淺析城市道路路面塌陷的原因與對策

(西北師范大學社會發展與公共管理學院 甘肅 蘭州 730000)

近年來，有關城市道路塌陷的報道經常見諸于電視、報紙、網絡等媒體中，因塌陷造成的經濟損失慘重，其場景讓人怵目驚心，道路的塌陷給人們的生命、財產造成了嚴重的威脅，催生了人們的恐慌心理，對社會產生了非常嚴重的負面影響。解釋、預防、解決城市道路塌陷的問題與成為城市建設者的一項重要工作，需要了解道路塌陷的成因，及時發現道路塌陷潛在的危險和隱患，做到對城市道路塌陷災害能夠提前預警，防患于未然，使危害減輕、降低甚至杜絕危害的發生。地質災害是指由于天然或人為地質作用而對人類生存和發展造成的危害，在各種自然災害中占有重要的地位。近年來，國內外頻繁發生的城市路面塌陷事故引起社會廣泛關注。基于這樣的背景，本文認為對頻繁發生的路面塌陷事故進行調查研究，分析它的成因并制定相關防治對策成為刻不容緩的任務。

一、城市地質災害

城市地質災害是地殼內動力地質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，使城市的生態環境和人類生命及財富遭受損失的現象。城市地質災害涉及地震、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降及地面塌陷等多種類型。城市是人口和財富相對集中的地區，城市一旦受災，損失將大大超過其它地區。隨著城市的發展和人口的增多，城市的防災任務更為嚴峻。因此,城市災害已引起世界各國的高度重視。目前，中國城市地質災害主要有以下幾種類型，不同類型的災害造成了不同的危害。

(一)地震災害

地震是城市面臨的第一大地質災害，地震活動是當今地質營力作用中對自然地貌形態和城市地貌改造與破壞最強烈的一種作用。全世界因地震災害死亡的人數高達300萬，占全部自然災害死亡人數的60%，特別是毀壞了不少城市。和世界其它國家相比，近年來我國城市地震死亡總人數和一次最高死亡人數均居世界各國之首，死亡人數約占全世界死亡人數的60%。我國地震災害雖然發生頻率不高，如果一旦發生，造成人員傷亡和損失極大。特別是近幾年來，我國地震損失和受傷人數量均呈發展趨勢。

(二)物質運動災害

物質運動災害主要包括崩塌、滑坡及泥石流。此種災害對城市的危害僅次于地震,是世界上對城市危害比較嚴重的地質災害之一。城市崩滑流災害的危害主要包括導致人員傷亡、破壞城鎮的各種工程設施、破壞土地資源和生態環境等。我國城市中尤其是中西部地區城市大部分處于崩滑流災的包圍之中。丘陵山區的城市一般隨坡度不同的地勢而建,特別是一些特殊產業的城市,坡度更大,暴雨時極易發生崩滑流災害。

(三)地面變形災害

地面變形災害包括地面沉降、地面塌陷和地面裂縫，廣泛分布于城鎮、礦區、鐵路沿線。中國目前發生地面沉降活動的城市達70余個，明顯成災有30余個，最大沉降量已達2.73m。這些沉降城市有的孤立存在，有的密集成群或連續相連，形成廣闊地面沉降區域或沉降帶。嚴重的地區沉降還會引起次生災害，如天津市地面標高降低，導致海水上岸，加重沼澤化、鹽漬化，海河泄洪能力降低，市區有淹沒的危險。關于城市地面塌陷的問題我們將在后文中進項詳細探討。

二、我國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現象。①由于地面塌陷的形成原因比較復雜，所以在對其進行分類時不同領域的專家、學者對地面塌陷的分類也不盡相同。例如按災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域分為大區域塌陷、地區塌陷和局部塌陷按動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體分類可分為農業塌陷、工業塌陷和生態塌陷。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，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致地面塌陷的發生人類活動是地面塌陷發生的重要因素，強度過大的或者不合理的地面、地下施工等人類活動母日大量的超重車輛通行等都有可能是地面塌陷的誘發原因，綜合來說影響地面塌陷的主要因素包括以下幾種：

1.不良水文地質條件的影響。我國幅員遼闊，地質水文條件千變萬化，很多城市地質條件都很復雜。以北京市為例，其中心城區位于由西向東發育的永定河沖洪積扇上，市區西部為第四紀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，顆粒相對較細，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，物質較細，承載力較低，容易產生塌陷。上海、杭州等城市位于長江口三角洲地帶，軟土地基容易產生塌陷，地下工程施工時風險較大；哈爾濱市則位于松花江不同時代形成的階地上，巖土體線性特征明顯，在各級階地前緣和后緣巖土體變化的地方，也比較容易產生塌陷④。

2.城市建設施工的影響。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，排水區域上方的土體失衡，就可能導致地面塌陷的發生。在礦區作業、鐵路隧道施工等地下施工中都會遇到這類問題，其產生的地面塌陷規模和強度都很大，嚴重影響了施工的而正常進行，也給施工作業人員帶來了極大的安全隱患地下管線的破損或管線缺陷。

3.地下水過量開采導致土層不穩定。前些年城市中道路塌陷現象并不常見，近幾年卻愈演愈烈，這與地下水大量開采脫不開關系。一般來說，地下水超采引發的地面沉降是一個緩慢、區域性的過程，一般不會直接造成局部道路塌陷，但是抽排大量地下水，破壞了地層原有結構，造成土層的不穩定，埋下了隱患，當遇到地下工程挖掘、下穿施工或者被雨水長期浸泡時，就會存在塌陷的危險。

三、城市道路塌陷的特點

(一)隱蔽性和突發性

這類災害不易被發現，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，較難通過常規方法檢測出來。而一旦塌陷，塌陷過程十分短暫，難以給予及時有效的預警措施。因而，路面塌陷的隱蔽性和突發性相結合，放大了危害效果。如2015年8月22日，哈爾濱市道里區一處公交站臺突發塌陷，4名等車市民墜入。塌陷發生前并無明顯跡象，塌陷發生時市民來不及做出反應就落入坑中。

(二)群發性

地面塌陷的群發性特征在巖溶發育地區比較明顯，在這些地區巖溶塌陷情況出現比較密集，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，塌陷群的出現有方向性的特點，塌陷群會沿著地殼的構造帶裂痕發育路面塌陷僅是表面現象，本質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，勢必加劇塌陷處周圍區域水土流失，如果只治理此處塌陷而未對該區域進行全面細致的檢查，塌陷極易復發。如2014年1月到9月期間，鄭州市中原路與西三環交叉口附近先后發生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、地殼運動的周期性和社會經濟發展的周期性有很明顯的關聯性。對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，所以干旱、暴雨、洪水等地球的氣象災害也符合周期性的特點，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。對人類社會的研究表明，人類社會的發展，特別是經濟發展的繁榮和蕭條具有周期性的特征，當經濟發展速度較快時，人類社會對礦產資源的需求量增大，地下資源的開采強度也隨之增大，產生的礦區塌陷事故就多經濟建設的發展使得城市建設的步伐加快，導致城市工程量的增多，產生的城市塌陷也會隨之增多，這也是近年我國城市塌陷事故數量增多的原因之一。

四、預防城市道路塌陷的措施

(一)利用雷達探測道路空洞

探地雷達技術應用于道路工程主要是基于道路下方介質電性差異，利用高頻電磁波進行探測。地下空洞、地下松散區或地層含水量異常區與周邊物質具有明顯的電性差異而構成較強的電磁波反射界面。在城市道路塌陷時有發生的情況下，實施常規化的地下空洞探測，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就包括道路空洞探查內容。另外，在地鐵、地下管線開挖或下穿道路之前，也有必要對影響區域內的道路先做一番探查，以排除隱患。與此同時，也要加大城市地質勘查資金的投入，查明路面塌陷隱患的空間分布特征。對地下管線的分布和工作狀況進行探查，普查與詳查相結合。對老舊管線進行維修保養或更換。加強路面常態化巡查與監測，尤其是分層沉降監測，也注重暴雨過后等關鍵時期的巡查

(二)強化應急處置措施

城市道路塌陷的預防和處置是一個復雜的系統工程，既要利用現有的檢測手段用數據說話，做到提前發現、提前預警，又要發揮人的主觀能動性，加強對道路設施的日常巡視和監管，從而形成健全完善的市政設施監管系統，這樣才能有效預防和減少道路塌陷事故的發生。

1.強化市政設施巡視管理。建立以城市數字化城鄉管理指揮中心為平臺，市政公共設施管理處設施巡視員與數字化城鄉管理指揮中心信息采集員共同巡視的辦法，通過培訓，掌握辨別道路空洞隱患的專業知識，把及時發現、報告道路塌陷隱患作為日常的一項重要工作，建立道路塌陷排查治理常態化工作機制。

2.強化應急搶險保障管理。建立健全應急保障隊伍，完善應急預案。以數字化城鄉管理指揮中心為信息平臺，建立市政、自來水、煤氣、熱力等各類地下管線產權單位聯動機制，保證有險情出現時，第一時間啟動應急預案，及時處置。

3.強化道路沉降及管線變形監測。當進行地下工程施工時，臨近的道路或管線由于地下土層被擾動，道路會發生沉降，當沉降量較大以及管線變形過大發生斷裂、滲漏時，道路存在塌陷的危險。通過測量手段對施工影響區域內的道路沉降及管線變形進行監測，可以一定程度掌握道路沉降及管線變形趨勢，提前發出預警，避免道路塌陷發生。

【注釋】

①項式均,康彥仁,劉志云等.長江流域的巖溶塌陷[J].中國巖溶,1985,59(43).

②紀萬斌.塌陷與國民經濟發展[M].北京:地震出版社,1998.

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

④袁青泉.外摻劑對易密實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策[J].中國地質災害與防治學報,2007,18.