浅层地面坍塌成因及分析

熊建友

摘 要：近年来，深圳市浅层地面坍塌频发，各个区域制定地面坍塌应急预案，在应急坍塌成因分析中，根据现场实地检测，内业数据处理，资料收集等得出深圳市浅层地面坍塌频发主要成因为人类活动因素引起，主要分为排水管道存在缺陷、给水管道存在缺陷、其他管线存在缺陷异常引起、道路路基土体松散或未夯实、地下有限空间开采、工程特殊工艺引发、工程质量问题等等，为后续地面坍塌隐患治理提供有效依据。

关键词：地面坍塌；坍塌成因；致塌因子；浅层坍塌；成因分析

引言

随着城市快速发展，地下有限空间不断开采，引发的一系列地面坍塌安全隐患逐年递增，随之带来不必要的损失也在逐年增加。在研究城市浅层地面坍塌安全隐患成因方面，越来显得尤为重要，对浅层地面坍塌应急处置治理起到决定性的作用，对地下基础建设管养、维护、运行有着关键性的作用，对人民生命财产安全提供有效保障。

1 浅层地面坍塌成因及主要表征特点

1.1地面坍塌成因

地面坍塌隐患成因的先决条件包含空洞、土体不密实、土体脱空等等。

地下空洞分为两大类，人为空洞、天然洞穴。人为空洞，人类活动所形成的，包括人防工程、地铁、隧道、涵洞和采矿形成的地下巷道系统。天然空洞，由自然地质作用形成，包括岩溶洞穴、土洞等等。

浅层地面坍塌隐患成因大部分都与水有关，因此隐患成因又可分为含水因素与非含水因素。含水因子，通过水的作用使得地下土体、土层形成空洞、不密实、脱空等不良地质现象。非含水因子，通过力的作用使得地下土体形成空洞、不密实、脱空等不良地质现象。

引发地面坍塌成因分为两大类：一是自然因素，二是人类活动因素。

自然因素，是通过大自然的作用，形成地面坍塌；人类活动因素，是通过人类活动，如基础建设、开采地下有限空间，造成的地面坍塌因子。

1.2城市地面坍塌表征特点

城市地面坍塌：地面刚性受到破坏，地面以下土体局部被掏空或地面已悬空，地面处于失稳状态，这种现象可视为“浅层地面坍塌”。主要囊括“浅层地面沉降”、“浅层地裂缝”等现象，它具有隐蔽性、瞬时性、随机性、复杂性、多面性、系统性。

地面坍塌剖面形态具有坛状、井状、漏斗状、碟状及不规则状等，主要与塌层的性质有关，粘性土层塌陷多呈坛状 或井状，砂土层塌陷多具漏斗状，松散土层塌陷常呈碟状，基岩塌陷 剖面常呈不规则的梯状。

城市地面坍塌在地面主要表现：地面裂缝、地面不均匀沉降、地下空洞、路面脱空、地面渗水（突泥）、建筑物变形、地下水位升降。

2 地面坍塌案例分析

2.1排水管道存在缺陷引起

2017年9月3日，接到群众举报，深圳市大鹏新区某道路路面发现地面坍塌，通过现场踏勘发现地面坍塌区域中心污水井室已下沉约0.6m，地面坍塌范围大约为：长9.7米、宽3.8米、深度1.4米，地面坍塌走向是沿着污水管道方向，坍塌中心点离给水管道距离约1.7米。尚未造成人员伤亡情况。

坍塌成因：主要是由本次地面坍塌区域与排水管道破裂有关，连续降水为诱发因子。污水随破裂处向管道下方长期性渗漏，造成污水管道周边土层水土流失，不断掏空周边土体形成空洞，水土流失沿着排水管道方向流向检查井Y2井室。由于近期强降水较多，使得水土流失加快，空洞完全发育，无法承载上方土层或建筑设施，污水管道检查井W3受自身重力或外力影响向下坍塌。

2.2排水箱涵存在缺陷引起

2018年5月22日，接到群众举报，深圳市大鹏新区某道路附近地面发现坍塌隐患点，坍塌区域以碗状形式存在，坍塌区域大约为：长10米、宽11米、深度5米，坍塌隐患范围占据市政道路两车道，道路部分中央绿化带完全掉落至坍塌区域。

坍塌成因：地面坍塌隐患区域主要与排水箱涵存在缺陷有关。排水箱涵存在（渗漏、破裂、错位等）缺陷导致箱涵周边土体经长期性地表水搬运的作用而流失；大量水土流失，直接形成地下空洞，道路混泥土路面具有一定刚性，路面以下土体受重力、吸附力等力的作用向下发生坍塌，形成路面严重脱空现象，逐步发育成本次地面坍塌隐患点。

2.3给水管道存在缺陷引起

2018年4月13日，接到群众举报，深圳市大鹏新区某道路附近地面发现坍塌隐患点，坍塌隐患区域大约为：长3.8米、宽1.5米、深度1.18米，坍塌隐患范围具有向建筑物方向发展，周边管线较为复杂。

坍塌成因：地面坍塌区域与给水管道渗漏有关，污水管道系统缺陷存在连带关系。给水管道出现渗漏，水流向下土體渗漏，带走部分土体，造成水土流失，部分土体被掏空，污水管道未见出水口或渗漏造成水土流失。由隐患点长期性未得到根治，逐步发育成本次地面坍塌隐患点。

2.4其他管线存在缺陷异常引起

2019年2月13日，接到举报，深圳市罗湖区某道路附近行人道发现坍塌隐患点，现场通过巡查，发现坍塌点路面已经脱空，隐患区域范围约：长1.3m，宽0.75m，深0.8m，坍塌隐患范围具有沿电力沟方向发展，占据市政道路旁整个人行道。

坍塌成因：地面坍塌隐患是由电力管沟顶板出现破裂引起，重力荷载为诱发因子。电力管沟顶板出现破裂，板块刚性受到破坏，弯拉强度达到极限值，电力板块无法承受地面重力荷载，向下发生陷落，隐患点周边受重力荷载等作用，导致地面局部出现不均匀沉降。

2.5道路路基土未夯实引起

2018年8月13日，接到群众举报，深圳市大鹏新区某道路附近路面发现坍塌隐患点，现场通过巡查发现坍塌隐患区域路面出现不均匀沉降等现象，坍塌隐患区域约为：长4.5米、宽3.5米、深度0.25米。坍塌隐患区域周边管线较为简略，暂未发现人员伤亡等事件。

坍塌成因：本次地面坍塌区域与修建排水检查井时周边土体未夯实有关，重力荷载为诱发因素。排水管道顶管工作井周边土体未夯实，土体空隙较大，土体存在松散等现象，因长期未对其治理，经地面重力荷载等诱发因素导致地下原未夯实区域土体出现整体下沉等，逐渐形成本次坍塌隐患点。

2.6地下有限空间开采引起

2017年10月6日，深圳市福田区某隧道矿山法开挖点上方地面发现坍塌点，现场可发现地面面层出现明显破裂下沉，地面以上建筑物随之下沉。现场通过踏勘发现地面坍塌点位于施工围挡区域内，地面坍塌成漏斗状，走向与隧道开挖方向平行。坍塌区域范围大约为：长10米、宽6米、下沉5米。

坍塌成因：本次地面坍塌區域与隧道掘进时对土体扰动有关。地下隧道掘进时对该区域进行爆破工作时未对周边土体进行地质勘察，导致在施工过程中，前方遇到空洞等不良地质体，而上方地面经重力荷载等因素导致地下原空洞区域土体出现整体下沉，形成本次地面坍塌点。

2.7工程特殊工艺引发

2018年10月30日，接到群众举报，大鹏新区某市政道路附近地面发现坍塌隐患点，现场通过巡查，发现坍塌隐患区域已致塌，其周边存在不均匀沉降等现象。地面坍塌隐患区域范围约：长6.2m，宽4m，深1.61m，坍塌区域以碗状形式存在，占据整个市政道路一半位置。

坍塌成因：本次地面坍塌隐患区域与排水管道顶管施工有关。因排水管道顶管施工过程中未支护或支护不及时等其他因素导致对土体、周边管线等的扰动较大，顶管周边土体受扰动影响形成空洞等不良地质现象，经土体自身重力或重力荷载等作用，土体向下发生位移，路面形成地面坍塌等现象。

2.8工程质量问题

2018年8月14日，接到群众举报，深圳市大鹏新区某商铺附近地面发现坍塌隐患点，现场通过巡查发现坍塌隐患区域地面出现不均匀沉降等现象，地面塌陷隐患范围长为3.2米，宽2.4米，塌陷最深处深0.5米。坍塌隐患范围位于狭窄人行通道，周边管线较为简略。

坍塌成因：地面坍塌区域与建设检查井时未铺设垫层有关，暴雨天气为诱发因素。地面塌陷隐患处可见地下为松散沙土，为施工不当导致，排水管道直排，造成排水检查井下方周边土体随排水向下流失，形成水土流失等不良地质现象，受连绵暴雨天气的影响，加重该不良地质体的发育，地面不均匀沉降愈显严重，从而逐步发育成本次地面坍塌隐患点。

3 浅层地面坍塌影响

我国许多城市都发生很多地面坍塌隐患，而且逐年递增，阻碍了城市经济高速发展，对城市的生产建设与人民生活造成了很大的损失。浅层地面坍塌对人民生活影响有以下几点：对地面建筑物造成破坏，对地下管线造成破坏，对道路、桥梁造成损坏，影响交通正常运行，对生产工程造成破坏，对人民生命财产带来很大威胁，对城市经济发展产生阻碍，甚至停滞。

4 地面坍塌隐患的防治

在调查区域地质、水文地质背景前提下，查明地下不良地质体的分布情况、塌陷成因、影响因素和坍塌效应，为清除或消减坍塌发生发展主导因素，进一步采取工程措施（如设置 完善的排水系统、地表水导流），并对存在隐患区域进行等级评估与结论论证。

5 结论

城市浅层地面坍塌发灾其主要原因在于人类频繁活动引起，主要表现在开采地下有限空间，使得大部分地区土体局部存在程度不等的地面坍塌安全隐患。在研究浅层地面坍塌成因过程中，为后续防治提供重要依据。