離達1 100 m，滑坡體中部掩蓋地面的深度約15~18 m。

國務(wù)院事故調查組通過(guò)現場(chǎng)勘驗、調查取證、模擬計算、專(zhuān)家論證，認定發(fā)生滑動(dòng)的是渣土場(chǎng)渣土堆填體，不是山體，不屬于自然地質(zhì)災害；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。最終認定事故的直接原因是：渣土場(chǎng)沒(méi)有建設有效的導排水系統，渣土場(chǎng)內積水未能導出排泄，致使堆填的渣土含水過(guò)飽和，形成底部軟弱滑動(dòng)帶；嚴重超量超高堆填加載，下滑推力逐漸增大，穩定性降低，導致渣土失穩滑出，體積龐大的高勢能滑坡體滑出后，迅速轉化為高速遠程滑坡體，形成了巨大的沖擊力，加之事發(fā)前險情處置錯誤，造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。

2 管道斷裂情況

西氣東輸二線(xiàn)廣深支干線(xiàn)求雨嶺—大鏟島段位于渣土場(chǎng)邊坡防護結構下游約300 m處，為D 914 mm×25.4 mm X65高強鋼管道，埋設于平坦的菜地中，埋設深度2.4～5.7 m不等，局部穿越魚(yú)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(méi)有發(fā)生火災和爆炸。管道斷裂后，上下游的監控閥室（相距11 km）自動(dòng)切斷，避免了更大規模的泄漏。該段管道所經(jīng)地貌滑坡前后對照見(jiàn)圖1、2。

圖1 滑坡前地貌（線(xiàn)段為管道）

圖2 滑坡后地貌（線(xiàn)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(chǎng)、尾礦堆積場(chǎng)等人工棄土場(chǎng)所，類(lèi)似水庫大壩，執行嚴格設計規范，周密考慮了排水、抗震要求，有足夠的強度和穩定性，；運營(yíng)中嚴格限制渣土存儲量，出現滑坡、泥石流的概率極小。這次滑坡事故是人為因素造成的責任事故，與一般的滑坡事故對管道造成的危害[1]不同。因此，盡管管道敷設在渣土場(chǎng)下游300 m遠、埋深較深（一般管道埋深1.2 m）、為D 914 mm×25.4 mm X65高強鋼管道，一般的作用力很難危及損壞，但發(fā)生了這種極為罕見(jiàn)的滑坡事故，管道卻被推擠斷裂了。

其次，從現場(chǎng)地形看，渣土場(chǎng)在丘陵的谷地中堆砌成近百米小山，渣土場(chǎng)的東西南三個(gè)方向有山體包圍，唯有北側是山谷出口，堆積體對著(zhù)谷口呈臺階+放坡方式，臺階表層土體進(jìn)行了砂漿硬化，坡面上植草。渣土場(chǎng)底部高程約80 m，管道經(jīng)過(guò)地段地面標高約42 m，地形高差約40 m�；�坡體移動(dòng)中兼有泥石流性質(zhì)， 40 m地形高差，加上超過(guò)200 m3飽和泥土的巨大能量翻滾著(zhù)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(kāi)挖出的管道斷點(diǎn)，受滑坡體推壓，管道在斷裂口東側約96 m處向北側（即同滑坡方向）水平折轉約90°（圖3）。斷裂段管道的變形極其嚴重（圖4），反映了管道經(jīng)受了巨大的載荷作用。

圖3 斷裂口東側管道向北側折彎約90°

圖4  斷裂段變形管道

再次，據初步估算，推壓管道的作用力高達3 000t以上，且作用方式復雜。先是超過(guò)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(zhù)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(guò)程中，將管道彎曲、伸長(cháng)、壓潰、擠癟，管壁被擠壓出凹坑、褶皺，并向下游越推越遠，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。

這次滑坡事故對管道的危害類(lèi)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(guò)20 m水頭高速沖下 ，下游河床受到局部強烈沖刷，造成蘭成線(xiàn)穿越段管道破裂，其破壞機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)生區域位于山區或丘陵區，包括山間盆地或山前傾斜（過(guò)渡）平原，能量來(lái)自上游，重力作用造成對下游的沖擊。

（2）事故偶發(fā)且發(fā)生的概率極小。

（3）滑坡體的能量巨大，管道結構和敷設方式再強也無(wú)法抵御此類(lèi)災害。

（4）災害造成的損失巨大，社會(huì )影響極廣，管道修復難度也很大。

4.2 事故警示

（1）常規設計時(shí)考慮了管道的各種服役環(huán)境，正常埋設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(chē)輛等地面載荷等），以及地震等偶然載荷的影響。對于類(lèi)似深圳渣土場(chǎng)滑坡事故，必須按照國家行業(yè)法律法規，從源頭控制。

（2）管道影響區域一般為兩側各200 m，管道巡護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定人工構筑物，如渣土場(chǎng)、垃圾場(chǎng)、填方路基、矸石山或尾礦壩等，因其往往沒(méi)有嚴格的設計與監控管理措施，穩定性比自然山坡、山丘更差，在暴雨、地震或其他強烈沖擊下，確實(shí)容易發(fā)生滑坡、潰壩、泥石流危險，更須加大防護區域，增強防控措施。

（3）本次事故加深了對于特殊災害的認識。一般地質(zhì)災害僅是移動(dòng)的土石體，位于滑坡體以外、泥石流堆積區的埋地管道只會(huì )受到“掩埋”作用。而類(lèi)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，繼而推移破壞遠處管道。需要高度重視其危害風(fēng)險。

4.3 事故預防

（1）設計單位在管道選線(xiàn)時(shí)要關(guān)注地貌特征——位于山區或丘陵區，產(chǎn)生根源——人工棄土結構的不穩定性，在可能的情況下遠離人工堆砌物結構，尤其要遠離位于斜坡上的人工棄土結構。

（2）當管道受地形、環(huán)境、城鎮規劃等因素影響，只能選擇位于人工棄土結構下游時(shí)，管道設計單位要提醒管道運營(yíng)單位注意此類(lèi)事故的風(fēng)險；運營(yíng)單位應將該類(lèi)風(fēng)險納入風(fēng)險管控體系之中，向政府行業(yè)主管部門(mén)、管道保護主管部門(mén)報告此類(lèi)風(fēng)險存在情況（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構的完好性、管理狀況等，調查是否存在裂縫、攔擋設施變形、排水設施損壞或堵塞，以及超載堆渣、棄土和監測設施缺失等情況。與地方地質(zhì)災害管理部門(mén)建立聯(lián)系，共享信息，建議設立人工棄土結構壩體或高邊坡的檢測、報警設施。這些都是“主動(dòng)預防”措施。尤其是雨季更要增加巡防頻次。同時(shí)做好應急預案，一旦發(fā)現裂縫等隱患，及時(shí)報告管理部門(mén)和管道保護主管部門(mén)，盡快處理險情，防患于未然。

（3）當管道已經(jīng)位于人工棄土場(chǎng)、水壩、高填方路基下游時(shí)，管道運營(yíng)單位需要考慮此類(lèi)設施一旦發(fā)生事故對管道的影響，將其作為管道地質(zhì)災害風(fēng)險管理的一部分。特別是一些偏僻地段非正規的大型棄渣場(chǎng)、垃圾場(chǎng)等危險構筑物。應關(guān)注地形、地質(zhì)條件、堆棄量、防護和排水結構、管理單位情況等，加強管道的巡線(xiàn)，做好管道的水工保護。

（4）暫無(wú)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)預防”措施，對于極端事故也不起作用。但是如果適當加大埋深即可將管道埋設于石方中則有必要考慮，堅硬的石方對于抵御“刨蝕作用”還是非常有效的。

參考文獻

[1]唐正浩,鄧清祿,萬(wàn)飛等.滑坡作用下埋地管道的受力分析與防護對策[J],人民長(cháng)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研究[J],四川水利,2013,34(6):35-37.

作者：史航，教授級高工，中國石油天然氣管道工程有限公司副總工程師，全國工程勘察設計大師

《管道保護》2018年第1期（總第38期）