路面塌陷問題原因分析及預(yù)防

楊承霖

（中國石油西部管道甘肅輸油氣分公司 甘肅蘭州市 730030）

路面塌陷問題原因分析及預(yù)防

楊承霖

（中國石油西部管道甘肅輸油氣分公司 甘肅蘭州市 730030）

道路塌陷已成為最主要的城市災(zāi)害，使社會經(jīng)濟(jì)遭受了嚴(yán)重?fù)p失，對其成因的研究及制定預(yù)防措施具有重要的理論意義及工程實(shí)用價值。結(jié)合工程相關(guān)的資料，查明了道路塌陷異常區(qū)的分布、地下地層差異壓實(shí)及管線破損情況，并得出了地質(zhì)和水文地質(zhì)條件是決定路面塌陷發(fā)生的內(nèi)在因素，而路面的荷載及潛水面與污水管的水勢是路面塌陷的直接原因，對路面塌陷問題原因進(jìn)行探討。

路面坍塌；原因分析；預(yù)防對策

1 引言

近年來，道路塌陷已成為城市的一大地質(zhì)災(zāi)害，我國各大城市均陸續(xù)發(fā)生路面塌陷，且有同一地點(diǎn)多次塌陷的情況。這給城市交通、地面建筑、地下設(shè)施造成嚴(yán)重破壞，甚至導(dǎo)致人員傷亡。因此，對其成因機(jī)制的研究及制定防治措施已迫在眉急，是當(dāng)前城市道路塌陷研究的一個熱點(diǎn)問題。本文對路面坍塌問題的原因進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的防治措施，對今后道路塌陷的進(jìn)一步研究、減少災(zāi)害損失有較大的參考價值。

2 工程概況

2.1 工程背景

2.1.1 項(xiàng)目實(shí)施的背景

蘭州作業(yè)區(qū)在今年的幾次強(qiáng)降雨后，站內(nèi)出現(xiàn)大量下沉坍塌，地面坍塌造成水泥路面、彩磚、滲水磚破壞嚴(yán)重，對人員巡檢造成一定的安全隱患，同時嚴(yán)重影響了站場視覺效果，建議進(jìn)行回填整改。

2.1.2 項(xiàng)目實(shí)施依據(jù)

甘肅輸油氣分公司12月專項(xiàng)維修計(jì)劃。

2.1.3 地理位置

蘭州作業(yè)區(qū)蘭州原油商業(yè)儲備庫。

2.2 現(xiàn)場施工條件

2.2.1 地理環(huán)境條件

蘭州由于地處大陸內(nèi)地，遠(yuǎn)離海洋，大陸性氣候顯著，降水偏少，日光充足，蒸發(fā)量非常大，氣候非常干燥。春季干旱多風(fēng)，夏季酷暑，降水集中，秋季涼爽，冬季寒冷少雪，全年平均氣溫6℃左右，年平均降水量在300～500mm之間。

2.2.2 外部依托

蘭州作業(yè)區(qū)站場整治施工地點(diǎn)，距作業(yè)區(qū)站控制室大約為500m，距當(dāng)?shù)刂行尼t(yī)院大約為1.5km，據(jù)消防隊(duì)大約為350m，距派出所大約為2km，發(fā)生緊急情況時可以得到及時有效的救援。

2.3 主要工程內(nèi)容及工程量

2.3.1 主要施工內(nèi)容

蘭州作業(yè)區(qū)出現(xiàn)大量下沉坍塌，造成彩磚損壞嚴(yán)重，相關(guān)施

工單位對其進(jìn)行回填整改，對損壞的消防路面進(jìn)行混凝土恢復(fù)以及彩磚、滲水磚更換平整。

2.3.2 主要工作量

（1）需要拆除原來舊的彩磚面積：閥組區(qū)650m2；計(jì)量區(qū)370m2。

（2）需要重新鋪設(shè)滲水磚面積：閥組區(qū)650m2；計(jì)量區(qū)370m2。

（3）三七土鋪設(shè)面積大約為900m2，碎石鋪設(shè)面積大約為900m2。

（4）巡檢路滲水磚鋪設(shè)面積大約為18m2。

（5）損壞道牙石更換400m。

（6）破除400m2水泥路面，向下挖掘30cm，使用3：7灰土進(jìn)行回填夯實(shí)，用商品混凝土恢復(fù)表層，再對表面進(jìn)行伸縮縫切割。

3 路面塌陷問題原因分析

根據(jù)現(xiàn)有收集資料，研究區(qū)內(nèi)并無采礦活動和地下工程建設(shè)，基巖為上石炭統(tǒng)-二疊系碎屑巖，推測地表塌陷應(yīng)該與采空區(qū)、隧道、地下墓群等無關(guān)，也不可能是巖溶縫洞塌陷造成的。同時，針對海泰東路9個鉆孔20m深度內(nèi)土體進(jìn)行了飽和粉土液化判定實(shí)驗(yàn)，其粘粒含量為3～14.3%，為非液化土層。因此前人提出的“液化說”也不適用于本研究區(qū)。綜合分析認(rèn)為該區(qū)塌陷的原因是軟塑土差異壓實(shí)，側(cè)向發(fā)生了位移，管線發(fā)生了破損，地下的土體被掏空，地表發(fā)生了塌陷。

3.1 公路負(fù)載過重

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不僅引起了車流量增加，而且隨著運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展更大載重的貨車受到歡迎。貨運(yùn)量的增加直接引起對消防路載重的要求升高，再加上很多違規(guī)超重現(xiàn)象的發(fā)生，對公路的破壞力度越來越大。車輛載重過多通過公路時，引起路面向下彎沉，路基下層受到的拉力變大，當(dāng)上層壓力過大時可能導(dǎo)致路基下層受力太集中引起斷裂，下層斷裂上層結(jié)構(gòu)就很難維持，導(dǎo)致路面塌陷發(fā)生。

3.2 施工材料不勻?qū)е鲁两?/p>

公路建設(shè)需要的砂石種類比較多，砂礫石料的大小不一，填充的次序也不盡相同。通常是大的石塊打基礎(chǔ)，再用小的沙石填充縫隙，其次澆灌其他材料。監(jiān)管不嚴(yán)的工地可能存在就地取材的現(xiàn)象，就近取的沙石規(guī)格不統(tǒng)一，硬度也千差萬別，質(zhì)量無法與標(biāo)準(zhǔn)材料相比。這種施工材料的運(yùn)用可能導(dǎo)致公路建成一段時間后，路面振動導(dǎo)致施工材料填充不勻重新沉降，產(chǎn)生很多的縫隙，降低路面承重能力，引起路面塌陷問題。

3.3 地下空洞因素

在建設(shè)公路之前，需要對當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)巖層進(jìn)行勘測，但是不排除有的地方有動物洞穴的存在，例如老鼠等地下穴居的動物，它們的洞穴會引起路基土壤疏松，大大降低上層路面的承重能力。有的施工項(xiàng)目忽略了這些情況，當(dāng)公路建成通車后，由于振動，壓迫等原因可能導(dǎo)致洞穴坍塌，巖層疏松，可能引起地下其他管道受壓過大破裂，進(jìn)而導(dǎo)致路面塌陷。

3.4 施工回填時壓實(shí)度不夠

蘭州均為濕陷性黃土地區(qū)，其路基均為黃土，供水、弱電、綠化噴淋等專業(yè)管線溝槽回填不密實(shí)，有部分溝槽至今未回填。其溝槽沉陷、雨水從溝槽內(nèi)進(jìn)入路基，直接造成路面沉陷。水活動的動力條件：1.5m寬中間綠化隔離帶區(qū)域，綠化方為滿足種樹的寬度，將路緣石后背灰鑿除，水從路緣石后背滲入路基。路基回填土受水浸濕，土體結(jié)構(gòu)迅速被破壞，產(chǎn)生顯著附加變形或下沉，隨著在水的動力作用下，土體被侵蝕和搬運(yùn)。

4 路面塌陷預(yù)防對策

4.1 道路沉降及管線變形監(jiān)測

當(dāng)進(jìn)行地下工程施工時，臨近的道路或管線由于地下土層被擾動，道路會發(fā)生沉降，當(dāng)沉降量較大以及管線變形過大發(fā)生斷裂、滲漏時，道路存在塌陷的危險。通過測量手段對施工影響區(qū)域內(nèi)的道路沉降及管線變形進(jìn)行監(jiān)測，可以一定程度掌握道路沉降及管線變形趨勢，提前發(fā)出預(yù)警，避免道路塌陷發(fā)生。

4.2 老舊管線的檢查與維修

為了對老舊管線的狀態(tài)進(jìn)行有效控制，必須建立動態(tài)的隱患排查治理臺賬，清晰掌握地下管線權(quán)屬、建設(shè)年代、運(yùn)行狀況、安全狀況、運(yùn)行維護(hù)責(zé)任等。對排查出的隱患落實(shí)治理，實(shí)行分級管理，依輕重緩急用明顯標(biāo)志區(qū)分，并制定消隱計(jì)劃。管道漏水現(xiàn)象具有經(jīng)常性和長期性的特點(diǎn)，不能期望一次檢測解決漏損問題，只有通過長期的、經(jīng)常性的、常規(guī)化檢測才能有效地減少管道缺陷。對于人員可以進(jìn)入的大管徑管道，可以考慮由檢測人員直接進(jìn)入檢查并記錄，但應(yīng)采取足夠的措施保證人員安全；對于小管徑或不適于進(jìn)入的管線常用的檢測方法有CCTV檢測、聲納探測等。管道分析評估主要依據(jù)CCTV或聲納檢測設(shè)備所拍攝的視頻錄像或斷面掃描圖像，對管道狀況進(jìn)行評價，最終得出管道總體狀況，之后采用開挖法或翻轉(zhuǎn)法等非開挖修復(fù)技術(shù)對排水管道結(jié)構(gòu)性缺陷進(jìn)行修復(fù)。

4.3 雷達(dá)探測道路空洞

探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于道路工程主要是基于道路下方介質(zhì)電性差異，利用高頻電磁波進(jìn)行探測。地下空洞、地下松散區(qū)或地層含水量異常區(qū)與周邊物質(zhì)具有明顯的電性差異而構(gòu)成較強(qiáng)的電磁波反射界面。道路下方存在空洞時，由于空氣的介電常數(shù)為1，較周圍土體的介電常數(shù)小得多，所以電磁波傳播速度較高；當(dāng)空洞中含水后，受水的影響相對介電常數(shù)較大；若空洞內(nèi)形成破碎、疏松的堆積物，與周圍物質(zhì)的導(dǎo)電性、介電常數(shù)、電磁波的傳播速度、波幅等也存在不同，因此便于識別。對于城市道路空洞探測，常用100M或80M天線，其有效探測深度約為5m，再深的位置測試其精度就很難保證了。在城市道路塌陷時有發(fā)生的情況下，實(shí)施常規(guī)化的地下空洞探測，減少道路塌陷事故是非常有必要的。

5 結(jié)束語

綜上所述，解決路面塌陷的問題只有從塌陷產(chǎn)生的原因和機(jī)理入手，尤其是對于地下工程施工對道路土體造成的擾動及老舊管線破裂滲漏問題需要認(rèn)真分析和對待。本文結(jié)合蘭州作業(yè)區(qū)給出了道路塌陷的防治對策：塌陷前，應(yīng)制作牢固基底及管線覆土采用中粗砂，泥質(zhì)互層的方式充填。塌陷發(fā)生后，應(yīng)區(qū)別對待，灌漿法與砂石填充法有機(jī)結(jié)合，防止再次發(fā)生塌陷。降低人為因素的影響，著力于提高路基質(zhì)量，是減少路面坍塌的關(guān)鍵。因此，重視施工中的質(zhì)量控制，嚴(yán)格路基質(zhì)量管理，減少路面塌方事故數(shù)量是可以實(shí)現(xiàn)的。

[1]胡郭軍.路面坍塌原因分析及其預(yù)防措施[J].科技風(fēng)，2015（09）：135～136.

[2]高明生.城市道路坍塌原因分析及預(yù)防措施[J].市政技術(shù)，2014（11）：39～42.

[3]柴愛紅.路面塌陷成因及處理要點(diǎn)分析[J].山西建筑材，2013（13）：149～150.

TU478

A

1673-0038（2015）35-0326-02

2015-8-13