地下空间安全管理问题研究

杨洋

上海市城市综合管理事务中心（上海市地下管线监察事务中心） 上海 200000

近几年来，我国城市的地下空间建设得到了极大的发展，从最初的防空工程发展到了现代化的地铁，其规模也在逐步扩大。同时，由于一、二线城市的发展，城市的发展将会带来巨大的城市人口，所以，加强城市地下空间的建设，对于缓解城市的交通拥挤和改善城市的商业设施建设，显得尤为重要。近年来，随着我国地下空间的大量开发和使用，地下空间建设、运营、管理等方面出现了大量的安全事故，给社会带来了巨大的经济和社会影响[1]。目前，国内关于地下空间的安全问题的研究还存在以下问题：一是研究侧重于理论层面，缺乏有效的推广和应用；二是由于地下空间的大规模开发和地区地质环境变化而引起的区域安全问题的研究很少；三是由于深埋地下空间的安全开采与利用，所面临的地质安全问题相对较少；四是缺乏对地下空间设施在运行过程中的监测、修复和管理等方面的研究。

1 地下空间安全风险特征及产生原因

1.1 风险特征

1.1.1 复杂的水文地质条件

在地下工程建设中，由于水文地质、周围环境等因素的影响，在施工中往往会碰到一些特殊的地质结构，如破裂破裂、岩溶、溶洞等[2]。由于地下水资源丰富、水位高，地下工程在交通要道、人口稠密地区的长途穿越，其构筑物、轨道交通设施、隧道、地表水体等周边工程环境十分复杂。

1.1.2 人员管理的特殊性

由于施工环境条件差、相对封闭、人员流动性大，大量的工人是农民工、临时工，缺乏专业的技术培训和安全训练，往往依靠自己的经验，在生产中往往在省能心理、侥幸心理和从众心理的支配下做出违规的操作，意识不到可能发生的危险[3]。爆破工、架子工等特种工作人员，由于没有接受过正规的专业训练，对操作规程和安全控制措施不熟悉，很容易出现安全事故。而且，如果出现意外，没有足够的自保能力和应变能力，很可能会导致人员的死亡。

1.1.3 设备设施管理的特殊性

由于场地狭窄，设备繁多，各种运输车辆、通风、供水、排水管、各种爆破支护设备等相互交叉，看似相互独立，实则相互联系、相互作用，共同影响着整个工程的安全，给管理带来极大的难度。

1.2 产生原因

以地下管道为主要特征的城市公共设施的安全事故，其外部形态主要有管道爆炸，管道损坏，地面塌陷等。燃气管线损坏或人为损坏，致使管线发生泄漏而发生爆炸；地下空洞、活动断裂、地面沉降等不良地质环境引起的地下管线断裂、脱节等病害，并与地下水一起渗透到管道中，在管道中形成脱空区，从而导致地面坍塌；供水（排水）管线老化、破损严重，导致水体外溢，导致地表沉降，污染环境。

2 城市地下空间发展现状——以上海市为例

2.1 发展规模

到2020年末，本市共有地下项目4.2万多个，建筑面积1.26亿m2，目前，城市地下空间的开发和利用还处在高速发展的时期，发展方式也从大规模的成片发展到大规模的开发和存量的综合利用，重点区域逐渐从中心城区向新城延伸。

发展速度很快。从2002年的600万m2，到现在的1.26亿m2，在未来五年内，平均每年都会有600万～1000万m2的增长。

开采的深度每年都在增加。本市城市地下建筑中有80%的建筑（构筑物）埋在-10m以下，而在城市中埋深的建（构）筑物则达到-25～-30m；建筑物桩基础的桩顶高度大多为0～-50m，占全部桩基础的95%，其余部位的桩底最深可达-100m；在地铁中，约有3/4的地铁线路在0-15m的深度，1/4的地铁线路的深度为-15～-30m。

丰富的应用。城市现有的地下空间主要是交通设施，占68%，其中包括汽车库、自行车库、轨道交通及附属设施、连接通道等；其中，商场，餐饮，娱乐场所，会议场所，办公场所，文化体育场所，医院，下沉式广场等。其中包括泵站、水库、变电站等地下市政设施；约2%的地方是地下的仓库，10%的地方是其他的地方，比如更衣室和设备室。

2.2 轨道交通

上海市地铁方面，上海地铁14/15/18号线一期工程建成后，其运营线路已达831km，其中轨道交通已占全市总客流量的59%，日均客流达到1301万乘次，接近疫情前水平。

2.3 地下道路

到2020年，上海已经完成17条黄浦江越江隧道，4条正在建设的越江隧道，推动浦江两岸的融合发展；目前，已经建设了50多条下穿式立交，24km的系统式地下通道，其中包括已经完工的外滩通道、在建的北横通道（总长14.7km）以及东西通道，提高了城市主干道的服务能力。上海现有的地下公路隧道已超过100km，其中以市区为主，对城市的交通网络起到了很好的促进作用。

2.4 地下空间综合开发

依托成熟的轨道交通网络，上海地下空间的活动网络已经基本建成，包括人民广场，五角场，虹桥商务区等，以地下地铁站为中心，以地下商业、地下停车场、下沉广场等为中心。

2.5 地下空间技术

近年来，随着多个重大地下工程的实施，在建设过程中，由于受距离、直径、深度等因素的影响，导致了深基坑、预制装配等技术的发展。徐家汇大厦最大的基坑深度为37.2m；苏州河深层排水隧洞工程中，最大埋深达150m的连续墙，其施工难度较大，施工难度较大；北横隧道隧道盾构在隧道内完成了多个“急、难、险”的极限穿越；诸光路隧道的预制装配率首次超过90%；我国第一个大断面矩形盾构工程已成功应用于虹桥隧道。

2.6 地下空间行业交流

上海在上海市各行业主管部门、行业协会及有关机构的大力支持下，每年都会举行各种行业展览会和学术研讨会。从2013年起，先后七次主办中国（上海）地下空间发展会议，为上海地下空间的发展提供了一个交流和合作的平台。

3 当前城市地下空间主要安全问题

3.1 施工中的地质安全问题

在地下空间工程建设中，因施工造成的环境地质灾害，造成了大量的工程隐患，例如：盾构法、明挖法等在深基坑工程中，可能造成地表塌陷及深部土的挤压扰动，造成地面结构、地面结构的破裂、坍塌；深大基坑开挖过程中地应力场的变化，地下水环境引起的土体滑动；桩基沉井施工引起的地质环境干扰引起的地基沉降和滑动不稳定；由于大量的地下水被抽走，导致地表塌陷。地面塌陷、隧道塌陷、构筑物结构的变形是主要的外部形态。上海4号线2003年发生的塌方等，均是由于工程破坏或干扰地质条件造成的。

我国的地质环境非常复杂，各地区的地质环境也有很大的差别[4]。例如：乌鲁木齐，长春，北京等城市地裂问题，上海市的软土问题；广州，武汉等地的喀斯特地区。开发和使用地下空间，如果不科学规划，不安全避让，不采取合理有效的控制措施，很容易发生塌方、涌水、构筑物的变形破坏等。

3.2 工程结构安全问题

地下空间设施在服役期间，其自身的内部和外部环境都会发生改变，当这种改变达到一定程度时，就会对其安全造成威胁。

第一，地铁、地下管线等地下设施由于自身的老化，产生了不同程度的损伤，如地铁衬砌裂缝、混凝土破损、钢筋锈蚀等；地下管线老化、破损、腐蚀等。建筑结构的耐久性破坏使结构的安全系数降低，随着时间的推移，建筑结构出现坍塌和塌方等安全问题。

第二，由于地质环境的改变，导致了地下空间结构的变形破坏，例如：由于不均匀的地表沉降和地铁施工技术的不同，导致隧道管片出现破损、断裂等现象，进而造成涌水流砂，危害地铁安全运营；在活动断层、地裂缝发育的地区，会造成地下管线的起伏、脱节，使相邻的土壤进入管道形成脱空区，造成地表坍塌，或造成地下水污染。

第三，相邻的地下空间的施工干扰会引起地面和地下结构的变形。当结构的变形和受力超出容许范围时，会造成结构的破坏，甚至会造成地面建筑的坍塌和地下构筑物的变形。

3.3 管理的安全问题

3.3.1 管理体制机制不完善

我国的城市地下空间是由人防办、地铁办、市政局等多个单位联合管理的“多轨制”[5]。以城市地下管线为例，涉及到排水、供电、通信等多方面的管理，由于目前的管理状况，造成了建筑施工、运营中的安全事故时有发生。在国内普遍存在的“拉链式马路”、“地下管线打架”、顶管施工对其它管线造成损坏等问题，都是地下空间缺乏协调和统一管理的典型案例。

3.3.2 安全监管制度不健全

由于地下空间的安全监管内容、制度和措施不够完善，而城市地下空间的管理者则更多的关注于经济效益，在安全管理、安全设施、安全培训等方面的投入都很低，加之地下空间本身就是一个封闭、隐蔽的地方，人们对外界的信息很少，很容易迷失方向。所以发生水灾、火灾等事故时，对人员的撤离、灾难的控制十分不利，无法及时地进行防范和防范。

3.3.3 缺乏长效机制和基础信息支撑

从整体上看，地下空间的开发和利用仍然是多管齐下，特别是在规划和实施地下空间规划、协调重大基础设施建设、协调地下空间连通、轨道站点区域一体化发展等问题上，缺少协调的有效途径；目前，我国城市地下空间基础资料的集成和应用还不完善，对城市规划、建设、管理等方面的支持力度不够。

3.4 相关法律缺失

当前，国家层面地下空间管理的法律及地方性层面法规系统性不强，主要表现在以下几个方面：一是缺乏有效的监管机制，没有明确的责任分工，缺乏强有力的管理手段，不能及时有效地发现和解决问题；二是缺乏法律法规对地下空间安全使用的约束力，促使政府部门相关部门采取有效的措施，保证地下空间的安全可持续使用；三是缺乏严格的安全检查制度，没有明确的安全运行标准、安全监督制度等，不能有效地预防和消除地下空间使用中的安全风险。以上海为例，与地下空间相关的主要法律规范有《上海市城市地下空间建设用地审批和房地产登记规定》《上海市地面沉降防治管理条例》《上海市地下建设用地使用权出让规定》《上海市地下空间规划建设条例》《上海市地下空间安全使用管理办法》，其中《上海市地下空间安全使用管理办法》为上海市为了加强对本市地下空间的安全使用管理，专门制定修订的管理办法。虽然上海在此方面做出了前瞻性的尝试和探索，但以上文件立法层级和系统性都不高，无法为地下空间安全使用提供有力的法律支撑。

4 地下空间安全管理对策与建议

4.1 完善技术体系

首先，对复杂地质环境下的隧道施工工艺进行探讨，并提出相应的技术措施。其次，完善地下空间应急处置系统，包括监测、预警、处置措施和设备，提高公众对地下空间的安全认识和逃生常识。最后，加强地下空间的安保工作。水灾、火灾、爆炸、塌陷等是城市地下空间安全的重要隐患，应按灾情类型合理设置避难空间、避难场所、逃生通道及导向标识、喷淋设备、内部消防通道等。

4.2 提高施工现场作业人员的安全素质

4.2.1 加强对施工人员的安全教育

要定期对员工进行相关的安全防范教育，使其了解噪声、粉尘、振动等可能引起的职业危险和职业病的严重后果。

4.2.2 提高施工人员的安全技能

要定期对工人进行安全技术培训，掌握必要的安全技术，以保证在遇到紧急情况时，能够采取冷静、果断的处理措施，以有效地控制事故的发展，减少事故的蔓延，减少人员的生命和财产的损失。

4.2.3 确保特种作业人员持证上岗

特殊作业人员不具备相应的职业资格，也是造成安全事故频繁发生的一个主要原因。由于特殊工作人员没有相应的职业资格证书，对特殊工作的要求也不够全面，所以在特殊工作中很容易出现安全事故。在特殊作业人员入职之前，必须要有相应的证书，以减少发生事故的发生。同时，在进入工作岗位之前，必须经过专业技术培训和评估，合格后才能从事危险工作。比如，在工地上进行爆破施工的工人，要经过训练，并取得爆破资质，然后才能从事爆破工作。

4.3 加强对材料的监督

为了防止在地下工程中出现假冒伪劣的现象，必须对原材料的质量进行严格的控制，向具备相应资格的供应商采购，并选择合格的合格供应商。施工企业在投标和采购时，首先要考虑的是正规的原材料供应商，其次才是所需要的材料。在购买之后，也要进行一次全面的品质检验。其次，在建筑材料的使用上，要严格遵守国家有关规定，并严格执行相关的施工。

4.4 完善相关国家及地方法规

完善地下空间管理的法律法规，可以采取若干措施。首先，加强对地下空间的整体规划和管理，根据各城市发展的不同需求，将地下空间分成科学合理的管理区域；其次，加强对地下空间的使用权益登记和管理，以保障使用者的合法权益；再次，加强对地下空间的卫生管理，通过建立有效的检查机制，确保地下空间是一个安全健康的环境。

5 结语

近几年，随着城市化的快速发展，城市人口急剧增加，城市交通压力越来越大。在这样的压力下，地铁交通特别是地铁交通，以绿色、安全、快速的交通运输形式迅速发展，已经成为各大城市的主要交通工具，对城市的发展起着举足轻重的作用。但是，由于地下工程建设项目繁多、水文地质情况复杂、施工技术要求高，因此，在建设过程中，地下工程的安全管理工作还存在着许多问题，这将直接关系到国家和人民的生命和财产安全。因此，搞好隧道建设的安全管理，对保障城市建设的交通运输有着重大的现实意义。