浅析城市道路路面塌陷的原因与对策

(西北师范大学社会发展与公共管理学院 甘肃 兰州 730000)

近年来，有关城市道路塌陷的报道经常见诸于电视、报纸、网络等媒体中，因塌陷造成的经济损失惨重，其场景让人怵目惊心，道路的塌陷给人们的生命、财产造成了严重的威胁，催生了人们的恐慌心理，对社会产生了非常严重的负面影响。解释、预防、解决城市道路塌陷的问题与成为城市建设者的一项重要工作，需要了解道路塌陷的成因，及时发现道路塌陷潜在的危险和隐患，做到对城市道路塌陷灾害能够提前预警，防患于未然，使危害减轻、降低甚至杜绝危害的发生。地质灾害是指由于天然或人为地质作用而对人类生存和发展造成的危害，在各种自然灾害中占有重要的地位。近年来，国内外频繁发生的城市路面塌陷事故引起社会广泛关注。基于这样的背景，本文认为对频繁发生的路面塌陷事故进行调查研究，分析它的成因并制定相关防治对策成为刻不容缓的任务。

一、城市地质灾害

城市地质灾害是地壳内动力地质作用及岩石圈表层在大气圈、水圈、生物圈相互作用和影响之下，使城市的生态环境和人类生命及财富遭受损失的现象。城市地质灾害涉及地震、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降及地面塌陷等多种类型。城市是人口和财富相对集中的地区，城市一旦受灾，损失将大大超过其它地区。随着城市的发展和人口的增多，城市的防灾任务更为严峻。因此,城市灾害已引起世界各国的高度重视。目前，中国城市地质灾害主要有以下几种类型，不同类型的灾害造成了不同的危害。

(一)地震灾害

地震是城市面临的第一大地质灾害，地震活动是当今地质营力作用中对自然地貌形态和城市地貌改造与破坏最强烈的一种作用。全世界因地震灾害死亡的人数高达300万，占全部自然灾害死亡人数的60%，特别是毁坏了不少城市。和世界其它国家相比，近年来我国城市地震死亡总人数和一次最高死亡人数均居世界各国之首，死亡人数约占全世界死亡人数的60%。我国地震灾害虽然发生频率不高，如果一旦发生，造成人员伤亡和损失极大。特别是近几年来，我国地震损失和受伤人数量均呈发展趋势。

(二)物质运动灾害

物质运动灾害主要包括崩塌、滑坡及泥石流。此种灾害对城市的危害仅次于地震,是世界上对城市危害比较严重的地质灾害之一。城市崩滑流灾害的危害主要包括导致人员伤亡、破坏城镇的各种工程设施、破坏土地资源和生态环境等。我国城市中尤其是中西部地区城市大部分处于崩滑流灾的包围之中。丘陵山区的城市一般随坡度不同的地势而建,特别是一些特殊产业的城市,坡度更大,暴雨时极易发生崩滑流灾害。

(三)地面变形灾害

地面变形灾害包括地面沉降、地面塌陷和地面裂缝，广泛分布于城镇、矿区、铁路沿线。中国目前发生地面沉降活动的城市达70余个，明显成灾有30余个，最大沉降量已达2.73m。这些沉降城市有的孤立存在，有的密集成群或连续相连，形成广阔地面沉降区域或沉降带。严重的地区沉降还会引起次生灾害，如天津市地面标高降低，导致海水上岸，加重沼泽化、盐渍化，海河泄洪能力降低，市区有淹没的危险。关于城市地面塌陷的问题我们将在后文中进项详细探讨。

二、我国城市道路塌陷原因分析

(一)城市道路塌陷概念界定

地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下向下陷落，并在地面形成塌陷坑洞的一种地质现象。①由于地面塌陷的形成原因比较复杂，所以在对其进行分类时不同领域的专家、学者对地面塌陷的分类也不尽相同。例如按灾情分类地面塌陷可分为特大塌陷、重大塌陷和一般塌陷按塌陷的影响区域分为大区域塌陷、地区塌陷和局部塌陷按动力因素分类可分为自然塌陷、人为塌陷和自然-人为塌陷。按事故的成因分类可分为岩溶塌陷、矿山塌陷和黄土湿陷等按承灾体分类可分为农业塌陷、工业塌陷和生态塌陷。②

(二)城市道路塌陷原因分析

地面塌陷与自然因素和人为因素有关，自然因素包括地壳断裂带的位置和方向降雨的变化引起地下水位的改变自然条件下土体重力、地震等因素也可能导致地面塌陷的发生人类活动是地面塌陷发生的重要因素，强度过大的或者不合理的地面、地下施工等人类活动母日大量的超重车辆通行等都有可能是地面塌陷的诱发原因，综合来说影响地面塌陷的主要因素包括以下几种：

1.不良水文地质条件的影响。我国幅员辽阔，地质水文条件千变万化，很多城市地质条件都很复杂。以北京市为例，其中心城区位于由西向东发育的永定河冲洪积扇上，市区西部为第四纪古河流形成的冲洪积扇顶部、中部，地层以厚层砂土、卵石层为主，土层颗粒相对较粗，承载力较好；向东过渡为冲洪积扇的中部和中下部，土层为黏性土、粉土和砂土交互沉积层，颗粒相对较细，承载力较差且易存在流砂层③。所以，城市东部地带比较容易发生道路塌陷事故。另外，北京平原有许多古河道，城市西部处于河道间洼地，物质较细，承载力较低，容易产生塌陷。上海、杭州等城市位于长江口三角洲地带，软土地基容易产生塌陷，地下工程施工时风险较大；哈尔滨市则位于松花江不同时代形成的阶地上，岩土体线性特征明显，在各级阶地前缘和后缘岩土体变化的地方，也比较容易产生塌陷④。

2.城市建设施工的影响。矿井工程、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，排水区域上方的土体失衡，就可能导致地面塌陷的发生。在矿区作业、铁路隧道施工等地下施工中都会遇到这类问题，其产生的地面塌陷规模和强度都很大，严重影响了施工的而正常进行，也给施工作业人员带来了极大的安全隐患地下管线的破损或管线缺陷。

3.地下水过量开采导致土层不稳定。前些年城市中道路塌陷现象并不常见，近几年却愈演愈烈，这与地下水大量开采脱不开关系。一般来说，地下水超采引发的地面沉降是一个缓慢、区域性的过程，一般不会直接造成局部道路塌陷，但是抽排大量地下水，破坏了地层原有结构，造成土层的不稳定，埋下了隐患，当遇到地下工程挖掘、下穿施工或者被雨水长期浸泡时，就会存在塌陷的危险。

三、城市道路塌陷的特点

(一)隐蔽性和突发性

这类灾害不易被发现，往往路基或地基由于土体流失已形成空洞，而路面可能还看不出有损坏迹象，较难通过常规方法检测出来。而一旦塌陷，塌陷过程十分短暂，难以给予及时有效的预警措施。因而，路面塌陷的隐蔽性和突发性相结合，放大了危害效果。如2015年8月22日，哈尔滨市道里区一处公交站台突发塌陷，4名等车市民坠入。塌陷发生前并无明显迹象，塌陷发生时市民来不及做出反应就落入坑中。

(二)群发性

地面塌陷的群发性特征在岩溶发育地区比较明显，在这些地区岩溶塌陷情况出现比较密集，往往形成塌陷群。塌陷群在地面常常以带状、面状和岛状分布，塌陷群的出现有方向性的特点，塌陷群会沿着地壳的构造带裂痕发育路面塌陷仅是表面现象，本质是路面下土体有空洞存在，承载力不足。而土体空洞往往不是孤立存在的。一处路面塌陷，势必加剧塌陷处周围区域水土流失，如果只治理此处塌陷而未对该区域进行全面细致的检查，塌陷极易复发。如2014年1月到9月期间，郑州市中原路与西三环交叉口附近先后发生12次塌陷。

(三)周期性

地面塌陷具有周期性⑤，其周期性特征与气候演化的周期性、地壳运动的周期性和社会经济发展的周期性有很明显的关联性。对地球气候变化的研究表明，全球的气候演化符合周期性的特点，所以干旱、暴雨、洪水等地球的气象灾害也符合周期性的特点，而干旱、暴雨、洪水等气候条件常常是地面塌陷的诱因，所以使得地面塌陷也具有了周期性的特征。对人类社会的研究表明，人类社会的发展，特别是经济发展的繁荣和萧条具有周期性的特征，当经济发展速度较快时，人类社会对矿产资源的需求量增大，地下资源的开采强度也随之增大，产生的矿区塌陷事故就多经济建设的发展使得城市建设的步伐加快，导致城市工程量的增多，产生的城市塌陷也会随之增多，这也是近年我国城市塌陷事故数量增多的原因之一。

四、预防城市道路塌陷的措施

(一)利用雷达探测道路空洞

探地雷达技术应用于道路工程主要是基于道路下方介质电性差异，利用高频电磁波进行探测。地下空洞、地下松散区或地层含水量异常区与周边物质具有明显的电性差异而构成较强的电磁波反射界面。在城市道路塌陷时有发生的情况下，实施常规化的地下空洞探测，减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检测就包括道路空洞探查内容。另外，在地铁、地下管线开挖或下穿道路之前，也有必要对影响区域内的道路先做一番探查，以排除隐患。与此同时，也要加大城市地质勘查资金的投入，查明路面塌陷隐患的空间分布特征。对地下管线的分布和工作状况进行探查，普查与详查相结合。对老旧管线进行维修保养或更换。加强路面常态化巡查与监测，尤其是分层沉降监测，也注重暴雨过后等关键时期的巡查

(二)强化应急处置措施

城市道路塌陷的预防和处置是一个复杂的系统工程，既要利用现有的检测手段用数据说话，做到提前发现、提前预警，又要发挥人的主观能动性，加强对道路设施的日常巡视和监管，从而形成健全完善的市政设施监管系统，这样才能有效预防和减少道路塌陷事故的发生。

1.强化市政设施巡视管理。建立以城市数字化城乡管理指挥中心为平台，市政公共设施管理处设施巡视员与数字化城乡管理指挥中心信息采集员共同巡视的办法，通过培训，掌握辨别道路空洞隐患的专业知识，把及时发现、报告道路塌陷隐患作为日常的一项重要工作，建立道路塌陷排查治理常态化工作机制。

2.强化应急抢险保障管理。建立健全应急保障队伍，完善应急预案。以数字化城乡管理指挥中心为信息平台，建立市政、自来水、煤气、热力等各类地下管线产权单位联动机制，保证有险情出现时，第一时间启动应急预案，及时处置。

3.强化道路沉降及管线变形监测。当进行地下工程施工时，临近的道路或管线由于地下土层被扰动，道路会发生沉降，当沉降量较大以及管线变形过大发生断裂、渗漏时，道路存在塌陷的危险。通过测量手段对施工影响区域内的道路沉降及管线变形进行监测，可以一定程度掌握道路沉降及管线变形趋势，提前发出预警，避免道路塌陷发生。

【注释】

①项式均,康彦仁,刘志云等.长江流域的岩溶塌陷[J].中国岩溶,1985,59(43).

②纪万斌.塌陷与国民经济发展[M].北京:地震出版社,1998.

③丁林江,邵虎.易密实沥青混凝土在车辙处置中的应用研究[J].北京:公路交通科技,应用技术版,2009(9):31-32.

④袁青泉.外掺剂对易密实沥青混凝土性能影响研究[J].北京:公路,2013(8):45-46.

⑤易顺民.广东省地面塌陷特征及防治对策[J].中国地质灾害与防治学报,2007,18.