城市道路路面塌陷的原因分析與防治措施探討

徐 迎 春

(太原市市政公共設(shè)施管理處，山西 太原　030024)

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城市道路路面塌陷的原因分析與防治措施探討

徐 迎 春

(太原市市政公共設(shè)施管理處，山西 太原030024)

摘要：結(jié)合處置城市道路塌陷的工作經(jīng)驗(yàn)，分析了道路塌陷的原因，從加強(qiáng)設(shè)施巡查、管道隱患排查、地面空洞檢測(cè)等方面，提出了城市道路路面塌陷的預(yù)防措施，最后給出了一些建立完善道路塌陷應(yīng)急處置制度的建議。

關(guān)鍵詞：道路塌陷，管線，巡視管理，應(yīng)急處置

繁華鬧市中，道路突然塌陷，形成大小、深度不等的“陷阱”，隨后道路交通管制，市政、自來(lái)水、煤氣、熱力等單位的工程搶險(xiǎn)人員迅速奔赴現(xiàn)場(chǎng)排查搶險(xiǎn)。近幾年，這些場(chǎng)景時(shí)常在太原市城市中心區(qū)域上演，而且次數(shù)越來(lái)越多，塌陷的規(guī)模也越來(lái)越大。道路突然塌陷，過(guò)往行人和車輛往往猝不及防，給人民群眾生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重威脅。對(duì)城市道路塌陷的防治，已經(jīng)成了市政設(shè)施管理部門急需解決的問(wèn)題。

1太原市城市道路塌陷的基本情況

1.1道路塌陷的重點(diǎn)區(qū)域

對(duì)太原市近幾年的道路塌陷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，塌陷區(qū)域主要在汾河以東的中北部地區(qū)。如中部的東中環(huán)、并州路、雙塔東街周邊。2009年—2014年，該區(qū)域共發(fā)生大面積深度塌陷9次；北部的北中環(huán)、勝利街周邊，2012年—2015年，該區(qū)域共發(fā)生塌陷十余次，其中2015年10月，北中環(huán)從敦化北路至新敦化北路口之間300多米長(zhǎng)的路段上連續(xù)發(fā)生4次大面積塌陷，最大的一處表面積30 m2，深3 m～5 m。其他區(qū)域的道路塌陷分布不均勻，次數(shù)較少。

1.2道路塌陷的破壞形式和表象特征

道路突然塌陷時(shí)，一種情況是輸水、排水等管線突然破損、斷裂所致，更多的情況則是路面結(jié)構(gòu)層下早已形成空洞，而且沒(méi)有被及時(shí)發(fā)現(xiàn)?？斩吹男纬墒且粋€(gè)不斷積累和漸變的過(guò)程，土體受水的作用，慢慢地變得疏松，脫空，隨著土體不斷流失，逐漸形成地下空洞，而且隨著時(shí)間推移，不斷擴(kuò)大。另一方面，隨著城市道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的提高，路面結(jié)構(gòu)層很厚，承載力很強(qiáng)，比如城市主次

公路的抗滑性能在通車后下降幅度非常大。若單靠預(yù)防性養(yǎng)護(hù)維持路面抗滑性能需要大量的養(yǎng)護(hù)資金。本文研究的車輛軌跡橫向干預(yù)措施是一個(gè)物美價(jià)廉的方案，對(duì)其研究后得出的結(jié)論如下：

1)由路面標(biāo)準(zhǔn)速度摩阻數(shù)F60變異系數(shù)的變化規(guī)律可知，F(xiàn)60變異系數(shù)增幅越大，輪跡越集中，反之輪跡分布越均勻；由計(jì)算結(jié)果可知，實(shí)施后F60變異系數(shù)的增幅僅為未實(shí)施的62.4%(方案一)，92.9%(方案二)，橫向干預(yù)后路面輪跡相對(duì)于未干預(yù)的路面分布更均勻了，由此說(shuō)明橫向干預(yù)措施能使輪跡橫向遷移。2)本次橫向干預(yù)研究選擇有兩種標(biāo)線方案，分別為方案一(遷移距離0.3 m)，方案二(遷移距離為0.5 m)。通過(guò)對(duì)這兩種方案的F60變異系數(shù)變化情況對(duì)比分析得到結(jié)論，方案二實(shí)施斷面相對(duì)于未實(shí)施斷面C.V值減小的百分比小于方案一，故方案一相對(duì)于方案二有更加明顯的減小變異系數(shù)增長(zhǎng)的作用，方案一試驗(yàn)斷面的輪跡分布更加均勻，其橫向遷移輪跡的效果更好。

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干道及快速路的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，除對(duì)軟弱基礎(chǔ)進(jìn)行處理外，道路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)層一般為40 cm～60 cm水泥穩(wěn)定碎石基礎(chǔ)，6 cm粗粒式瀝青混合料、5 cm中粒式瀝青混合料、4 cm細(xì)粒式改性瀝青混合料，這樣的結(jié)構(gòu)層剛度大，承載力強(qiáng)，空洞只有發(fā)展到一定程度、一定規(guī)模時(shí)，在車輛重力荷載等外力作用下使路面結(jié)構(gòu)層失穩(wěn)，突然發(fā)生塌陷。

2道路塌陷的原因分析

1)從地質(zhì)構(gòu)造分析，太原市中北部地區(qū)土質(zhì)屬典型的自重濕陷性黃土。濕陷性黃土土質(zhì)較均勻、結(jié)構(gòu)疏松、孔隙發(fā)育，在未受水浸濕時(shí)，一般強(qiáng)度較高，壓縮性較小，但在一定壓力下受水浸濕，土結(jié)構(gòu)會(huì)迅速破壞，產(chǎn)生較大附加下沉，強(qiáng)度迅速降低，主要引起病害有路基路面發(fā)生變形、凹陷、開裂，道路邊坡發(fā)生崩塌、剝落，道路土基易被水沖蝕成土洞和暗河。

2)從城市建設(shè)分析，太原市中北部地區(qū)為老中心城區(qū)，城市道路下面，市政雨污水，熱力、自來(lái)水等輸水、排水管道大都建設(shè)于20世紀(jì)，經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，管道老化嚴(yán)重，發(fā)生局部漏水或滲水的幾率增大，長(zhǎng)時(shí)間沖刷土基，在路面下形成空洞。

3)城市道路中輸水、排水管道的管材本身及檢查井等附屬構(gòu)筑物防水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高，但通信、消防、路燈、燃?xì)獾雀黝惖叵鹿芫€一般為直埋方式，通常不做防水處理，且檢查井大部分為磚砌結(jié)構(gòu)，井室防水效果差， 因下雨或環(huán)衛(wèi)部門沖洗道路在檢查井內(nèi)形成積水，通過(guò)井室滲水或沿著管線沖刷路基，土體不斷流失形成空洞。

4)因歷史原因，二十世紀(jì)六七十年代，太原市修建了大量的防空洞，設(shè)施已老化，且因各種因素土體受到水的浸潤(rùn)或沖刷，極易發(fā)生損毀、坍塌。

5)設(shè)施巡視、管理方面的原因。目前，城市道路的地上設(shè)施屬市政設(shè)施管理部門管理，而地下各類管線又屬各產(chǎn)權(quán)單位管理，雖然各自有專門的巡視機(jī)構(gòu)，但沒(méi)有形成統(tǒng)一的管理機(jī)制，而且市政設(shè)施巡視還基本停留在感官認(rèn)識(shí)的層面，側(cè)重于觀察道路是否有下沉、坑槽、人行便道缺失等表面病害，不重視的道路結(jié)構(gòu)層下可能存在的空洞等隱患，同時(shí)也缺乏發(fā)現(xiàn)手段，不能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)路面下的空洞隱患。

6)掘路施工管理不到位的原因。城市道路各類的地下管線，除了大型的改擴(kuò)建工程項(xiàng)目，可以做到同步改造施工，其余大部分的施工改造，日常維護(hù)均各自為政，導(dǎo)致一條道路重復(fù)開挖，原有道路結(jié)構(gòu)層整體性遭到破壞，因掘路回填不密實(shí)導(dǎo)致的路面塌陷時(shí)有發(fā)生，甚至有的施工單位將雨水連管破壞后，不修復(fù)即回填，導(dǎo)致雨水從進(jìn)水口滲入地下，引起路面塌陷。一句話，水是導(dǎo)致道路塌陷，形成陷阱的元兇。

3預(yù)防措施建議

3.1設(shè)計(jì)、施工階段

1)在濕陷性黃土區(qū)域建設(shè)市政道路，應(yīng)對(duì)土路基礎(chǔ)進(jìn)行換填處理，增加路基厚度，減少水對(duì)土基的影響。

2)提高各類管線檢查井的防水處理。檢查井是地下管線不可或缺的組成部分，一般來(lái)說(shuō)，市政雨污水自重流管道及自來(lái)水、熱力等帶壓輸水管道的檢查井防水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高，而煤氣、通信、電力、路燈等不帶水管線的檢查井防水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，應(yīng)提高防水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3)通信、電力等不帶水管線單獨(dú)敷設(shè)時(shí)，應(yīng)避免采用直埋方式，采用加套管、在檢查井內(nèi)設(shè)沉淀池等防水措施。

4)推廣應(yīng)用綜合管溝。加強(qiáng)各類地下管線在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的管理，盡量建設(shè)綜合管溝，將沒(méi)有安全隱患可以共同埋設(shè)的管線設(shè)計(jì)在綜合通道內(nèi)。比如，強(qiáng)電(高壓電、長(zhǎng)途光纜及各種動(dòng)力電纜)，弱電(各種通信、網(wǎng)線、有線電視)，壓力管線(自來(lái)水、熱力)、重力管線(雨污水管線)等管線設(shè)施集中于綜合管廊內(nèi)，進(jìn)行統(tǒng)一管理，既避免管理無(wú)序，重復(fù)開挖，互相破壞，又集中管理，避免防水等級(jí)設(shè)計(jì)的差距引起的水泄漏。

5)綠化帶外側(cè)的側(cè)平石設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要提高，加厚水泥混凝土基礎(chǔ)和背灰，以阻止水侵入地基，減少道路塌陷。

3.2建立健全地下管線檢測(cè)、隱患排查治理制度

太原市目前的地下管線由各產(chǎn)權(quán)單位管理維護(hù)，所以各產(chǎn)權(quán)單位應(yīng)采用各類儀器和科技手段，對(duì)各自的設(shè)施進(jìn)行排查，對(duì)設(shè)施運(yùn)行情況進(jìn)行評(píng)估，特別是對(duì)老久管網(wǎng)隱患排查尤為重要，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，及時(shí)采取針對(duì)性措施。

1)從2014年11月至2015年12月，結(jié)合雨污水分流設(shè)施普查工作，太原市市政公共設(shè)施管理處使用QS管道潛望鏡、排水管道檢測(cè)系統(tǒng)(爬行機(jī)器人)對(duì)正在管理和新建未移交接管的雨污水管道進(jìn)行排查、體檢，共排查雨污水管道2 121 km，對(duì)雨污水管道運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)估，一路一檔，將發(fā)現(xiàn)的設(shè)施隱患問(wèn)題整理存檔，提出建議改造計(jì)劃，暫時(shí)不能改造的，列入重點(diǎn)監(jiān)控路段，為下一步設(shè)施維護(hù)提供基礎(chǔ)性資料。

2)供熱、供水等輸水管線產(chǎn)權(quán)單位也應(yīng)組建管道檢測(cè)機(jī)構(gòu)，使用地下管道防腐層探測(cè)檢漏儀、電子聽漏儀器、漏水相關(guān)儀、聽音桿等儀器對(duì)所轄管道設(shè)施進(jìn)行全面檢測(cè)、排查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)滲水等隱患，并及時(shí)處理。

3)電力、通訊等非輸水管道產(chǎn)權(quán)單位應(yīng)定期檢查檢查井內(nèi)積水情況，發(fā)現(xiàn)積水，及時(shí)抽除。

4)加強(qiáng)地面空洞的探測(cè)。基于道路塌陷，往往是沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)地下空洞隱患這一觀點(diǎn)，為及早發(fā)現(xiàn)道路下空洞隱患，太原市市政公共設(shè)施管理處從2013年開始，積極與國(guó)內(nèi)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)和物探公司合作，對(duì)城市地下空洞開展檢測(cè)工作。同時(shí)在單位內(nèi)部組建了檢測(cè)中心，購(gòu)置儀器設(shè)備，使用地質(zhì)雷達(dá)(又名探地雷達(dá))對(duì)路面疑似空洞進(jìn)行探測(cè)，分別選擇中國(guó)科學(xué)院電子研究所自主研發(fā)的探地雷達(dá)系統(tǒng)、中心頻率分別為100 MHz，200 MHz的天線；美國(guó)GSSI探地雷達(dá)系統(tǒng)、中心頻率分別為100 MHz和400 MHz的天線；中國(guó)電波研究所自主研發(fā)的雷達(dá)矩陣系統(tǒng)、中心頻率分別為100 MHz，270 MHz和400 MHz的天線；進(jìn)行了空洞檢測(cè)，并對(duì)比探測(cè)效果。對(duì)探地雷達(dá)系統(tǒng)檢測(cè)出的異常點(diǎn)進(jìn)行鉆探或開挖論證，對(duì)空洞進(jìn)行加密注實(shí)處理。三年來(lái)，共發(fā)現(xiàn)70余處疑似隱患問(wèn)題，并進(jìn)行了處置，從而消除了一部分安全隱患。

4應(yīng)急處置措施

城市道路塌陷的預(yù)防和處置是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，既要利用現(xiàn)有的檢測(cè)手段用數(shù)據(jù)說(shuō)話，做到提前發(fā)現(xiàn)、提前預(yù)警，又要發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性，加強(qiáng)對(duì)道路設(shè)施的日常巡視和監(jiān)管，從而形成健全完善的市政設(shè)施監(jiān)管系統(tǒng)，這樣才能有效預(yù)防和減少道路塌陷事故的發(fā)生。目前，太原市在預(yù)防和處置道路方面，主要采取了以下措施。

4.1強(qiáng)化市政設(shè)施巡視管理

建立以太原市數(shù)字化城鄉(xiāng)管理指揮中心為平臺(tái)，市政公共設(shè)施管理處設(shè)施巡視員與數(shù)字化城鄉(xiāng)管理指揮中心信息采集員共同巡視的辦法，通過(guò)培訓(xùn)，掌握辨別道路空洞隱患的專業(yè)知識(shí)，把及時(shí)發(fā)現(xiàn)、報(bào)告道路塌陷隱患作為日常的一項(xiàng)重要工作，建立道路塌陷排查治理常態(tài)化工作機(jī)制。

4.2應(yīng)急搶險(xiǎn)保障管理

建立健全應(yīng)急保障隊(duì)伍，完善應(yīng)急預(yù)案。以數(shù)字化城鄉(xiāng)管理指揮中心為信息平臺(tái)，建立市政、自來(lái)水、煤氣、熱力等各類地下管線產(chǎn)權(quán)單位聯(lián)動(dòng)機(jī)制，保證有險(xiǎn)情出現(xiàn)時(shí)，第一時(shí)間啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)

Experimental study on the effect of wheel track migrating based on the vehicle trajectory transverse interference

Jiang Zibin

(SchoolofCivilEngineeringandTransportation,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510000，China)

Key words:road engineering, transverse interference, distribution of wheel track, migration distance

Abstract:The paper choose Shao-Gan expressway Datang to Danxia paragraph for the research entities, the implementation of interventions for lateral variation coefficient of friction before and after the standard rate of the number ofF60analyses. The results show that: the use of lateral intervention vehicle trajectory make wheel path transverse migration lane section along the wheel tracks distributed more evenly, increasing the efficiency of the road, so that a greater proportion of participation pavement road skid.

文章編號(hào)：1009-6825(2016)14-0138-03

收稿日期：2016-03-04

作者簡(jiǎn)介：徐迎春(1972- )，女，工程師

中圖分類號(hào)：U418.6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A