地下空間安全管理問題研究

楊洋

上海市城市綜合管理事務(wù)中心（上海市地下管線監(jiān)察事務(wù)中心） 上海 200000

近幾年來，我國城市的地下空間建設(shè)得到了極大的發(fā)展，從最初的防空工程發(fā)展到了現(xiàn)代化的地鐵，其規(guī)模也在逐步擴(kuò)大。同時(shí)，由于一、二線城市的發(fā)展，城市的發(fā)展將會(huì)帶來巨大的城市人口，所以，加強(qiáng)城市地下空間的建設(shè)，對(duì)于緩解城市的交通擁擠和改善城市的商業(yè)設(shè)施建設(shè)，顯得尤為重要。近年來，隨著我國地下空間的大量開發(fā)和使用，地下空間建設(shè)、運(yùn)營、管理等方面出現(xiàn)了大量的安全事故，給社會(huì)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響[1]。目前，國內(nèi)關(guān)于地下空間的安全問題的研究還存在以下問題：一是研究側(cè)重于理論層面，缺乏有效的推廣和應(yīng)用；二是由于地下空間的大規(guī)模開發(fā)和地區(qū)地質(zhì)環(huán)境變化而引起的區(qū)域安全問題的研究很少；三是由于深埋地下空間的安全開采與利用，所面臨的地質(zhì)安全問題相對(duì)較少；四是缺乏對(duì)地下空間設(shè)施在運(yùn)行過程中的監(jiān)測、修復(fù)和管理等方面的研究。

1 地下空間安全風(fēng)險(xiǎn)特征及產(chǎn)生原因

1.1 風(fēng)險(xiǎn)特征

1.1.1 復(fù)雜的水文地質(zhì)條件

在地下工程建設(shè)中，由于水文地質(zhì)、周圍環(huán)境等因素的影響，在施工中往往會(huì)碰到一些特殊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，如破裂破裂、巖溶、溶洞等[2]。由于地下水資源豐富、水位高，地下工程在交通要道、人口稠密地區(qū)的長途穿越，其構(gòu)筑物、軌道交通設(shè)施、隧道、地表水體等周邊工程環(huán)境十分復(fù)雜。

1.1.2 人員管理的特殊性

由于施工環(huán)境條件差、相對(duì)封閉、人員流動(dòng)性大，大量的工人是農(nóng)民工、臨時(shí)工，缺乏專業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)和安全訓(xùn)練，往往依靠自己的經(jīng)驗(yàn)，在生產(chǎn)中往往在省能心理、僥幸心理和從眾心理的支配下做出違規(guī)的操作，意識(shí)不到可能發(fā)生的危險(xiǎn)[3]。爆破工、架子工等特種工作人員，由于沒有接受過正規(guī)的專業(yè)訓(xùn)練，對(duì)操作規(guī)程和安全控制措施不熟悉，很容易出現(xiàn)安全事故。而且，如果出現(xiàn)意外，沒有足夠的自保能力和應(yīng)變能力，很可能會(huì)導(dǎo)致人員的死亡。

1.1.3 設(shè)備設(shè)施管理的特殊性

由于場地狹窄，設(shè)備繁多，各種運(yùn)輸車輛、通風(fēng)、供水、排水管、各種爆破支護(hù)設(shè)備等相互交叉，看似相互獨(dú)立，實(shí)則相互聯(lián)系、相互作用，共同影響著整個(gè)工程的安全，給管理帶來極大的難度。

1.2 產(chǎn)生原因

以地下管道為主要特征的城市公共設(shè)施的安全事故，其外部形態(tài)主要有管道爆炸，管道損壞，地面塌陷等。燃?xì)夤芫€損壞或人為損壞，致使管線發(fā)生泄漏而發(fā)生爆炸；地下空洞、活動(dòng)斷裂、地面沉降等不良地質(zhì)環(huán)境引起的地下管線斷裂、脫節(jié)等病害，并與地下水一起滲透到管道中，在管道中形成脫空區(qū)，從而導(dǎo)致地面坍塌；供水（排水）管線老化、破損嚴(yán)重，導(dǎo)致水體外溢，導(dǎo)致地表沉降，污染環(huán)境。

2 城市地下空間發(fā)展現(xiàn)狀——以上海市為例

2.1 發(fā)展規(guī)模

到2020年末，本市共有地下項(xiàng)目4.2萬多個(gè)，建筑面積1.26億m2，目前，城市地下空間的開發(fā)和利用還處在高速發(fā)展的時(shí)期，發(fā)展方式也從大規(guī)模的成片發(fā)展到大規(guī)模的開發(fā)和存量的綜合利用，重點(diǎn)區(qū)域逐漸從中心城區(qū)向新城延伸。

發(fā)展速度很快。從2002年的600萬m2，到現(xiàn)在的1.26億m2，在未來五年內(nèi)，平均每年都會(huì)有600萬～1000萬m2的增長。

開采的深度每年都在增加。本市城市地下建筑中有80%的建筑（構(gòu)筑物）埋在-10m以下，而在城市中埋深的建（構(gòu)）筑物則達(dá)到-25～-30m；建筑物樁基礎(chǔ)的樁頂高度大多為0～-50m，占全部樁基礎(chǔ)的95%，其余部位的樁底最深可達(dá)-100m；在地鐵中，約有3/4的地鐵線路在0-15m的深度，1/4的地鐵線路的深度為-15～-30m。

豐富的應(yīng)用。城市現(xiàn)有的地下空間主要是交通設(shè)施，占68%，其中包括汽車庫、自行車庫、軌道交通及附屬設(shè)施、連接通道等；其中，商場，餐飲，娛樂場所，會(huì)議場所，辦公場所，文化體育場所，醫(yī)院，下沉式廣場等。其中包括泵站、水庫、變電站等地下市政設(shè)施；約2%的地方是地下的倉庫，10%的地方是其他的地方，比如更衣室和設(shè)備室。

2.2 軌道交通

上海市地鐵方面，上海地鐵14/15/18號(hào)線一期工程建成后，其運(yùn)營線路已達(dá)831km，其中軌道交通已占全市總客流量的59%，日均客流達(dá)到1301萬乘次，接近疫情前水平。

2.3 地下道路

到2020年，上海已經(jīng)完成17條黃浦江越江隧道，4條正在建設(shè)的越江隧道，推動(dòng)浦江兩岸的融合發(fā)展；目前，已經(jīng)建設(shè)了50多條下穿式立交，24km的系統(tǒng)式地下通道，其中包括已經(jīng)完工的外灘通道、在建的北橫通道（總長14.7km）以及東西通道，提高了城市主干道的服務(wù)能力。上?，F(xiàn)有的地下公路隧道已超過100km，其中以市區(qū)為主，對(duì)城市的交通網(wǎng)絡(luò)起到了很好的促進(jìn)作用。

2.4 地下空間綜合開發(fā)

依托成熟的軌道交通網(wǎng)絡(luò)，上海地下空間的活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本建成，包括人民廣場，五角場，虹橋商務(wù)區(qū)等，以地下地鐵站為中心，以地下商業(yè)、地下停車場、下沉廣場等為中心。

2.5 地下空間技術(shù)

近年來，隨著多個(gè)重大地下工程的實(shí)施，在建設(shè)過程中，由于受距離、直徑、深度等因素的影響，導(dǎo)致了深基坑、預(yù)制裝配等技術(shù)的發(fā)展。徐家匯大廈最大的基坑深度為37.2m；蘇州河深層排水隧洞工程中，最大埋深達(dá)150m的連續(xù)墻，其施工難度較大，施工難度較大；北橫隧道隧道盾構(gòu)在隧道內(nèi)完成了多個(gè)“急、難、險(xiǎn)”的極限穿越；諸光路隧道的預(yù)制裝配率首次超過90%；我國第一個(gè)大斷面矩形盾構(gòu)工程已成功應(yīng)用于虹橋隧道。

2.6 地下空間行業(yè)交流

上海在上海市各行業(yè)主管部門、行業(yè)協(xié)會(huì)及有關(guān)機(jī)構(gòu)的大力支持下，每年都會(huì)舉行各種行業(yè)展覽會(huì)和學(xué)術(shù)研討會(huì)。從2013年起，先后七次主辦中國（上海）地下空間發(fā)展會(huì)議，為上海地下空間的發(fā)展提供了一個(gè)交流和合作的平臺(tái)。

3 當(dāng)前城市地下空間主要安全問題

3.1 施工中的地質(zhì)安全問題

在地下空間工程建設(shè)中，因施工造成的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害，造成了大量的工程隱患，例如：盾構(gòu)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擠壓擾動(dòng)，造成地面結(jié)構(gòu)、地面結(jié)構(gòu)的破裂、坍塌；深大基坑開挖過程中地應(yīng)力場的變化，地下水環(huán)境引起的土體滑動(dòng)；樁基沉井施工引起的地質(zhì)環(huán)境干擾引起的地基沉降和滑動(dòng)不穩(wěn)定；由于大量的地下水被抽走，導(dǎo)致地表塌陷。地面塌陷、隧道塌陷、構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)的變形是主要的外部形態(tài)。上海4號(hào)線2003年發(fā)生的塌方等，均是由于工程破壞或干擾地質(zhì)條件造成的。

我國的地質(zhì)環(huán)境非常復(fù)雜，各地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境也有很大的差別[4]。例如：烏魯木齊，長春，北京等城市地裂問題，上海市的軟土問題；廣州，武漢等地的喀斯特地區(qū)。開發(fā)和使用地下空間，如果不科學(xué)規(guī)劃，不安全避讓，不采取合理有效的控制措施，很容易發(fā)生塌方、涌水、構(gòu)筑物的變形破壞等。

3.2 工程結(jié)構(gòu)安全問題

地下空間設(shè)施在服役期間，其自身的內(nèi)部和外部環(huán)境都會(huì)發(fā)生改變，當(dāng)這種改變達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)對(duì)其安全造成威脅。

第一，地鐵、地下管線等地下設(shè)施由于自身的老化，產(chǎn)生了不同程度的損傷，如地鐵襯砌裂縫、混凝土破損、鋼筋銹蝕等；地下管線老化、破損、腐蝕等。建筑結(jié)構(gòu)的耐久性破壞使結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)降低，隨著時(shí)間的推移，建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)坍塌和塌方等安全問題。

第二，由于地質(zhì)環(huán)境的改變，導(dǎo)致了地下空間結(jié)構(gòu)的變形破壞，例如：由于不均勻的地表沉降和地鐵施工技術(shù)的不同，導(dǎo)致隧道管片出現(xiàn)破損、斷裂等現(xiàn)象，進(jìn)而造成涌水流砂，危害地鐵安全運(yùn)營；在活動(dòng)斷層、地裂縫發(fā)育的地區(qū)，會(huì)造成地下管線的起伏、脫節(jié)，使相鄰的土壤進(jìn)入管道形成脫空區(qū)，造成地表坍塌，或造成地下水污染。

第三，相鄰的地下空間的施工干擾會(huì)引起地面和地下結(jié)構(gòu)的變形。當(dāng)結(jié)構(gòu)的變形和受力超出容許范圍時(shí)，會(huì)造成結(jié)構(gòu)的破壞，甚至?xí)斐傻孛娼ㄖ奶偷叵聵?gòu)筑物的變形。

3.3 管理的安全問題

3.3.1 管理體制機(jī)制不完善

我國的城市地下空間是由人防辦、地鐵辦、市政局等多個(gè)單位聯(lián)合管理的“多軌制”[5]。以城市地下管線為例，涉及到排水、供電、通信等多方面的管理，由于目前的管理狀況，造成了建筑施工、運(yùn)營中的安全事故時(shí)有發(fā)生。在國內(nèi)普遍存在的“拉鏈?zhǔn)今R路”、“地下管線打架”、頂管施工對(duì)其它管線造成損壞等問題，都是地下空間缺乏協(xié)調(diào)和統(tǒng)一管理的典型案例。

3.3.2 安全監(jiān)管制度不健全

由于地下空間的安全監(jiān)管內(nèi)容、制度和措施不夠完善，而城市地下空間的管理者則更多的關(guān)注于經(jīng)濟(jì)效益，在安全管理、安全設(shè)施、安全培訓(xùn)等方面的投入都很低，加之地下空間本身就是一個(gè)封閉、隱蔽的地方，人們對(duì)外界的信息很少，很容易迷失方向。所以發(fā)生水災(zāi)、火災(zāi)等事故時(shí)，對(duì)人員的撤離、災(zāi)難的控制十分不利，無法及時(shí)地進(jìn)行防范和防范。

3.3.3 缺乏長效機(jī)制和基礎(chǔ)信息支撐

從整體上看，地下空間的開發(fā)和利用仍然是多管齊下，特別是在規(guī)劃和實(shí)施地下空間規(guī)劃、協(xié)調(diào)重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、協(xié)調(diào)地下空間連通、軌道站點(diǎn)區(qū)域一體化發(fā)展等問題上，缺少協(xié)調(diào)的有效途徑；目前，我國城市地下空間基礎(chǔ)資料的集成和應(yīng)用還不完善，對(duì)城市規(guī)劃、建設(shè)、管理等方面的支持力度不夠。

3.4 相關(guān)法律缺失

當(dāng)前，國家層面地下空間管理的法律及地方性層面法規(guī)系統(tǒng)性不強(qiáng)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是缺乏有效的監(jiān)管機(jī)制，沒有明確的責(zé)任分工，缺乏強(qiáng)有力的管理手段，不能及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)和解決問題；二是缺乏法律法規(guī)對(duì)地下空間安全使用的約束力，促使政府部門相關(guān)部門采取有效的措施，保證地下空間的安全可持續(xù)使用；三是缺乏嚴(yán)格的安全檢查制度，沒有明確的安全運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)、安全監(jiān)督制度等，不能有效地預(yù)防和消除地下空間使用中的安全風(fēng)險(xiǎn)。以上海為例，與地下空間相關(guān)的主要法律規(guī)范有《上海市城市地下空間建設(shè)用地審批和房地產(chǎn)登記規(guī)定》《上海市地面沉降防治管理?xiàng)l例》《上海市地下建設(shè)用地使用權(quán)出讓規(guī)定》《上海市地下空間規(guī)劃建設(shè)條例》《上海市地下空間安全使用管理辦法》，其中《上海市地下空間安全使用管理辦法》為上海市為了加強(qiáng)對(duì)本市地下空間的安全使用管理，專門制定修訂的管理辦法。雖然上海在此方面做出了前瞻性的嘗試和探索，但以上文件立法層級(jí)和系統(tǒng)性都不高，無法為地下空間安全使用提供有力的法律支撐。

4 地下空間安全管理對(duì)策與建議

4.1 完善技術(shù)體系

首先，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的隧道施工工藝進(jìn)行探討，并提出相應(yīng)的技術(shù)措施。其次，完善地下空間應(yīng)急處置系統(tǒng)，包括監(jiān)測、預(yù)警、處置措施和設(shè)備，提高公眾對(duì)地下空間的安全認(rèn)識(shí)和逃生常識(shí)。最后，加強(qiáng)地下空間的安保工作。水災(zāi)、火災(zāi)、爆炸、塌陷等是城市地下空間安全的重要隱患，應(yīng)按災(zāi)情類型合理設(shè)置避難空間、避難場所、逃生通道及導(dǎo)向標(biāo)識(shí)、噴淋設(shè)備、內(nèi)部消防通道等。

4.2 提高施工現(xiàn)場作業(yè)人員的安全素質(zhì)

4.2.1 加強(qiáng)對(duì)施工人員的安全教育

要定期對(duì)員工進(jìn)行相關(guān)的安全防范教育，使其了解噪聲、粉塵、振動(dòng)等可能引起的職業(yè)危險(xiǎn)和職業(yè)病的嚴(yán)重后果。

4.2.2 提高施工人員的安全技能

要定期對(duì)工人進(jìn)行安全技術(shù)培訓(xùn)，掌握必要的安全技術(shù)，以保證在遇到緊急情況時(shí)，能夠采取冷靜、果斷的處理措施，以有效地控制事故的發(fā)展，減少事故的蔓延，減少人員的生命和財(cái)產(chǎn)的損失。

4.2.3 確保特種作業(yè)人員持證上崗

特殊作業(yè)人員不具備相應(yīng)的職業(yè)資格，也是造成安全事故頻繁發(fā)生的一個(gè)主要原因。由于特殊工作人員沒有相應(yīng)的職業(yè)資格證書，對(duì)特殊工作的要求也不夠全面，所以在特殊工作中很容易出現(xiàn)安全事故。在特殊作業(yè)人員入職之前，必須要有相應(yīng)的證書，以減少發(fā)生事故的發(fā)生。同時(shí)，在進(jìn)入工作崗位之前，必須經(jīng)過專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)和評(píng)估，合格后才能從事危險(xiǎn)工作。比如，在工地上進(jìn)行爆破施工的工人，要經(jīng)過訓(xùn)練，并取得爆破資質(zhì)，然后才能從事爆破工作。

4.3 加強(qiáng)對(duì)材料的監(jiān)督

為了防止在地下工程中出現(xiàn)假冒偽劣的現(xiàn)象，必須對(duì)原材料的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，向具備相應(yīng)資格的供應(yīng)商采購，并選擇合格的合格供應(yīng)商。施工企業(yè)在投標(biāo)和采購時(shí)，首先要考慮的是正規(guī)的原材料供應(yīng)商，其次才是所需要的材料。在購買之后，也要進(jìn)行一次全面的品質(zhì)檢驗(yàn)。其次，在建筑材料的使用上，要嚴(yán)格遵守國家有關(guān)規(guī)定，并嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的施工。

4.4 完善相關(guān)國家及地方法規(guī)

完善地下空間管理的法律法規(guī)，可以采取若干措施。首先，加強(qiáng)對(duì)地下空間的整體規(guī)劃和管理，根據(jù)各城市發(fā)展的不同需求，將地下空間分成科學(xué)合理的管理區(qū)域；其次，加強(qiáng)對(duì)地下空間的使用權(quán)益登記和管理，以保障使用者的合法權(quán)益；再次，加強(qiáng)對(duì)地下空間的衛(wèi)生管理，通過建立有效的檢查機(jī)制，確保地下空間是一個(gè)安全健康的環(huán)境。

5 結(jié)語

近幾年，隨著城市化的快速發(fā)展，城市人口急劇增加，城市交通壓力越來越大。在這樣的壓力下，地鐵交通特別是地鐵交通，以綠色、安全、快速的交通運(yùn)輸形式迅速發(fā)展，已經(jīng)成為各大城市的主要交通工具，對(duì)城市的發(fā)展起著舉足輕重的作用。但是，由于地下工程建設(shè)項(xiàng)目繁多、水文地質(zhì)情況復(fù)雜、施工技術(shù)要求高，因此，在建設(shè)過程中，地下工程的安全管理工作還存在著許多問題，這將直接關(guān)系到國家和人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。因此，搞好隧道建設(shè)的安全管理，對(duì)保障城市建設(shè)的交通運(yùn)輸有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。