城市道路塌陷的成因及隱患探查

雷六斤

(溫州市經(jīng)緯地理信息服務(wù)有限公司，浙江溫州325000)

一、引 言

近年來，有關(guān)城市道路塌陷的報道經(jīng)常見諸于電視、報紙、網(wǎng)絡(luò)等媒體中，因塌陷造成的經(jīng)濟損失慘重，其場景讓人怵目驚心，道路的塌陷給人們的生命、財產(chǎn)造成了嚴重的威脅，催生了人們的恐慌心理，對社會產(chǎn)生了非常嚴重的負面影響。解釋、預(yù)防、解決城市道路塌陷的問題與成為城市建設(shè)者的一項重要工作，需要了解道路塌陷的成因，及時發(fā)現(xiàn)道路塌陷潛在的危險和隱患，做到對城市道路塌陷災(zāi)害能夠提前預(yù)警，防患于未然，使危害減輕、降低甚至杜絕危害的發(fā)生。

二、道路塌陷的危害

塌陷是指地表巖層、土體在自然或人為因素作用下向下陷落，并在地面形成塌陷坑(洞)的一種地質(zhì)現(xiàn)象，其成因:一般有自然現(xiàn)象導(dǎo)致的塌陷和人為生產(chǎn)導(dǎo)致的塌陷。塌陷發(fā)生的規(guī)模有區(qū)域大范圍的，也有局部小范圍的。區(qū)域大范圍的塌陷形成一般需要較長的時間，其塌陷的位置、塌陷的規(guī)模主要依附特定的地質(zhì)條件，一旦發(fā)生波及的范圍大、深度深、破壞力強，導(dǎo)致大范圍的房屋倒塌、人畜失亡，造成的經(jīng)濟損失不可估量。局部小范圍的塌陷形式較多，本文主要針對城市道路塌陷進行分析。城市道路塌陷具有區(qū)域大面積塌陷波及的，也有城市道路上局部特有，相對區(qū)域大范圍的塌陷，城市道路中的塌陷在規(guī)模上相對要小、塌陷深度相對較淺、發(fā)生的頻率相對要高，道路塌陷的發(fā)生會導(dǎo)致交通癱瘓、管線斷裂、甚至車毀人亡，直接威脅著人們的生命、財產(chǎn)安全。

三、道路塌陷的成因分析

塌陷的發(fā)生一般需具備3個條件:空洞的形成;一定厚度的蓋層、致塌力;空洞的形成原因多種多樣，有自然形成的、有人為形成的，有既有存在的、也有后期形成的;致塌力的產(chǎn)生既有外力的作用如蓋層上空的重壓，也有蓋層自身產(chǎn)生的作用力，如蓋層的重力等。綜合國內(nèi)近幾年對道路塌陷調(diào)查公布的結(jié)果進行分析，城市道路塌陷的形成原因一般有以下幾種。

1.自然地質(zhì)條件引起的塌陷

在巖溶地貌地發(fā)達的城市中，地下水(特別是地下河)對周邊土層進行滲透，滲流帶動泥土顆粒遷移產(chǎn)生溶蝕現(xiàn)象，使土層松軟產(chǎn)生空洞。當(dāng)?shù)叵滤簧禃r，松軟土層的間隙或空洞內(nèi)的壓強產(chǎn)生變化，土層或空洞上方產(chǎn)生隆起、塌陷。在地表水系發(fā)達地區(qū)地表水的垂直滲流也會使土體結(jié)構(gòu)破壞，土顆粒隨滲流運移，產(chǎn)生塌陷。在地質(zhì)構(gòu)造活動帶，巖層的運動產(chǎn)生斷裂、塌陷等。

2.生產(chǎn)、生活造成的塌陷

對地下水進行過度開采，或者長期干旱都會使地下水水位降低，一方面地下水水位下降使地下松散地層固結(jié)壓縮形成空洞，另一方面地下水水位的下降會對土體產(chǎn)生潛蝕、搬運作用，形成空洞。在沿海地區(qū)由于地下水水位的降低會引起不同程度的海水入侵，地下水產(chǎn)生不同程度的咸化，海水、咸化地下水對土層進行侵蝕，破壞土層承重，引起地面塌陷。人們在生產(chǎn)生活中對污水的肆意排放使得地面、地下水質(zhì)污染，污染水質(zhì)同樣對地層起到破壞作用，形成地面沉降、塌陷。

3.城市建設(shè)施工引起的塌陷

城市道路地下空間的施工或道路周邊地區(qū)地下空間施工如地鐵、地下人防工程等施工及道路周邊地面的建筑基礎(chǔ)工程施工都會催生形成道路塌陷的條件。在這些施工過程中或破壞了道路地基的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，形成產(chǎn)生空洞、蓋層的條件，或施工開挖直接產(chǎn)生空洞、蓋層形成塌陷隱患，或提供致塌力觸發(fā)道路中已有的塌陷隱患，導(dǎo)致道路塌陷。道路工程本身施工時的質(zhì)量原因也會造成地面的塌陷，如道路施工時未按要求進行，如盲目趕工期抓進度、地基未夯實、采用的原材料不達標(biāo)等。

4.地下管線的破損或管線缺陷引起的塌陷

城市道路的地下空間中，分布了大量的地下管線，由于在地下管線的安裝過程中因質(zhì)量問題導(dǎo)致管線損壞、管線滲漏，或管線材質(zhì)老化進而破損、斷裂產(chǎn)生滲漏，或者道路負載長期超負荷重壓損壞地下管線，發(fā)生破裂、滲漏等原因，都有可能會造成城市道路的塌陷。有些地下管道本身就存在一定的缺陷，如排水類管線在管線與檢修井的結(jié)合處因工藝的原因不可能修葺的非常嚴密，存在滲漏等缺陷，工業(yè)管道中常年流經(jīng)的酸性液體對管道底部逐漸腐蝕，進而產(chǎn)生滲漏、對管道周邊土體產(chǎn)生腐蝕。管道的破損及缺陷使得管線外滲的水使路基軟化，水同時又會通過管道帶走部分泥沙，對路基進行不斷掏蝕形成空洞造成塌陷。

四、對道路塌陷隱患的探查方法

減輕、消除城市道路的塌陷對人們生命、財產(chǎn)安全的威脅，主要是對塌陷隱患進行探查，及早發(fā)現(xiàn)塌陷隱患區(qū)域，并采取必要的措施對隱患進行治理、消除。塌陷隱患的排查可以按將會形成的塌陷隱患、已形成的塌陷隱患兩類分別采用不同的方法進行排查。

對將會形成的塌陷隱患主要是對有可能產(chǎn)生塌陷隱患的因素進行監(jiān)測，如對地下管道健康進行探查、對地下水水位進行監(jiān)測、加強在道路地下空間工程施工及周邊區(qū)域地下工程施工、建筑基礎(chǔ)工程施工時對道路進行沉降觀測等，對這些因素進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常及時預(yù)報、預(yù)警。探查地下管線的健康狀況，防止管道的損壞對路基進行破壞形成塌陷隱患，主要采用管道潛望鏡、CCTV內(nèi)窺檢測系統(tǒng)(簡稱CCTV)、管道測繪聲納系統(tǒng)、聲波漏水探測系統(tǒng)等設(shè)備進行探查。現(xiàn)階段，地下管道健康狀況調(diào)查中CCTV是常采用的方法，其工作過程是通過攝像機器人對管道內(nèi)部進行全程攝像檢測，并實時將影像傳輸?shù)降孛?，由專業(yè)技術(shù)人員對影像資料進行判讀，確定管道內(nèi)是否存在銹層、結(jié)垢、腐蝕、穿孔、裂紋等，對管道健康狀況進行分析、評估。CCTV能夠有效地查明管道內(nèi)部防腐質(zhì)量、腐蝕狀況及涌水管道、涌水點的準(zhǔn)確位置，為科學(xué)全面地了解管道的現(xiàn)狀，對排水管道運行質(zhì)量及功能進行評價，管道的定點修復(fù)、修補施工監(jiān)測、修補后復(fù)測等提供經(jīng)濟、有效的檢測方法。

已形成的塌陷隱患一般于實地表現(xiàn)為空洞的存在，對于這些已存在的塌陷隱患，主要查明其空洞位置、深度、大小等特征，為有關(guān)部門治理這些塌陷隱患提供科學(xué)、準(zhǔn)確的依據(jù)。常用的地下空洞探測方法有普通電法、電磁法、淺層地震法等物探方法?，F(xiàn)階段對地下空洞的探查通常采用探地雷達(GPR)電磁波物理探查法，其原理是探地雷達通過發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻電磁波，通過接收天線接收反射回地面的電磁波，電磁波在地下介質(zhì)中傳播時遇到存在電性差異的界面時發(fā)生反射，根據(jù)接收到電磁波的波形、振幅強度和時間的變化特征推斷地下介質(zhì)(空洞等)的空間位置、結(jié)構(gòu)、形態(tài)和埋深等。相當(dāng)多的實際工作證明，探地雷達在道路塌陷隱患探查起到了舉足輕重的作用，為探查成果的科學(xué)性、準(zhǔn)確性提供了保證。目前，其環(huán)境條件適應(yīng)能力還略顯不足，還需要與其他的檢測方法、檢測手斷配合使用才能獲得更大的效益，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，探地雷達制造工藝、數(shù)據(jù)的處理手斷等都會得更大的改善，探地雷達在塌陷隱患調(diào)中將會得到進一步的發(fā)展。

五、結(jié) 語

城市道路塌陷在眾多的城市中都有發(fā)生，其危害性已嚴重地影響到人們的生命財產(chǎn)安全。地下水的過度開采、污水的肆意排放、管道施工的不規(guī)范、日益加快的城市建設(shè)、地下空間管道設(shè)施的破損失修等因素一直在加劇道路塌陷的發(fā)生，但是積極采取一些監(jiān)測、探查的辦法還是能夠及時發(fā)現(xiàn)道路塌陷隱患，及早進行防治，減少道路塌陷的發(fā)生，對重大的塌陷隱患能及時地進行預(yù)警，減少塌陷發(fā)生時的損失。

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