廣州市近年地面塌陷情況分析及防治對(duì)策

呂鎂娜

（廣州市地質(zhì)調(diào)查院，廣東 廣州510440）

廣州市地處廣東省南部，珠江三角洲北緣，是我國通往世界的南大門，是粵港澳大灣區(qū)、泛珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)的核心城市，也是“一帶一路”的樞紐城市[1-2]。廣州市地勢(shì)北高南低，東北部為中低山區(qū)，中部為丘陵盆地，南部為三角洲沖積平原，地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜，雨水充沛，地質(zhì)災(zāi)害隱患多、分布廣，且隱蔽性、突發(fā)性和破壞性強(qiáng)。

1 廣州市地面塌陷的基本情況及特點(diǎn)

1.1 基本情況

地面塌陷是我市重要地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)種之一。2010-2019 年，我市共發(fā)生地面塌陷73 宗，經(jīng)專業(yè)技術(shù)人員調(diào)查，認(rèn)定屬自然因素誘發(fā)的地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害51 起，占總數(shù)的69.8%。塌陷影響面積約44061 平方米，共造成經(jīng)濟(jì)損失約690 萬元（未包含人為因素引起的工程事故）。自然因素誘發(fā)的地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害，其中白云區(qū)16 起，花都區(qū)27 起，從化區(qū)8 起，占全部自然地面塌陷的100%。

1.2 發(fā)展階段

根據(jù)成因機(jī)制，廣州市地面塌陷可分為三大類型：巖溶地面塌陷、煤礦采空區(qū)塌陷和其它工程類塌陷，三種塌陷在上述已發(fā)地面塌陷總量中分別占97.9%、0.8%和1.3%。

近幾十年我市地面塌陷與人為活動(dòng)密切相關(guān)，大致可分為3 個(gè)階段：

第一階段是二十世紀(jì)七十至八十年代，主要因抽采廣花盆地隱伏巖溶地區(qū)（如江村、蕭崗、新華、雅崗等）的地下水誘發(fā)地面塌陷；第二階段是上世紀(jì)九十年代至二十一世紀(jì)初，主要因露天開采石灰?guī)r礦抽排地下水誘發(fā)，集中分布在花都、增城、從化3 個(gè)區(qū)；第三階段自2003 年至今，為城市跨越式發(fā)展時(shí)期，主要因地下空間開發(fā)、基坑開挖、樁基礎(chǔ)及鉆探工程施工、地下供水、排污管道破裂滲漏誘發(fā)。這類塌陷因主要由工程施工誘發(fā)，根據(jù)突發(fā)事件分類，多屬于工程事故。

1.3 成災(zāi)特點(diǎn)。

1.3.1 時(shí)間規(guī)律。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析（表1），地面塌陷多發(fā)生在非汛期，其中發(fā)生在11 月份至次年5 月份的地面塌陷占總數(shù)的64.4%，這與枯水期水位下降及汛期初地下水突然上升有關(guān)。

1.3.2 空間規(guī)律。從分布區(qū)域看，我市的地面塌陷主要分布在西北部，集中在荔灣、白云、花都及從化等4 個(gè)區(qū)（荔灣區(qū)大坦沙2008 年發(fā)生群發(fā)性地面塌陷，但近年因工程防護(hù)措施較好，地面塌陷較少發(fā)生），2010 年以來發(fā)生的地面塌陷中有32宗發(fā)生在巖溶地區(qū)。這種空間規(guī)律主要與我市西部和北部隱伏巖溶地質(zhì)環(huán)境有關(guān)。（圖1）

表1 2010-2018 年地面塌陷發(fā)生時(shí)間統(tǒng)計(jì)分布情況

圖1 廣州市地面塌陷塌陷地質(zhì)災(zāi)害分布圖

1.3.3 誘發(fā)因素的規(guī)律。隨著近年人類工程活動(dòng)的增多，地下空間開發(fā)強(qiáng)度和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度的加大，人為誘發(fā)因素在地面塌陷形成過程中的作用逐漸凸顯（表2）。

2 原因分析

2.1 脆弱的地質(zhì)環(huán)境條件是地面塌陷的內(nèi)因。我市西北部為隱伏溶巖發(fā)育區(qū)，地下溶洞、土洞發(fā)育，在強(qiáng)降雨或人類工程活動(dòng)誘發(fā)下，易發(fā)生地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害。例：2008 年12 月19日，廣州某單位對(duì)白云區(qū)夏茅村五巷18 號(hào)房進(jìn)行房基巖工程勘察，因該區(qū)域地下巖溶（地下溶洞）發(fā)育，實(shí)施第二個(gè)鉆孔時(shí)，突發(fā)巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害?，F(xiàn)場(chǎng)共發(fā)生五處地面塌陷，陷坑面積30-300 平方米。因地面塌陷直接或間接損毀拆除9 棟房屋，數(shù)十處房屋的墻壁及地面出現(xiàn)開裂變形，災(zāi)害影響范圍約5000 平方米。

表2 人為因素引發(fā)的地面塌陷逐漸占主導(dǎo)

2.2 人類工程活動(dòng)是地面塌陷的外因。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和城市化建設(shè)的推進(jìn)，廣州市公路、鐵路等工程逐漸增多，尤其是地鐵等大型地下工程建設(shè)項(xiàng)目，遍布廣州市大部分地區(qū)，包括一些軟土區(qū)和巖溶區(qū)，建設(shè)施工過程中易誘發(fā)地面沉降、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。例：2013 年，荔灣區(qū)某路段因地鐵施工引發(fā)地陷，塌陷坑直徑約20 米，深約10 米，造成兩棟三層樓房陷入坑內(nèi)，周邊煤氣、水電、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通訊等中斷，所幸周邊居民疏散及時(shí)，未造成人員傷亡。

2.3 城市基礎(chǔ)設(shè)施的損壞在一定程度上誘發(fā)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害。近幾年，特別是近3 年時(shí)間，地下管線的破損和斷裂也成為誘發(fā)地面塌陷的主要因素，隨著我國改革開放以來，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)得到不斷改善，地下排水管道逐漸增多，給排水管年久失修，易發(fā)生損壞漏水，水流沖走地下表層填土，誘發(fā)地表發(fā)生塌陷。

3 存在問題

地面塌陷的發(fā)生因地下情況復(fù)雜而具有較強(qiáng)的隱蔽性，且誘發(fā)地面塌陷的因素復(fù)雜多樣，預(yù)報(bào)預(yù)警難度大。目前地面塌陷的自然因素包括隱伏巖溶、填土固結(jié)、地基下沉等因素；人為因素包括抽排、抽采地下水、地下空間開發(fā)、基坑開挖、樁基礎(chǔ)及鉆探工程施工、地下供水排污管道破損滲漏等因素。例1：2013 年，白云區(qū)某地在建工地基坑的西側(cè)發(fā)生地面塌陷，由開始的地面裂縫并緩慢下陷，至形成塌陷坑，共約3 小時(shí)。塌陷造成路面損壞面積約500 平方米，路燈傾倒，陷入塌陷坑內(nèi)，4 層地下室的基坑圍護(hù)樁被折斷，幸無人員傷亡。

例2：2015 年，白云區(qū)某地相繼發(fā)生地面塌陷，影響面積約2000 平方米，塌陷造成交通中斷，自來水管及污水管斷裂，地下輸電線路及電訊線路拉斷，路燈、交通信號(hào)燈損毀，未造成人員傷亡。

上述兩案例塌陷形成原因相同：一是該區(qū)域溶洞、土洞發(fā)育，自然地質(zhì)環(huán)境條件脆弱，這是形成塌陷的客觀因素；二是塌陷附近當(dāng)時(shí)有人為活動(dòng)（在建工程），對(duì)周邊巖土體造成擾動(dòng)，誘發(fā)地面塌陷的形成。

4 主要防治措施

近年來，由于工程建設(shè)的增多，人為因素已超過自然因素成為誘發(fā)巖溶區(qū)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害的主要誘導(dǎo)因素。因此，目前防治巖溶地面塌陷主要從如下幾方面著手：

4.1 明確職責(zé)

2009 年，我市組織各相關(guān)單位編制了《做好地面塌陷易發(fā)區(qū)城市規(guī)劃建設(shè)工作的方案》，從地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃定、可研報(bào)告審批、城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃選址、建設(shè)工程管理、監(jiān)測(cè)預(yù)警及應(yīng)急處置等幾個(gè)方面對(duì)各部門職責(zé)進(jìn)行了明確，保障地面塌陷防治工作溝通順暢，協(xié)作有力。

4.2 規(guī)劃避讓

巖溶地質(zhì)環(huán)境是客觀存在，無法避免。因此，在巖溶區(qū)應(yīng)盡量少開展大型工程活動(dòng)，在城市規(guī)劃和建設(shè)前首先開展基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查，圈定隱伏巖溶區(qū)，盡量避免在塌陷高易發(fā)區(qū)規(guī)劃、建設(shè)重要經(jīng)濟(jì)活動(dòng)區(qū)和主要居民區(qū)。如需要建設(shè)，應(yīng)盡量做好防護(hù)措施，最大限度避免巖溶地面塌陷的發(fā)生。

4.3 監(jiān)測(cè)預(yù)警

以“群專結(jié)合”的方式，在地面塌陷的高易發(fā)區(qū)及重點(diǎn)防范地區(qū)建立監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)施監(jiān)測(cè)。目前已建立長(zhǎng)期地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)和地面沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，覆蓋金沙洲、大坦沙地面塌陷/沉降區(qū)，夏茅煤礦采空區(qū)、龍歸硝鹽礦區(qū)及南沙等沉降易發(fā)區(qū)，隨時(shí)掌握上述地區(qū)地下水位和地表建筑物的沉降、位移動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)，為預(yù)警預(yù)報(bào)提供依據(jù)。

4.4 工程措施

建設(shè)單位在地面塌陷高易發(fā)區(qū)進(jìn)行地下工程施工，應(yīng)對(duì)正在進(jìn)行或即將進(jìn)行的工程建設(shè)項(xiàng)目采取合理的防治結(jié)合措施，隔絕巖溶水流動(dòng)通道，減少擾動(dòng)，同時(shí)加強(qiáng)工程自身防護(hù)能力，必要時(shí)采用抗塌設(shè)計(jì)。對(duì)已經(jīng)發(fā)生或監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)有可能發(fā)生嚴(yán)重地面塌陷的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，應(yīng)及時(shí)采取工程措施，減輕地面塌陷造成的危害。