深圳市地面坍塌灾害成因分析*

贾小斌

(1.哈尔滨工业大学 深圳研究生院，广东 深圳518055； 2.深圳市房地产评估发展中心，广东 深圳518040)



深圳市地面坍塌灾害成因分析*

贾小斌

(1.哈尔滨工业大学 深圳研究生院，广东 深圳518055； 2.深圳市房地产评估发展中心，广东 深圳518040)

摘要:近年来，深圳市频繁发生地面坍塌事故。在讨论深圳市地面坍塌事故的孕灾环境和致灾因子的基础上，通过对深圳官方实地调查的事故数据进行统计分析，得出当前深圳市地面坍塌灾害发生的主要原因是城市化进程中的人类活动，具体表现为地下管线及附属设施老化破损、工程施工不当、暴雨冲刷、道路荷载过大以及暗渠化河道垮塌等5种基本形式，可为后期地面坍塌防治工作的开展提供决策依据。

关键词:地面坍塌；孕灾环境；致灾因子；成因分析；深圳

2013年汛期以来，深圳发生多起地面坍塌事故，尤其是2013年“5.20”龙岗区地面坍塌事故造成了5人死亡。为此，本研究在讨论深圳市地面坍塌事故的孕灾环境与致灾因子的基础上，对深圳官方实地调查的事故数据进行统计分析，得出深圳市地面坍塌灾害发生的主要原因是城市化进程中的人类活动，具体表现为地下管线及附属设施老化破损、工程施工不当、暴雨冲刷、道路荷载过大以及暗渠化河道垮塌等5种基本形式，可为后期地面坍塌防治工作的开展提供决策依据。

1深圳市地面坍塌主要类型与特征

本研究选取2013年8月1日-2015年12月31日期间，深圳市发生的461起地面坍塌事故数据进行分析(数据为深圳市地面坍塌防治工作领导小组办公室官方所收集，下文同)，如图1所示。

图1　深圳市2013年8月1日-2015年12月31日地面坍塌事故空间分布图

1.1主要类型

地面坍塌是指地表岩、土体受自然因素作用或人类工程活动影响向下塌落，并在地面形成坍塌坑(洞)而造成灾害的一种现象或过程，通常主要有岩溶塌陷[1-10]、采空塌陷[11-13]、黄土湿陷[14-23]、工程塌陷等4种类型。在2013年8月1日-2015年12月31日期间深圳市发生的461起地面坍塌事故中，其类型主要为工程塌陷。工程塌陷是指由于城市化进程的加快，以及城市经济活动和工程强度的加大，地表、地下基础工程建设直接诱发或间接导致的地面坍塌[24]。

1.2基本特征

深圳市地面坍塌事故主要表现出以下4个特征：①隐蔽性，其发育发展情况、规模大小、可能造成地表坍塌的时间及地点具有极大的隐伏性，发生之前很难预料；②突发性，地面坍塌几乎是在瞬间发生，在短时间内造成财产损失和人员伤亡，使人们措手不及；③群发性，地面坍塌灾害往往不是孤立存在的，常在同一地区或某一时段集中形成灾害群；④损害比较严重，据统计，2013年8月1日-2015年12月31日期间，深圳市地面坍塌灾害事故共造成7人死亡、12人受伤、18辆车被困，威胁到2 185位市民的人身安全，潜在经济损失达到7 717.5万元。

2孕灾环境

地面坍塌灾害实质上是致塌力大于抗塌力造成的结果，但其发育发展过程涉及因素复杂，其中地质环境的复杂性、气象水文条件的多变性以及人类活动对地质环境的剧烈作用构成了其基本孕灾环境。

2.1复杂的地质环境

(1)地质构造背景。深圳市地质构造复杂多变，以断裂构造为主。五华——深圳断裂带斜贯全区，是区内的主导构造。其他断裂主要有：发育于泥盆系-石炭系中的北东向——龙岗向斜、葵涌向斜、吊神山向斜、排牙山背斜，发育于上三叠统-下保罗统的东西向——横沥向斜，北西向——蛇口、杨柳岗、沙湾、太和坪及大鹏等诸断裂束等。

(2)工程地质条件。深圳市工程地质条件复杂多样，岩体类型以岩浆岩、变质岩、碳酸盐岩和碎屑岩为主，土体类型主要包括沉积土体、残积土体和人工填土3大类型。在大规模的城市化进程中，在建成区表部形成大面积人工填土层。另外深圳市存在大量的软土，主要为滨海平原地带的冲洪积、冲积～海积、海积淤泥及淤泥质土，山前平原及河谷平原地带湖沼相淤泥及淤泥质土。这些土质结构松软，具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低，具有灵敏度较高、触变性、流变性和不均性，所以该类土体承载力低。

2.2多变的气候条件

深圳市地处低纬地区，太阳总辐射量较高；位于东亚季风区，因受季风环流的控制，冬半年和夏半年气流明显交替。这里降水量丰沛，地区差异明显。降水量的分布是从东南向西北递减。东南部南澳、葵涌等地年降水量在2 000 mm以上，中部为1 700～2 000 mm，西部为1 700 mm以下。降水季节分配不均，干、湿季分明。雨季长达5个月(5-9月)，雨季降水量为1 516.1 mm，占年降水量的78%。深圳位于珠江口台风登陆频繁地段(台山至惠东)的中部，所以台风活动的次数多，台风季节长。7-9月为台风活动盛期，平均每月有1.6～2.0次，占全年次数的70%。夏、秋多台风，受台风影响(含登陆)平均每年7.3次，暴雨(日降水量>80 mm)平均每年3.7次，日最大暴雨量303～412 mm。

2.3剧烈的人类活动

深圳在1980年建市，经过38年的持续高速发展后，由原来几万人的小渔村发展成为具有1 000多万人口的现代化超级大都市，需要大量土地资源、建筑材料等，因此深圳市的人为地质作用尤为强烈，主要表现在以下几个方面。

(1)人为剥蚀地质作用。深圳市采矿和工程活动十分活跃。矿山剥离盖层，工程挖掘土石、平整土地等，都在很大程度上破坏地表组成物质，改变地表形态，其所带来的地质效应，比天然外动力引起的剥蚀作用要强大得多。大气和水体的污染强化了这些地区的天然剥蚀能力，表现为另一种形式的人为剥蚀作用。

(2)人为搬运地质作用。在工程经济活动中，每年要移动许多地质物质，如填筑工程基础，采掘有用矿产，工程场地开挖等，通过运输工具加以搬运。深圳的填海造地工程活动每年搬运的物质总量很大，远远超过了自然水流的搬运强度。而且人为搬运作用可以把物质从低处运到高处，其物质大小和流向一般随需要和人的意志而变化。

(3)人为堆积地质作用。人类活动在地球上形成了许多人工堆积土，特别是在深圳湾、大鹏湾等地，这种人工堆积土的分布面积和厚度，可以达到相当大的规模。人工堆积土一般固结程度较差，具有复杂的特性，如固体生活垃圾堆积土，含有许多的机物质，分解后产生甲烷气体，可能构成易爆炸的危险环境。

(4)人为塑造地形作用。经济建设和工程活动使地表形态发了很大变化，形成了许多人为地貌景观，如水利建设修建的水库、灌溉渠系；采矿堆积的尾矿、废石堆，挖掘的采矿场陡壁斜坡、矿坑；工程与道路建设削平高地，填平低地，修筑路堤、路堑；海岸地带修建长堤，人工岛，围海、围湖造地等等，其规模和速率，比天然外动力作用对地形的塑造还要巨大。

人为地质作用必然破坏地质环境在天然地质作用下的平衡条件，形成新的平衡关系。随着深圳市人口的增长，社会生产力的发展和科技的进步、土地资源供需矛盾的增加，人为地质作用力将越加越大，它们对地质环境的冲击亦将更加强烈。

3致灾因子及典型案例分析

导致深圳市2013年8月1日-2015年12月31日期间发生的461处地面坍塌的主要原因有：地下管线及附属设施老化破损、工程施工不当、道路荷载过大、暴雨冲刷以及暗渠化河道垮塌，如图2和表1所示。

图2　深圳市地面坍塌事故原因分布

地下管线及附属设施老化破损施工不当道路荷载过大暴雨冲刷暗渠化河道垮塌数量291117251711

3.1地下管线及附属设施老化破损

深圳市地下管网众多，分布广泛。由于深圳市初期建设的排水管道存在建设标准较低、结构强度不足、维护管理不到位等诸多问题，导致部分排水管道年久失修而老化、破裂，进而雨水冲刷掏空土层，引发地面坍塌。在深圳市2013年8月1日-2015年12月31日期间发生的461起地面坍塌事故中，地下管线及附属设施老化破损引起地面坍塌的有291例，占比63%，这些地下管线及附属设施主要包括排水管线、污水管线、雨水管线、给水管线、通讯管线和电力管线等，如图2和表2所示。

表2　深圳市地下管线及附属设施老化破损引起的

3.1.1排水箱涵破裂导致地面坍塌

(1)图3a所示为福田区某道路交界转弯处发生的地面坍塌，形成了直径约5 m、深约4 m的坍塌坑，面积约20 m2，一辆载满乘客的公交车后左轮陷入深坑中，事故中无人受伤。主要原因是地下4 m深处有一排水涵渠(涵渠宽2.2 m，高1.6 m)坍塌，长度达7 m，淘蚀上部路基土体导致地面坍塌。

(2)图3b和3c所示为某路辅道发生路面坍塌，一辆的士因来不及绕过坍塌坑，致使车轮爆胎断轴，事故中1名司机受轻伤。主要原因是地面下5 m处有一条宽1.5 m的排水箱涵，其与检查井交接处发生破损，淘蚀上部路基土体形成空洞导致路面坍塌。

3.1.2雨水井破裂导致地面坍塌

图3d所示为龙岗区某道路交汇处发生地面坍塌，坍塌面积约20 m2，深约5 m，一辆混凝土搅拌汽车后半车身陷入地面，无人员伤亡。主要原因为坍塌处地下约5 m处有一条1990年代修建的直径1 m的雨水管及检查井，底部沉沙池盖板老化出现破损，雨水长期冲刷造成周边土体流失、掏空，并逐渐形成“空洞”，在重车碾压下发现坍塌。

3.1.3污水管线破裂导致地面坍塌

图3e所示为龙华街道某路排污管排放口发生坍塌，坍塌长约30 m，宽2～3 m，深1～2 m。坍塌原因为排污管线老化、破损、开裂，破损的排污管发生渗漏，造成排污管周边土体流失，形成空洞，从而发生坍塌。

3.1.4供水管爆裂导致地面坍塌

图3f所示为文锦中路某大厦前路面发生坍塌，长30 m，深1～2 m。坍塌原因为供水管道爆管，产生水压，导致水管周边土体流失，发生坍塌。

3.1.5电缆沟垮塌造成坍塌

图3g和3h所示为福田区某道路出现地面坍塌，坍塌区域呈长条形，长约15 m，宽约3 m，最深处达4.0 m，坍塌区域覆盖整个人行道。坍塌原因为地面下方的电缆沟侧墙发生倒塌，从而引发坍塌。

3.1.6电信井破裂造成坍塌

图3i所示为福田区某道路交汇处出现地面坍塌，坍塌呈方形，长、宽均为1.5 m，深约1.0 m。坍塌原因为电信井盖遭受破坏出现垮塌，从而导致地面出现坍塌。

图3　地下管线及附属设施老化破损引起地面坍塌示例

3.2工程施工不当

深圳市地质条件复杂，土地资源紧缺，地下空间开发及地铁站点繁多，开发强度日益增加。这导致基坑(尤其是深基坑)开挖呈现距离建(构)筑物近、深度深、尺寸大、场地紧张等特点。轨道区间段施工以及截污干管等工程中大量采用暗挖隧道施工方式，暗挖施工具有影响区域广、地质条件多样、埋设较深等特点。在管道顶进、暗挖隧道、盾构施工等作业时，受地质结构不稳定、给排水管道渗漏、施工人员不了解地质情况等多种因素影响，地面有可能坍塌。在深圳市2013年8月1日-2015年12月31日期间发生的461起地面坍塌事故中，工程施工不当引起的地面坍塌有117例，占比25%，主要有管线施工、深基坑施工和轨道施工3种形式，如图2和表3所示。

表3　深圳市工程施工不当引起地面坍塌详细原因分析

3.2.1轨道施工不当引发的地面坍塌

(1)图4a所示为罗湖区某地地面坍塌，坍塌长7 m、宽5 m、深3 m。坍塌造成2辆小轿车掉入坍塌坑中，无人员伤亡。地下正在施工的地铁9号线采用隧道施工(矿山法)施工，施工造成的失水或超挖导致坍塌的发生。

(2)图4b和图4c所示为罗湖区某地发生的地面坍塌，坍塌区域长约12 m，宽10 m，深5 m。原因为地下正在施工的地铁9号线施工扰动周边土体，地质不稳定，以及弱电电缆管道检查井内积水下渗。

3.2.2深基坑施工不当引发地面坍塌

图4d所示为某地一处地面坍塌，坍塌区域呈长方形，长约90 m，宽约7 m，坍塌区域覆盖整个人行道及中航一路半侧道路。现场发现，地面坍塌导致楼梯开裂，裂缝超过5 cm。地面坍塌导致道路错开，并在道路中间形成贯穿裂缝，裂缝长度约18 m，上下错动约4 cm。地面坍塌导致人行道发生3处严重损坏，最严重处人行道下沉达40 cm，形成约3.5 m2的坍塌凹坑。坍塌原因为某商场基坑回填时，填土未夯实，在降雨作用以及周边基坑施工的影响下加速了填土的固结，导致填土下沉，形成地面坍塌。

图4　工程施工不当引起地面坍塌示例

3.2.3管线施工不当造成地面坍塌

(1)图4e所示为深圳市某道路辅道地面出现变形裂缝和地下空洞，空洞直经约3 m，深0.3～0.5 m。空洞形成原因为路面下6 m处有一直经为2.2 m的排水涵管，在排水涵管顶管施工中扰动了上部土体，雨水沿绿化带接缝处入渗到松散土体中，使土体下沉逐步形成空洞。

(2)图4f所示为深圳市某地天然气高压管道施工导致地面坍塌，坍塌坑洞长为6.0 m，宽5.75 m，深2.8 m。事故造成行驶该段的2辆车发生刮碰，由于两车处置得当，未造成人员伤亡。坍塌原因为下穿水官高速的天然气高压管道坍塌造成路基沉陷，并导致路面坍塌。

图5　道路荷载过大与暴雨冲刷以及暗渠化河道垮塌引起地面坍塌示例

3.3道路荷载过大及路基沉降

在深圳市2013年8月1日-2015年12月31日期间发生的461起地面坍塌事故中，路面长期荷载过大原因引发地面坍塌或者地面沉降共25处，占比6%。

(1)道路荷载过大。图5a所示为龙岗区某高速交汇处出现沉降裂缝和地面沉陷，沉陷区域呈长条形，长约30 m，宽约1 m，最深沉陷处约0.3 m。出现裂缝和沉陷原因为重型车辆长期碾压，导致路面出现裂缝和沉陷。

(2)路基沉降导致地面坍塌。图5b和图5c所示为南山区某道路交汇处发现数处路面开裂和下沉，路面沉降区域占右侧两条车道，长约90 m，沉降深度约20 cm，沉降导致道路开裂约5 cm，花坛也有明显的沉降现象。路面沉降影响道路交通，未造成人员伤亡和财产损失。下沉原因为主要是道路路基填土不密实导致不均匀沉降。

3.4暴雨冲刷

在深圳市2013年8月1日-2015年12月31日期间发生的461起地面坍塌事故中，暴雨直接冲刷原因引发的地面坍塌有17处，占比4%。图5d所示为龙华新区某道路人行道上发生坍塌，坍塌区域呈椭圆形，长轴长约4.0 m，短轴2.0 m，深0.5～1.5 m。形成原因该位置较为低洼，受强降雨的影响，雨水汇集，集中冲刷，将路面冲出一大坑，从而引发地面坍塌。

3.5暗渠化河道垮塌

深圳水系发达，河网密布，这些河流作为城市排水的主要通道，对城市排水安全起着至关重要的作用。同时由于深圳土地资源紧缺，在城镇化过程中(1980和1990年代)，部分镇(村)、工业区过分追求发展速度，保护河道意识淡薄，为了最大限度地进行开发建设，将大量河道改建成暗渠，其上填土建设道路、厂房或住宅，由于其建设标准低，年久老化，一旦发生破裂，上部土层形成空洞，最终形成地面坍塌。在深圳市2013年8月1日-2015年12月31日期间发生的461起地面坍塌事故中，暗渠化河道垮塌引起有9例，占比2%。图5e和图5f所示为2013年5月20日龙岗区横岗华茂工业园路面坍塌，坍塌部位长约12 m，宽约10 m，深约5 m，呈近椭圆形。地面坍塌事故造成6人落入坑中，其中5人死亡，1人获救。原因分析是该道路坍塌地段多年前为河沟部位，后因工程建设进行填土整平并修筑道路，道路地下分布有排水箱涵。由于排水箱涵年久失修，局部破坏造成土体垮塌，被箱涵内水流冲蚀带走，从而在箱涵破裂处上部土层中形成空洞，最终产生突然坍塌，地面形成坍塌坑。

4结论

深圳市地面坍塌灾害事故的发生是由城市化进程中人类的剧烈活动引起的，只有弄清楚其发灾原因，对其防治才能达到对症下药，药到病除的效果。本文通过对深圳市地面坍塌灾害事故进行分析，得出以下结论。

(1)深圳市地质环境的复杂性，多变的气象条件、剧烈的人类活动是构成地面坍塌灾害事故发生的孕灾环境，深圳市地面坍塌灾害事故主要类型为工程塌陷。

(2)深圳市地面坍塌的致灾因子主要表现为地下管线及其附属设施老化破损、工程施工不当、暴雨冲刷、道路荷载过大以及暗渠化河道垮塌等5种基本形式。

(3)深圳市地面坍塌灾害防治工作的开展，应加强对地下管线及附属设施的隐患排查与整治，以及提高工程的施工标准和施工质量。

致谢：本文在撰写的过程中得到了深圳市地面坍塌防治工作领导小组办公室和深圳市地质环境监测中心各位同事真诚的帮助，在这里表示衷心的感谢！

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*收稿日期：2016-01-28修回日期：2016-03-07

基金项目：国家测绘地理信息局重点实验室开放研究基金(GCWD201403)

作者简介：贾小斌(1982-)，男，河南南阳人，博士后，主要从事城市地质环境与防灾减灾研究. E-mail: jiaxiaobin_123@126.com

中图分类号：X43

文献标志码：A

文章编号：1000-811X(2016)03-0114-05

doi:10.3969/j.issn.1000-811X.2016.03.019

Analyzing the Reason of Ground Collapse Disaster in Shenzhen

JIA Xiaobin

(1.HarbinInstituteofTechnologyShenzhenGraduateSchool,Shenzhen518055,China;2.CenterforAssessmentandDevelopmentofRealEstate,Shenzhen518040,China)

Abstract:In recent years, ground collapse occurred frequently in Shenzhen, posed a serious threat to the life and property of citizens. So, we combine with the basic principles of the ground collapse, in the basic of discussion of disaster and hazard environment, then through surveying and analyzing the accident data which from the official institutions in Shenzhen, the main reason for the ground collapse disaster in Shenzhen is the urbanization process human activity, manifested in four basic forms containing aged underground pipelines, improper construction, rain erosion, too serious burden of road and river culverts collapse, and so on. We may provide basis for decision making for carrying out the work of preventingand controlling of the ground collapse disaster in the late stage.

Key words:ground collapse; disaster-pregnant environment; hazard factor; reason analyzing; Shenzhen

贾小斌. 深圳市地面坍塌灾害成因分析[J].灾害学, 2016,31(3):114-118.[JIA Xiaobin. Analyzing the Reason of Ground Collapse Disaster in Shenzhen[J].Journal of Catastrophology, 2016,31(3)：114-118.]