城市地面塌陷自控

馬志飛

每年的汛期，地質災害時有發生，這對全國人民來說都是一個嚴峻的考驗。據統計，今年前7個月全國共發生地災1 843起，造成74人死亡、1人失蹤、43人受傷，直接經濟損失10.4億元。雖然與去年同期相比，地災發生數量、造成的死亡失蹤人數和直接經濟損失均大幅度減少，但防災減災形勢仍不容樂觀。崩塌、滑坡、泥石流這些地質災害通常發生在有山有水的山村，或許會有人問：相比之下，位于平原區的城市是不是更安全一些？

城市路面 步步驚心

10月7日，正值國慶長假的最后一天，四川達州市達川區東環南路103號人行道地面突然塌陷，面積約10平方米，塌陷深度最深達15.6米，導致4人不幸陷落，其中一對為剛剛結婚4天的年輕夫婦，另一對為父子關系。因救援現場地下管網復雜，救援難度很大，雖然消防官兵奮力搜救，但8日被救出時兩人已不幸遇難，次日被找到的另外兩名被困者也已遇難。

這樣的事件并不罕見，我國很多城市如廣州、杭州、合肥、北京、大連、長沙、南寧等幾乎各大城市都出現過。2018年7月17日，河南省林州市人民路一處門診門前發生路面塌陷，造成一人跌落，因搶救無效而死亡。7月21日，河北省石家莊無極縣一家酒店一樓宴會廳正在舉辦婚禮期間突然發生地面塌陷，一桌6人掉入塌陷坑中，造成3人受傷。8月4日，黑龍江省哈爾濱市的一處路面突然塌陷，兩輛轎車掉入坑中，隨后有3人先后從坑內爬出。8月13日，江西省南昌市一處路面發生大面積塌陷，導致兩根車道和人行道全部下陷，旁邊工地的施工圍墻倒塌。

諸多案例，不勝枚舉，類似事件也經常發生在國外。2015年10月1日凌晨，英國赫特福德郡圣奧爾本斯市的一處居民區街道發生塌陷，現場出現寬約9米、深20米的大坑。當地6戶家庭近20名居民事發后被緊急疏散，附近50戶居民家庭水電燃氣中斷。2018年9月28日，俄羅斯圣彼得堡市中心一處地下熱水管破裂導致路面塌陷，兩輛汽車落入坑中，水管噴出的熱水導致至少兩人死亡。

想起這可怕的一幕幕，我們不禁膽戰心驚。古時候的杞國，有一個人總是擔心天會塌下來、地會陷下去，并為此食不甘味夜不安席。后來，人們就用“杞人憂天”這個成語來形容和嘲笑那些總是憂慮那些不切實際的事情的人。雖然如今我們不必擔心天會塌下來，但是，不得不密切關注腳下的土地，因為近年來一樁樁駭人聽聞的地陷事件接連不斷，以至于有人這么說：“珍惜你的每一位朋友吧，因為他們可能走著走著就……消失了……”在這樣看似幽默的語言中表達的卻是人們的擔心，用一個詞來形容大家的心情那就是“步步驚心”。大家意想不到的是，經濟繁榮、人人安居樂業的大都市竟然也隱藏著可怕的地質災害。同時，我們也會忍不住去思考：頻頻地陷究竟是天災，還是人禍？誰才是真正的幕后黑手？

災難頻發 各有成因

地面塌陷是我國最常見的地質災害類型之一，據原國土資源部發布的《全國地質災害通報》的數據：2014年我國全年共發生地面塌陷302起，2015年278起，2016年221起，2017年371起，幾乎平均每天發生一起災害。按其成因來分，主要包括巖溶塌陷、采空塌陷和地下空間的開發引起的地面塌陷等。

我們知道，自然界中的石灰巖、大理巖、白云巖等巖石含有大量的碳酸鈣，這些碳酸鈣在含有二氧化碳的水的作用下，容易溶解為鈣離子和重碳酸根離子而被水帶走，這種現象叫巖溶現象，時間久了，就會在地下形成大大小小的空洞，當地下空洞滲透到地表的時候，便會形成塌陷坑。1981年，美國佛羅里達州出現一個被人稱為“全世界最奇特的塌陷坑”，從空中俯瞰，它就像是被炸彈炸出來的一樣。該塌陷坑位于一個公共游泳池下面，據專家研究發現，該塌陷坑是水通過游泳池底的小裂縫滲入下面的土壤，然后侵蝕下面的石灰巖層造成的。

我國是世界上巖溶發育最強烈的國家之一，可溶巖分布面積達356萬平方千米，占全部國土面積的1/3還多。在已經發生過巖溶塌陷的24個省（直轄市、自治區）中，共有30多個大中城市、420多個縣市處于高風險區，主要集中在西南地區，僅廣西、云南、貴州、四川和重慶等5個西部省（區），已經發生的巖溶塌陷就占到全國的78%，其次為河北、山東、遼寧等省份。巖溶塌陷的形成基礎雖然是自然條件造成的，但人類活動通常是災害發生的誘因，大多數巖溶塌陷均與人類活動有關。有數據顯示，在已經發生的巖溶塌陷災害中，約70%為人類活動誘發，主要表現為抽排地下水、攔蓄地表水、鐵路工程施工等，所以這種災害往往發生在人類活動強、人口密度大的城市里、礦山或交通干線上。

采空塌陷是人類在地下采礦造成的，地下被掏空之后失去了支撐，然后上面的巖層就會垮塌，從而在地表形成塌陷坑。地面塌陷廣泛分布于我國各地的礦山及其周圍地區，其中又以煤礦采空塌陷最為突出。據不完全統計，在全國20個省區內，塌陷面積超過1 000平方公里，全國遭受地面塌陷災害的礦業城市近40個，其中嚴重者有25個，如山西大同、河北開灤、遼寧撫順、安徽淮南、江蘇徐州、黑龍江七臺河、河南焦作、山東棗莊等。由于政府的嚴格管制，市區嚴禁采礦活動，所以目前采空塌陷主要的危害對象還是廣大的農村，常毀壞耕地、破壞自然景觀、造成水土流失和土地沙化，甚至切斷公路，危害房屋建筑，威脅村民的生命財產安全。

近年來，大規模的開發地下空間，大大增加了地面塌陷發生的概率。

首先是地鐵施工。在進行地鐵施工時，必然會擾動原有的地下土層，使地下土體形成疏松帶、松散區，最終導致地面塌陷。2016年11月8日早上，日本福岡市的一處路面突然塌陷，出現了一個面積為900多平方米的大坑，坑內有水管破裂，不斷有水流出，現場周邊還發生了天然氣泄漏，塌陷發生時地下25米處正在進行地鐵施工。事實上，這樣的事情并非個案，很多地方都發生過類似事故。

其次是人防工程塌陷。人防工程是地下空間開發中的一項重要內容，20世紀60年代末70年代初，在“備戰、備荒、為人民”的響亮口號下，我國大中城市普遍開展了群眾性的“深挖洞”活動。隨著城市的擴張，由于缺乏圖紙資料，后來的很多居民區都建在了防空洞之上，年久失修的防空洞坍塌自然會危及地表。2016年8月1日，河南省鄭州市一處地面突然塌陷，三人墜入深坑，后來兩人被救出，一位女教師失蹤。歷經長達136小時的搜救之后，失蹤者在離塌陷處約70米、深13米的地下防空洞內被找到。

此外，許多長期使用年久失修的地下水管，如果發生了腐蝕、滲漏或者爆裂，水體也能不斷滲入土層中，從而造成災禍。2007年2月23日，中美洲國家危地馬拉的首都危地馬拉城出現一個巨大的深坑，直徑70米、深度為100米。一對兄妹在這場災難中不幸遇難，二十多間房屋下陷。時隔幾年之后，在同樣的城市，發生了同樣的事情。2010年5月31日，危地馬拉城再次出現一個直徑約20米、深度超過100米的深坑，位于街道路口的一幢3層完整建筑墜入坑中。到了2011年7月19日，還是危地馬拉城，一位居民聽到房屋中一聲類似爆炸的巨響，然后發現家中出現了一個直徑80厘米，深12.2米的圓坑。這里的土地是由松散的火山灰組成，十分容易被侵蝕，危地馬拉城的下水道和排水管泄漏結果致使火山灰沉積層里形成了巨大空洞。最終，塌陷成巨大深坑。

還有些塌陷與人工開挖后回填不實有關。工程建設場地中由于施工后回填不密實，地下松散土體逐漸被流水沖走，也能形成地下空洞甚至地面塌陷。盡管成因各有不同，但所有的塌陷都有共同點。美國地質學家考夫曼這么說：“這一切都歸結為同一件事情：水搬運了沉積物。”這意味著，任何改變水的流動的行為都能造成地面塌陷或者加速塌陷坑的發展。

透明城市 破解難題

如同地震一樣，雖然我們現在還不能準確預報何時何地會發生地面塌陷，但現在的科學技術已經可以有效地減少它們的危害，因為地面塌陷發生前往往有征兆出現，如井、泉的突然干枯或渾濁翻砂，水位驟降，地面積水或人工蓄水滲漏引起的地面冒氣泡或水泡；地面出現環狀裂縫并不斷擴展，產生局部的地鼓或下沉現象；建筑物作響、傾斜、開裂等。現在，我國已經對地面塌陷多發區開展了定期監測，特別是在煤礦采區，連續監測地面和建筑物的變形情況，以防患于未然。

礦區對地面塌陷的治理通常采用充填法，既可以使用煤矸石充填，又可以通過注漿孔將漿液注入采空區，阻止上覆巖土層進一步塌陷。地表的修復工程，應根據實際情況的不同區別對待：若是綠化用地且沉陷量較小，則可以對地表的土壤稍作平整即可恢復使用；若是建筑物所在地，最好的辦法是留設保護煤柱，其次可以采取措施對建筑物進行修繕；沉陷量較大的土地不宜用作建筑用地時只能考慮搬遷建筑物，轉變土地用途。

對于城市而言，解決地面塌陷難題的最根本辦法就是：探明城市地質條件和地下空間資源稟賦特征，構建地下地上一體的“透明城市”。其中特別需要關注的就是地下管線的管理。借鑒紐約、倫敦、巴黎、東京等國際大都市的經驗，我國的城市地下空間開發和利用應該在合理規劃和建設的前提下，市政施工和管理部門對地下交通、電力、電信、供熱、供水、油氣等管線資料實現充分共享，并由相關單位統一協調和管理，建設城市地下空間管理系統。以北京為例，地下各種管線長度總計超過15萬公里，僅井蓋就超過200萬個。2015年，北京市對城六區及遠郊區新城地區共計3400平方公里的地區開展地下管線基礎信息普查，將市政府相關部門、各區街道鄉鎮、各行業管理單位和專業公司、權屬單位的所有圖紙收集在一起，把圖紙上的各種管道整合在“一張圖”上，逐個核實管道是否還在使用，目的是要建立一套地下管線綜合管理信息系統，按照統一的數據標準，實現信息的即時交換、共建共享、動態更新。這樣一來，就相當于實現了地下空間的“透明化”，以后無論在規劃、建設、運行和應急時，都不用一家一家單位地去詢問地下到底有什么管線，只需要打開這套系統，就可查閱到詳細的信息，從而避免各種管道破壞事故。

此外，江蘇南京、四川成都、云南昆明、山東青島、江蘇徐州等多個城市都在積極建設全市地下管線地理空間信息系統或城市三維地下管線管理系統，將復雜的“地下迷宮”實現三維演示，逐步實現地下管網的“透明化”，這對定期檢查管道安全防止管道破壞及由此引發的地面塌陷，具有十分重要的意義。

縱觀城市發展史，機遇與挑戰總是并存，發展中又總是會出現意想不到的災難。總而言之，城市地面塌陷其實就是城市化進程中的負面效應。這種危機，恰恰是在告誡我們不能總是片面地追求城市的高速度發展，而是應該逐漸實現向高質量發展的轉變，正如一些專家所言，“城市建設資金不僅要投入到美化、亮化、綠化這些城市地表，更應投入到‘地下’，做好‘里子’文章”，兼顧經濟發展與資源環境保護，提前預防地質災害，方能保障城市和諧穩定，人民安居樂業，經濟持續發展。