深圳“12·20”渣土场滑坡造成管道破裂事故的思考
史航1 慕园1 郑大海2
1 中*石油天然气管道工程有限公司 2 西气东输管道公司
2015年12月20日，深圳市光明新区红坳余泥渣土受纳场（以下简称渣土场），出现溃坝滑坡事故，造成人员重大.亡，并且冲断了西气东输二线广深支干线，造成向香港*气中断。
1 滑坡事故及原因
渣土场批复规划库容400万m3，封场标高95 m，事故发生时实际堆填量已达583万m3，堆填体后缘实际标高已达160 m，严重超库容、超高堆填，增加了堆填体的下滑推力。加之渣土场地势南高北低，北侧基岩狭窄、凸起，形成了体积庞大的高势能堆填体。渣土场下游原本修建了拦挡坝和护坡，但在巨大的侧向土压力、并存在下部滑动面的作用下，拦挡坝崩溃，超过 200万m3渣土倾泻而下，摧毁了下游33栋楼房，滑坡体掩埋面积超过10万m3，滑动.远距离达1 100 m，滑坡体中部掩盖地面的深度约15~18 m。
*务院事故调查组通过现场勘验、调查取证、模拟计算、专家论证，认定发生滑动的是渣土场渣土堆填体，不是山体，不属于自然地质灾害；排除了人为破坏、突发降雨及地震、天然气管道爆裂、地铁施工和生活垃圾腐化等因素。.*认定事故的直接原因是：渣土场没有建设有效的导排水系统，渣土场内积水未能导出排泄，致使堆填的渣土含水过饱和，形成底部软弱滑动带；严重超量超高堆填加载，下滑推力逐渐增大，稳定性降低，导致渣土失稳滑出，体积庞大的高势能滑坡体滑出后，迅速转化为高速远程滑坡体，形成了巨大的冲击力，加之事发前险情处置错误，造成重大人员.亡和财产损失。
2 管道断裂情况
西气东输二线广深支干线求雨岭—大铲岛段位于渣土场边坡防护结构下游约300 m处，为D 914 mm×25.4 mm X65高强钢管道，埋设于平坦的菜地中，埋设深度2.4～5.7 m不等，局部穿越鱼塘。此段地形属于丘陵边缘的平地段，地层为粘性土。管道被巨大的滑坡体推动造成断裂，大量天然气喷出，但没有发生火灾和爆炸。管道断裂后，上下游的监控阀室（相距11 km）自动切断，避免了更大规模的泄漏。该段管道所经地貌滑坡前后对照见图1、2。
图1 滑坡前地貌（线段为管道）
图2 滑坡后地貌（线段为管道）
3 管道断裂原因分析
.先，滑坡事故.为.殊。通常，渣土场、尾矿堆积场等人工弃土场所，类似水库大坝，执行严格设计规范，周密考虑了排水、抗震要求，有足够的强度和稳定性，；运营中严格限制渣土存储量，出现滑坡、泥石流的概率.小。这次滑坡事故是人为因素造成的责任事故，与*般的滑坡事故对管道造成的危害[1]不同。因此，尽管管道敷设在渣土场下游300 m远、埋深较深（*般管道埋深1.2 m）、为D 914 mm×25.4 mm X65高强钢管道，*般的作用力很难危及损坏，但发生了这种.为罕见的滑坡事故，管道却被推挤断裂了。
其次，从现场地形看，渣土场在丘陵的谷地中堆砌成近百米小山，渣土场的东西南三个方向有山体包围，.有北侧是山谷出口，堆积体对着谷口呈台阶+放坡方式，台阶表层土体进行了砂浆硬化，坡面上植草。渣土场底部高程约80 m，管道经过地段地面标高约42 m，地形高差约40 m。滑坡体移动中兼有泥石流性质， 40 m地形高差，加上超过200 m3饱和泥土的巨大能量翻滚着冲向下游平地中，由于动能巨大，在滑坡床底部产生“刨蚀作用”——地表下4~5 m的土层被刨蚀松动并随之推向下游。管道走向与滑坡方向基本垂直，，因刨蚀推移作用而被挤压断裂。测量开挖出的管道断点，受滑坡体推压，管道在断裂口东侧约96 m处向北侧（即同滑坡方向）水平折转约90°（图3）。断裂段管道的变形.其严重（图4），反映了管道经受了巨大的载荷作用。
图3 断裂口东侧管道向北侧折弯约90°
图4 断裂段变形管道
其三，据初步估算，推压管道的作用力高达3 000t以上，且作用方式复杂。先是超过200 m3的巨型滑坡体垂直推压管道附近地层，造成原地层带动管道的“翘起”，接着便是滑坡体的“下部刨蚀”“中层推挤”“上部翻滚覆盖”等综合作用将管道推向下游，滑坡体中含有泥土、建筑渣土等硬块，在快速推压管道的过程中，将管道弯曲、伸长、压溃、挤瘪，管壁被挤压出凹坑、褶皱，并向下游越推越远，继而撕裂管道，造成全断面破裂，高压气体（输送压力约3.8 MPa）喷出。
这次滑坡事故对管道的危害类似于上游水库溃坝冲坏穿越段管道。2013年7月，四川石亭江洪水从人民渠涵洞.部以超过20 m水头高速冲下 ，下游河床受到局部强烈冲刷，造成兰成线穿越段管道破裂，其破坏机理与深圳滑坡有相同之处[2]。
4 事故警示
4.1 事故.点
（1）事故的发生区域位于山区或丘陵区，包括山间盆地或山前倾斜（过渡）平原，能量来自上游，重力作用造成对下游的冲击。
（2）事故偶发且发生的概率.小。
（3）滑坡体的能量巨大，管道结构和敷设方式再强也无法抵御此类灾害。
（4）灾害造成的损失巨大，社会影响.广，管道修复难度也很大。
4.2 事故警示
（1）常规设计时考虑了管道的各种服役环境，正常埋设管道能够抵御正常的载荷（输送压力、温度变化、土壤和地下水作用、车辆等地面载荷等），以及地震等偶然载荷的影响。对于类似深圳渣土场滑坡事故，必须按照.行业法律法规，从源头控制。
（2）管道影响区域*般为两侧各200 m，管道巡护也难以顾及几百米外的地域。但如果管道附近存在大型的不稳定人工构筑物，如渣土场、垃圾场、填方路基、矸石山或尾矿坝等，因其往往没有严格的设计与监控管理措施，稳定性比自然山坡、山丘更差，在暴雨、地震或其他强烈冲击下，确实容易发生滑坡、溃坝、泥石流危险，更须加大防护区域，增强防控措施。
（3）本次事故加深了对于.殊灾害的认识。*般地质灾害仅是移动的土石体，位于滑坡体以外、泥石流堆积区的埋地管道只会受到“掩埋”作用。而类似深圳滑坡事故的“巨型土石体移动”，则会产生“刨蚀”作用，继而推移破坏远处管道。需要高度重视其危害风险。
4.3 事故预防
（1）设计单位在管道选线时要关注地貌.征——位于山区或丘陵区，产生根源——人工弃土结构的不稳定性，在可能的情况下远离人工堆砌物结构，尤其要远离位于斜坡上的人工弃土结构。
（2）当管道受地形、环境、城镇规划等因素影响，只能选择位于人工弃土结构下游时，管道设计单位要提醒管道运营单位注意此类事故的风险；运营单位应将该类风险纳入风险管控体系之中，向.行业主管部门、管道保护主管部门报告此类风险存在情况（可列举深圳或其他地方事故案例），定期派人巡查人工弃土结构的完好性、管理状况等，调查是否存在裂缝、拦挡设施变形、排水设施损坏或堵塞，以及超载堆渣、弃土和监测设施缺失等情况。与地方地质灾害管理部门建立联系，共享信息，建议设立人工弃土结构坝体或高边坡的检测、报警设施。这些都是“主动预防”措施。尤其是雨季更要增加巡防频次。同时做好应急预案，*旦发现裂缝等隐患，及时报告管理部门和管道保护主管部门，尽快处理险情，防患于未然。
（3）当管道已经位于人工弃土场、水坝、高填方路基下游时，管道运营单位需要考虑此类设施*旦发生事故对管道的影响，将其作为管道地质灾害风险管理的*部分。.别是*些偏僻地段非正规的大型弃渣场、垃圾场等危险构筑物。应关注地形、地质条件、堆弃量、防护和排水结构、管理单位情况等，加强管道的巡线，做好管道的水工保护。
（4）暂无必要考虑增大管道壁厚、埋深（土层中）或增加阀室等，这些都是“被动预防”措施，对于.端事故也不起作用。但是如果适当加大埋深即可将管道埋设于石方中则有必要考虑，坚硬的石方对于抵御“刨蚀作用”还是非常有效的。
参考文献
[1]唐正浩,邓清禄,万飞等.滑坡作用下埋地管道的受力分析与防护对策[J],人民长江,2014,45(3):36-39.
[2]*世容.人民渠穿江涵洞下游河道冲刷防护研究[J],四川水利,2013,34(6):35-37.
作者：史航，中*石油天然气管道工程有限公司副总工程师，全*勘探设计大师。
