淺析城市道路路面塌陷的原因與對(duì)策

(西北師范大學(xué)社會(huì)發(fā)展與公共管理學(xué)院 甘肅 蘭州 730000)

近年來(lái)，有關(guān)城市道路塌陷的報(bào)道經(jīng)常見諸于電視、報(bào)紙、網(wǎng)絡(luò)等媒體中，因塌陷造成的經(jīng)濟(jì)損失慘重，其場(chǎng)景讓人怵目驚心，道路的塌陷給人們的生命、財(cái)產(chǎn)造成了嚴(yán)重的威脅，催生了人們的恐慌心理，對(duì)社會(huì)產(chǎn)生了非常嚴(yán)重的負(fù)面影響。解釋、預(yù)防、解決城市道路塌陷的問題與成為城市建設(shè)者的一項(xiàng)重要工作，需要了解道路塌陷的成因，及時(shí)發(fā)現(xiàn)道路塌陷潛在的危險(xiǎn)和隱患，做到對(duì)城市道路塌陷災(zāi)害能夠提前預(yù)警，防患于未然，使危害減輕、降低甚至杜絕危害的發(fā)生。地質(zhì)災(zāi)害是指由于天然或人為地質(zhì)作用而對(duì)人類生存和發(fā)展造成的危害，在各種自然災(zāi)害中占有重要的地位。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外頻繁發(fā)生的城市路面塌陷事故引起社會(huì)廣泛關(guān)注?；谶@樣的背景，本文認(rèn)為對(duì)頻繁發(fā)生的路面塌陷事故進(jìn)行調(diào)查研究，分析它的成因并制定相關(guān)防治對(duì)策成為刻不容緩的任務(wù)。

一、城市地質(zhì)災(zāi)害

城市地質(zhì)災(zāi)害是地殼內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用及巖石圈表層在大氣圈、水圈、生物圈相互作用和影響之下，使城市的生態(tài)環(huán)境和人類生命及財(cái)富遭受損失的現(xiàn)象。城市地質(zhì)災(zāi)害涉及地震、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降及地面塌陷等多種類型。城市是人口和財(cái)富相對(duì)集中的地區(qū)，城市一旦受災(zāi)，損失將大大超過其它地區(qū)。隨著城市的發(fā)展和人口的增多，城市的防災(zāi)任務(wù)更為嚴(yán)峻。因此,城市災(zāi)害已引起世界各國(guó)的高度重視。目前，中國(guó)城市地質(zhì)災(zāi)害主要有以下幾種類型，不同類型的災(zāi)害造成了不同的危害。

(一)地震災(zāi)害

地震是城市面臨的第一大地質(zhì)災(zāi)害，地震活動(dòng)是當(dāng)今地質(zhì)營(yíng)力作用中對(duì)自然地貌形態(tài)和城市地貌改造與破壞最強(qiáng)烈的一種作用。全世界因地震災(zāi)害死亡的人數(shù)高達(dá)300萬(wàn)，占全部自然災(zāi)害死亡人數(shù)的60%，特別是毀壞了不少城市。和世界其它國(guó)家相比，近年來(lái)我國(guó)城市地震死亡總?cè)藬?shù)和一次最高死亡人數(shù)均居世界各國(guó)之首，死亡人數(shù)約占全世界死亡人數(shù)的60%。我國(guó)地震災(zāi)害雖然發(fā)生頻率不高，如果一旦發(fā)生，造成人員傷亡和損失極大。特別是近幾年來(lái)，我國(guó)地震損失和受傷人數(shù)量均呈發(fā)展趨勢(shì)。

(二)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)災(zāi)害

物質(zhì)運(yùn)動(dòng)災(zāi)害主要包括崩塌、滑坡及泥石流。此種災(zāi)害對(duì)城市的危害僅次于地震,是世界上對(duì)城市危害比較嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害之一。城市崩滑流災(zāi)害的危害主要包括導(dǎo)致人員傷亡、破壞城鎮(zhèn)的各種工程設(shè)施、破壞土地資源和生態(tài)環(huán)境等。我國(guó)城市中尤其是中西部地區(qū)城市大部分處于崩滑流災(zāi)的包圍之中。丘陵山區(qū)的城市一般隨坡度不同的地勢(shì)而建,特別是一些特殊產(chǎn)業(yè)的城市,坡度更大,暴雨時(shí)極易發(fā)生崩滑流災(zāi)害。

(三)地面變形災(zāi)害

地面變形災(zāi)害包括地面沉降、地面塌陷和地面裂縫，廣泛分布于城鎮(zhèn)、礦區(qū)、鐵路沿線。中國(guó)目前發(fā)生地面沉降活動(dòng)的城市達(dá)70余個(gè)，明顯成災(zāi)有30余個(gè)，最大沉降量已達(dá)2.73m。這些沉降城市有的孤立存在，有的密集成群或連續(xù)相連，形成廣闊地面沉降區(qū)域或沉降帶。嚴(yán)重的地區(qū)沉降還會(huì)引起次生災(zāi)害，如天津市地面標(biāo)高降低，導(dǎo)致海水上岸，加重沼澤化、鹽漬化，海河泄洪能力降低，市區(qū)有淹沒的危險(xiǎn)。關(guān)于城市地面塌陷的問題我們將在后文中進(jìn)項(xiàng)詳細(xì)探討。

二、我國(guó)城市道路塌陷原因分析

(一)城市道路塌陷概念界定

地面塌陷是指地表巖、土體在自然或人為因素作用下向下陷落，并在地面形成塌陷坑洞的一種地質(zhì)現(xiàn)象。①由于地面塌陷的形成原因比較復(fù)雜，所以在對(duì)其進(jìn)行分類時(shí)不同領(lǐng)域的專家、學(xué)者對(duì)地面塌陷的分類也不盡相同。例如按災(zāi)情分類地面塌陷可分為特大塌陷、重大塌陷和一般塌陷按塌陷的影響區(qū)域分為大區(qū)域塌陷、地區(qū)塌陷和局部塌陷按動(dòng)力因素分類可分為自然塌陷、人為塌陷和自然-人為塌陷。按事故的成因分類可分為巖溶塌陷、礦山塌陷和黃土濕陷等按承災(zāi)體分類可分為農(nóng)業(yè)塌陷、工業(yè)塌陷和生態(tài)塌陷。②

(二)城市道路塌陷原因分析

地面塌陷與自然因素和人為因素有關(guān)，自然因素包括地殼斷裂帶的位置和方向降雨的變化引起地下水位的改變自然條件下土體重力、地震等因素也可能導(dǎo)致地面塌陷的發(fā)生人類活動(dòng)是地面塌陷發(fā)生的重要因素，強(qiáng)度過大的或者不合理的地面、地下施工等人類活動(dòng)母日大量的超重車輛通行等都有可能是地面塌陷的誘發(fā)原因，綜合來(lái)說(shuō)影響地面塌陷的主要因素包括以下幾種：

1.不良水文地質(zhì)條件的影響。我國(guó)幅員遼闊，地質(zhì)水文條件千變?nèi)f化，很多城市地質(zhì)條件都很復(fù)雜。以北京市為例，其中心城區(qū)位于由西向東發(fā)育的永定河沖洪積扇上，市區(qū)西部為第四紀(jì)古河流形成的沖洪積扇頂部、中部，地層以厚層砂土、卵石層為主，土層顆粒相對(duì)較粗，承載力較好；向東過渡為沖洪積扇的中部和中下部，土層為黏性土、粉土和砂土交互沉積層，顆粒相對(duì)較細(xì)，承載力較差且易存在流砂層③。所以，城市東部地帶比較容易發(fā)生道路塌陷事故。另外，北京平原有許多古河道，城市西部處于河道間洼地，物質(zhì)較細(xì)，承載力較低，容易產(chǎn)生塌陷。上海、杭州等城市位于長(zhǎng)江口三角洲地帶，軟土地基容易產(chǎn)生塌陷，地下工程施工時(shí)風(fēng)險(xiǎn)較大；哈爾濱市則位于松花江不同時(shí)代形成的階地上，巖土體線性特征明顯，在各級(jí)階地前緣和后緣巖土體變化的地方，也比較容易產(chǎn)生塌陷④。

2.城市建設(shè)施工的影響。礦井工程、隧道工程、人防工程等地下工程，由于排、疏地下水或突泥突水作用，造成地下水位的迅速降低，排水區(qū)域上方的土體失衡，就可能導(dǎo)致地面塌陷的發(fā)生。在礦區(qū)作業(yè)、鐵路隧道施工等地下施工中都會(huì)遇到這類問題，其產(chǎn)生的地面塌陷規(guī)模和強(qiáng)度都很大，嚴(yán)重影響了施工的而正常進(jìn)行，也給施工作業(yè)人員帶來(lái)了極大的安全隱患地下管線的破損或管線缺陷。

3.地下水過量開采導(dǎo)致土層不穩(wěn)定。前些年城市中道路塌陷現(xiàn)象并不常見，近幾年卻愈演愈烈，這與地下水大量開采脫不開關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，地下水超采引發(fā)的地面沉降是一個(gè)緩慢、區(qū)域性的過程，一般不會(huì)直接造成局部道路塌陷，但是抽排大量地下水，破壞了地層原有結(jié)構(gòu)，造成土層的不穩(wěn)定，埋下了隱患，當(dāng)遇到地下工程挖掘、下穿施工或者被雨水長(zhǎng)期浸泡時(shí)，就會(huì)存在塌陷的危險(xiǎn)。

三、城市道路塌陷的特點(diǎn)

(一)隱蔽性和突發(fā)性

這類災(zāi)害不易被發(fā)現(xiàn)，往往路基或地基由于土體流失已形成空洞，而路面可能還看不出有損壞跡象，較難通過常規(guī)方法檢測(cè)出來(lái)。而一旦塌陷，塌陷過程十分短暫，難以給予及時(shí)有效的預(yù)警措施。因而，路面塌陷的隱蔽性和突發(fā)性相結(jié)合，放大了危害效果。如2015年8月22日，哈爾濱市道里區(qū)一處公交站臺(tái)突發(fā)塌陷，4名等車市民墜入。塌陷發(fā)生前并無(wú)明顯跡象，塌陷發(fā)生時(shí)市民來(lái)不及做出反應(yīng)就落入坑中。

(二)群發(fā)性

地面塌陷的群發(fā)性特征在巖溶發(fā)育地區(qū)比較明顯，在這些地區(qū)巖溶塌陷情況出現(xiàn)比較密集，往往形成塌陷群。塌陷群在地面常常以帶狀、面狀和島狀分布，塌陷群的出現(xiàn)有方向性的特點(diǎn)，塌陷群會(huì)沿著地殼的構(gòu)造帶裂痕發(fā)育路面塌陷僅是表面現(xiàn)象，本質(zhì)是路面下土體有空洞存在，承載力不足。而土體空洞往往不是孤立存在的。一處路面塌陷，勢(shì)必加劇塌陷處周圍區(qū)域水土流失，如果只治理此處塌陷而未對(duì)該區(qū)域進(jìn)行全面細(xì)致的檢查，塌陷極易復(fù)發(fā)。如2014年1月到9月期間，鄭州市中原路與西三環(huán)交叉口附近先后發(fā)生12次塌陷。

(三)周期性

地面塌陷具有周期性⑤，其周期性特征與氣候演化的周期性、地殼運(yùn)動(dòng)的周期性和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的周期性有很明顯的關(guān)聯(lián)性。對(duì)地球氣候變化的研究表明，全球的氣候演化符合周期性的特點(diǎn)，所以干旱、暴雨、洪水等地球的氣象災(zāi)害也符合周期性的特點(diǎn)，而干旱、暴雨、洪水等氣候條件常常是地面塌陷的誘因，所以使得地面塌陷也具有了周期性的特征。對(duì)人類社會(huì)的研究表明，人類社會(huì)的發(fā)展，特別是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的繁榮和蕭條具有周期性的特征，當(dāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較快時(shí)，人類社會(huì)對(duì)礦產(chǎn)資源的需求量增大，地下資源的開采強(qiáng)度也隨之增大，產(chǎn)生的礦區(qū)塌陷事故就多經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展使得城市建設(shè)的步伐加快，導(dǎo)致城市工程量的增多，產(chǎn)生的城市塌陷也會(huì)隨之增多，這也是近年我國(guó)城市塌陷事故數(shù)量增多的原因之一。

四、預(yù)防城市道路塌陷的措施

(一)利用雷達(dá)探測(cè)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(cè)。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。在城市道路塌陷時(shí)有發(fā)生的情況下，實(shí)施常規(guī)化的地下空洞探測(cè)，減少道路塌陷事故是非常有必要的。例如北京市每年安排的城市道路定期檢測(cè)就包括道路空洞探查內(nèi)容。另外，在地鐵、地下管線開挖或下穿道路之前，也有必要對(duì)影響區(qū)域內(nèi)的道路先做一番探查，以排除隱患。與此同時(shí)，也要加大城市地質(zhì)勘查資金的投入，查明路面塌陷隱患的空間分布特征。對(duì)地下管線的分布和工作狀況進(jìn)行探查，普查與詳查相結(jié)合。對(duì)老舊管線進(jìn)行維修保養(yǎng)或更換。加強(qiáng)路面常態(tài)化巡查與監(jiān)測(cè)，尤其是分層沉降監(jiān)測(cè)，也注重暴雨過后等關(guān)鍵時(shí)期的巡查

(二)強(qiáng)化應(yīng)急處置措施

城市道路塌陷的預(yù)防和處置是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，既要利用現(xiàn)有的檢測(cè)手段用數(shù)據(jù)說(shuō)話，做到提前發(fā)現(xiàn)、提前預(yù)警，又要發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性，加強(qiáng)對(duì)道路設(shè)施的日常巡視和監(jiān)管，從而形成健全完善的市政設(shè)施監(jiān)管系統(tǒng)，這樣才能有效預(yù)防和減少道路塌陷事故的發(fā)生。

1.強(qiáng)化市政設(shè)施巡視管理。建立以城市數(shù)字化城鄉(xiāng)管理指揮中心為平臺(tái)，市政公共設(shè)施管理處設(shè)施巡視員與數(shù)字化城鄉(xiāng)管理指揮中心信息采集員共同巡視的辦法，通過培訓(xùn)，掌握辨別道路空洞隱患的專業(yè)知識(shí)，把及時(shí)發(fā)現(xiàn)、報(bào)告道路塌陷隱患作為日常的一項(xiàng)重要工作，建立道路塌陷排查治理常態(tài)化工作機(jī)制。

2.強(qiáng)化應(yīng)急搶險(xiǎn)保障管理。建立健全應(yīng)急保障隊(duì)伍，完善應(yīng)急預(yù)案。以數(shù)字化城鄉(xiāng)管理指揮中心為信息平臺(tái)，建立市政、自來(lái)水、煤氣、熱力等各類地下管線產(chǎn)權(quán)單位聯(lián)動(dòng)機(jī)制，保證有險(xiǎn)情出現(xiàn)時(shí)，第一時(shí)間啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，及時(shí)處置。

3.強(qiáng)化道路沉降及管線變形監(jiān)測(cè)。當(dāng)進(jìn)行地下工程施工時(shí)，臨近的道路或管線由于地下土層被擾動(dòng)，道路會(huì)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(shí)，道路存在塌陷的危險(xiǎn)。通過測(cè)量手段對(duì)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(cè)，可以一定程度掌握道路沉降及管線變形趨勢(shì)，提前發(fā)出預(yù)警，避免道路塌陷發(fā)生。

【注釋】

①項(xiàng)式均,康彥仁,劉志云等.長(zhǎng)江流域的巖溶塌陷[J].中國(guó)巖溶,1985,59(43).

②紀(jì)萬(wàn)斌.塌陷與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展[M].北京:地震出版社,1998.

③丁林江,邵虎.易密實(shí)瀝青混凝土在車轍處置中的應(yīng)用研究[J].北京:公路交通科技,應(yīng)用技術(shù)版,2009(9):31-32.

④袁青泉.外摻劑對(duì)易密實(shí)瀝青混凝土性能影響研究[J].北京:公路,2013(8):45-46.

⑤易順民.廣東省地面塌陷特征及防治對(duì)策[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2007,18.