早期地道式人防工程安全風(fēng)險(xiǎn)及綜合處置技術(shù)措施分析

李華強(qiáng)，蔡敏

（1.安徽省人民防空工程質(zhì)量監(jiān)督總站，安徽 合肥 230051；2.安徽省城建設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230051）

0 引言

隨著城市建設(shè)快速發(fā)展和城市化水平的不斷提高，城市地下空間資源對(duì)城市建設(shè)的支撐作用越來(lái)越凸顯，向地下要土地、要空間已成為城市發(fā)展的必然，安全、優(yōu)質(zhì)、高效地開(kāi)發(fā)城市地下空間已經(jīng)成為現(xiàn)代城市更新建設(shè)的重要內(nèi)容[1]。早期人防工程是指我國(guó)上世紀(jì)80 年代前建設(shè)的地下防護(hù)建筑，因受當(dāng)時(shí)國(guó)際安全形勢(shì)和國(guó)家安全環(huán)境的影響，我國(guó)在城市等重點(diǎn)防護(hù)地區(qū)建設(shè)了大量如圖1 所示的早期人防工程，通過(guò)廣泛的地下防護(hù)建筑建設(shè)來(lái)提高城市的戰(zhàn)時(shí)綜合防護(hù)能力，以最大程度保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，減輕或消除空襲所造成的毀傷。早期人防工程主要包括地道式、坑道式和掘開(kāi)式（單建式、附建式）人防工程，其中，早期地道式人防工程為當(dāng)時(shí)城市防空襲斗爭(zhēng)的主要建設(shè)內(nèi)容。早期地道式人防工程多位于老城區(qū)（原中心城區(qū)），建成歷史悠久，長(zhǎng)期經(jīng)受周邊復(fù)雜環(huán)境尤其是地下水的影響，安全隱患突出，隨著時(shí)間的推移以及建筑環(huán)境、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)的變化，這些工程的質(zhì)量和安全問(wèn)題逐步顯現(xiàn)，有的嚴(yán)重滲漏常年積水，有的工程基礎(chǔ)下沉、結(jié)構(gòu)斷裂變形，從而危及地面建筑和道路交通安全，對(duì)城市的正常運(yùn)行、更新建設(shè)和地下空間開(kāi)發(fā)帶來(lái)諸多問(wèn)題，亟待對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)排查分析和安全隱患綜合治理[2-3]。本文將重點(diǎn)分析早期地道式人防工程的安全風(fēng)險(xiǎn)并提出綜合處置技術(shù)措施，為消除工程本體及其對(duì)周邊環(huán)境的安全隱患提供重要的技術(shù)支撐。

圖1 某早期地道式人防工程現(xiàn)狀

1 早期地道式人防工程概況

上世紀(jì)六七十年代，面對(duì)周邊復(fù)雜的外部安全環(huán)境，國(guó)家從戰(zhàn)略高度和全局角度全面加強(qiáng)全民性國(guó)防工程體系建設(shè)，人防工程作為城市防空襲斗爭(zhēng)準(zhǔn)備的物質(zhì)基礎(chǔ)和重要保障，其建設(shè)被提升到了重要位置，先后提出了“長(zhǎng)期準(zhǔn)備、重點(diǎn)建設(shè)”的人民防空方針和“深挖洞、廣積糧、不稱霸”的號(hào)召，掀起了城市地下人防工程的建設(shè)熱潮。人防工程建設(shè)順應(yīng)城市防空襲斗爭(zhēng)的需要，為國(guó)家的安全和人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全提供了重要支撐。受當(dāng)時(shí)的戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)、城市特點(diǎn)、地質(zhì)環(huán)境特征、經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件等因素的影響，早期地道式人防工程主要呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：一是為便于人員和物資掩蔽，多分布于城市中心區(qū)和人口密集區(qū)，地面環(huán)境復(fù)雜；二是缺少科學(xué)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，存在無(wú)序建設(shè)的問(wèn)題；三是缺少完整的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)支持，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一；四是施工工藝和技術(shù)措施相對(duì)落后，工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量和外環(huán)境質(zhì)量存在缺陷；五是空間布局不合理和綜合防護(hù)能力不足，防護(hù)能力有限；六是主體結(jié)構(gòu)的周邊環(huán)境復(fù)雜，安全隱患存量大等。如圖2 所示，當(dāng)前早期地道式人防工程絕大部分都處于棄用閑置狀態(tài)或臨時(shí)封堵?tīng)顟B(tài)，存在較為嚴(yán)重的滲漏水、長(zhǎng)期泡水、結(jié)構(gòu)裂縫、結(jié)構(gòu)露筋等安全隱患，日常維護(hù)管理不到位或難以維護(hù)，很多早期地道式人防工程的位置不明、內(nèi)部情況未知。隨著幾十年長(zhǎng)期的自然環(huán)境侵蝕影響、地上環(huán)境改變影響以及城市多頻次的更新建設(shè)，早期地道式人防工程的主體周邊環(huán)境和地上環(huán)境都發(fā)生了很大的變化。早期人防工程在運(yùn)行過(guò)程中，由于受自然和人為因素的長(zhǎng)期作用，各部位結(jié)構(gòu)都逐漸出現(xiàn)老化或局部破損等病害，其安全性下降，使用功能受到影響。同時(shí)，絕大多數(shù)早期人防工程又普遍缺乏必要的維修養(yǎng)護(hù)和加固改造，因?yàn)楣こ潭嗌盥竦叵拢噪y以發(fā)現(xiàn)安全隱患，無(wú)法有效進(jìn)行維修保養(yǎng)，常突發(fā)安全事故，對(duì)地面交通、地下管線和相鄰建筑等造成嚴(yán)重威脅。因此，早期人防工程安全問(wèn)題突出。

圖2 早期地道式人防工程安全隱患

2 早期地道式人防工程的建設(shè)特點(diǎn)分析

我國(guó)早期地道式人防工程因缺少專業(yè)的設(shè)計(jì)與施工，呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量不高、結(jié)構(gòu)外環(huán)境處理不到位、對(duì)地面環(huán)境影響考慮不足、使用環(huán)境條件差、長(zhǎng)期地下水侵蝕嚴(yán)重等問(wèn)題，對(duì)該類工程的整體強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性帶來(lái)不利影響，其建設(shè)的主要特點(diǎn)有以下五點(diǎn)。

①主要為人工暗挖掘進(jìn)施工、多點(diǎn)開(kāi)花、點(diǎn)狀分散、零星施工、分期分批，缺少專業(yè)技術(shù)裝備和專業(yè)施工，大多為組織周邊居民或企業(yè)內(nèi)部工人利用業(yè)余時(shí)間邊生產(chǎn)邊施工建設(shè)而成。

②結(jié)構(gòu)類型多為磚或塊石襯砌結(jié)構(gòu)，或者是底板墻板磚石襯砌加預(yù)制混凝土拱頂結(jié)構(gòu)，一些位于城市主干道下方的工程結(jié)構(gòu)類型為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；地道工程襯砌被覆多為低強(qiáng)度預(yù)制混凝土、磚石砌體等材料，整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度不高，整體剛度和穩(wěn)定性受到限制，結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命都受到一定程度影響。

③受技術(shù)手段限制，暗挖掘進(jìn)時(shí)主體結(jié)構(gòu)襯砌被覆后的回填手段有限、回填不到位，外圍周邊土體密實(shí)度低，多存在空隙、空腔或孔洞。同時(shí)，受長(zhǎng)期土體水環(huán)境變化及水土流失影響，土體難以與主體結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合融為一體，不能有效形成主體結(jié)構(gòu)與外環(huán)境密切協(xié)同的共同作用體系。

④一些工事上方建（構(gòu)）筑物、道路和地下管線等環(huán)境復(fù)雜，受雨水、城市生活用水、相應(yīng)部位環(huán)境改造等影響，工程周邊自然防護(hù)層和主體結(jié)構(gòu)受侵蝕嚴(yán)重，周邊環(huán)境的不利影響十分突出。

⑤一些工事缺乏原始檔案資料，難以查找工程所處具體位置，工程情況不明，無(wú)法有效進(jìn)行日常檢查和維護(hù)，導(dǎo)致長(zhǎng)期年久失修。并且受工程結(jié)構(gòu)老化、地下水侵蝕和內(nèi)部大量積水影響，結(jié)構(gòu)承載力嚴(yán)重下降，周邊自然防護(hù)層不穩(wěn)定，極易造成主體結(jié)構(gòu)上部土體開(kāi)裂、沉陷、塌方、工事結(jié)構(gòu)毀壞，并危及工程本體及周邊市政管線和地面建構(gòu)筑物安全。

3 早期地道式人防工程安全風(fēng)險(xiǎn)分析

我國(guó)早期地道式人防工程經(jīng)過(guò)幾十年的使用，結(jié)構(gòu)病害多發(fā)，安全事故頻發(fā)。因工程多深埋地下，日常難以發(fā)現(xiàn)安全隱患，無(wú)法有效進(jìn)行常態(tài)化維護(hù)和修繕改造，導(dǎo)致因地道式人防工程引起的地表塌陷等安全事故頻發(fā)，對(duì)地面的交通、地下管線和建（構(gòu)）筑安全造成嚴(yán)重威脅。早期地道式人防工程的安全風(fēng)險(xiǎn)主要表現(xiàn)在以下六個(gè)方面。

①大部分早期地道式人防工程已接近、達(dá)到或超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限，加之建設(shè)水平不高、材料質(zhì)量和施工質(zhì)量欠缺等，工程體系存在嚴(yán)重安全隱患。

②早期地道式人防工程的主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重堿化、風(fēng)化、開(kāi)裂、變形、滲水、底板拱起、局部塌陷等結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題，已嚴(yán)重削弱了結(jié)構(gòu)承載力，難以滿足正常安全使用要求。

③地面生活用水、雨水等為工程提供了豐富的地下水源環(huán)境，長(zhǎng)期的地下水侵蝕作用，導(dǎo)致早期工事滲漏嚴(yán)重，部分已長(zhǎng)期處于泡水狀態(tài)，對(duì)工程結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

④因早期工事與自然防護(hù)層受地下水沖刷影響導(dǎo)致剝離，存在空隙、空腔、孔洞等，在長(zhǎng)期的地下水作用下，地道工程周邊水土流失嚴(yán)重，主體結(jié)構(gòu)與自然防護(hù)層已不能有效共同作用，形成了“各自為戰(zhàn)”的局面，削弱了早期工事和整體環(huán)境的協(xié)調(diào)安全。

⑤早期工事自身安全問(wèn)題對(duì)工程上部地下管線、地面道路、地面建（構(gòu)）筑物等的安全造成嚴(yán)重影響，對(duì)上部的人員安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅，一些城市已發(fā)生多起嚴(yán)重安全事故。

⑥早期地道式人防工程的諸多安全問(wèn)題已嚴(yán)重制約了城市的建設(shè)和發(fā)展。

4 早期地道式人防工程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判

為了對(duì)早期地道人防工程進(jìn)行系統(tǒng)科學(xué)的分析評(píng)估、發(fā)現(xiàn)存在的安全問(wèn)題并評(píng)判其對(duì)工程本體和周邊環(huán)境的危害程度，為早期地道人防工程安全問(wèn)題綜合治理提供依據(jù)。該類工程的安全隱患排查及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判應(yīng)主要從以下三個(gè)方面著手。

①工程環(huán)境安全調(diào)查和風(fēng)險(xiǎn)分析。對(duì)工程使用條件和環(huán)境開(kāi)展調(diào)查，了解并掌握環(huán)境對(duì)主體結(jié)構(gòu)的作用、工程使用環(huán)境情況、周邊市政管網(wǎng)情況、周邊道路情況、周邊建（構(gòu)）筑物情況以及臨近范圍人口分布情況等，分析評(píng)判早期地道式人防工程安全隱患風(fēng)險(xiǎn)以及危害程度及后果。重點(diǎn)排查工程位置、工程口部及主體與地表建（構(gòu)）筑物、管線等的位置關(guān)系，以及周邊建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)形式及埋深、周邊建（構(gòu)）筑物的變形情況、周邊管線的材質(zhì)及埋深、周邊道路的使用功能及荷載情況等。

②主體結(jié)構(gòu)安全調(diào)查檢測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)分析。主要對(duì)結(jié)構(gòu)使用年限、結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性、被覆結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)構(gòu)件鋼筋配置與銹蝕、結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形缺陷損傷和腐蝕、結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全性、內(nèi)部積水及滲漏水、外圍的空洞及水土流失情況、地質(zhì)條件及地下水變化情況等進(jìn)行調(diào)查，掌握主體結(jié)構(gòu)的整體安全狀況及存在的風(fēng)險(xiǎn)隱患。

③安全風(fēng)險(xiǎn)綜合分析與評(píng)判。依據(jù)工程環(huán)境安全調(diào)查情況、主體結(jié)構(gòu)安全調(diào)查與檢測(cè)情況綜合研究，分析早期地道人防工程安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，為工程處置提供決策依據(jù)。通過(guò)分析評(píng)判，可以將地道工程分為維持現(xiàn)狀類、修繕改造類、退出利用類、退出報(bào)廢類，分別代表了被分析工程的安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，針對(duì)工程安全狀況及其危害程度，制定經(jīng)濟(jì)可行、技術(shù)可靠、方法科學(xué)的針對(duì)性綜合整治措施，為從根本解決早期地道人防工程的安全問(wèn)題打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

5 早期地道式人防工程安全隱患綜合處置技術(shù)措施

對(duì)于安全隱患突出的早期地道式人防工程，安全問(wèn)題比較復(fù)雜，處置辦法不能單一，應(yīng)從多角度對(duì)工程情況、環(huán)境情況、經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件、安全風(fēng)險(xiǎn)危害程度、歷史保護(hù)和環(huán)境保護(hù)等方面進(jìn)行綜合考慮，制定多重技術(shù)手段并用的安全問(wèn)題綜合整治措施，以確保工程自身安全和環(huán)境安全[4-5]。

5.1 主體結(jié)構(gòu)加固處置

對(duì)早期地道人防工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固時(shí)，應(yīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)類型、工程現(xiàn)狀、周邊環(huán)境、地質(zhì)情況等進(jìn)行綜合評(píng)估，進(jìn)行可靠的針對(duì)性設(shè)計(jì)，合理選擇加固方法。常用加固方法包括錨噴技術(shù)、內(nèi)襯砌技術(shù)、注漿技術(shù)，以及壓力灌漿補(bǔ)強(qiáng)加固法、鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固法、鋼筋混凝土面層加固法、高延性混凝土面層加固法、粘貼纖維復(fù)合材加固法、鋼絲繩網(wǎng)-聚合物改性水泥砂漿面層加固法、砌體裂縫修補(bǔ)法、掛網(wǎng)噴射混凝土加固法等，對(duì)主體結(jié)構(gòu)存在的安全問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性的技術(shù)處理，消除結(jié)構(gòu)安全隱患，確保主體結(jié)構(gòu)安全。

5.2 拆除或充填處置

對(duì)于存在自身結(jié)構(gòu)安全隱患突出、周邊環(huán)境復(fù)雜、安全危害嚴(yán)重、社會(huì)經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)重大等問(wèn)題的早期地道人防工程，為徹底解決上述安全問(wèn)題，應(yīng)采取拆除或充填措施進(jìn)行報(bào)廢處置。拆除施工前，應(yīng)排查受影響的管線、建構(gòu)筑物、設(shè)備設(shè)施等，必要時(shí)進(jìn)行改遷或拆除，科學(xué)制定設(shè)計(jì)與施工方案，確保拆除過(guò)程安全。充填處置措施主要包括水撼砂充填法、輕骨料混凝土充填法、預(yù)拌流態(tài)固化土充填法、EPS 顆?；旌陷p質(zhì)材料充填法等，充分填實(shí)地道空腔，確保上部自然防護(hù)層、上部地下管線和上部建構(gòu)物的安全。

5.3 封堵處置

封堵處置主要包括臨時(shí)封堵和報(bào)廢封堵。對(duì)于長(zhǎng)期不使用且對(duì)周邊環(huán)境無(wú)明顯安全隱患的早期地道人防工程，可以采取臨時(shí)性封堵技術(shù)，以解決其日常的維護(hù)管理和安全風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。封堵處置前，應(yīng)對(duì)不滿足結(jié)構(gòu)安全的構(gòu)件和耐久性受到損傷的構(gòu)件進(jìn)行加固，不得任意拆除既有工程的承重結(jié)構(gòu)。報(bào)廢封堵應(yīng)結(jié)合工程的結(jié)構(gòu)類型及現(xiàn)狀、地質(zhì)條件、水文條件及周邊環(huán)境，采用砌筑法或堆沙袋法等，應(yīng)根據(jù)砌筑體在建筑物中的位置、作用和受力狀態(tài)確定其強(qiáng)度、厚度、材料及構(gòu)造做法。

6 結(jié)論

本文介紹了早期地道式人防工程的主要特點(diǎn)，分析了早期地道式人防工程存在的安全風(fēng)險(xiǎn)以及安全風(fēng)險(xiǎn)綜合分析與評(píng)判的方法，提出了綜合處置技術(shù)措施，為消除工程本體及其對(duì)周邊環(huán)境的安全隱患提供了重要的技術(shù)支撐，主要結(jié)論有以下三點(diǎn)。

①早期地道式人防工程存在的安全風(fēng)險(xiǎn)包括工程體系存在嚴(yán)重安全隱患、結(jié)構(gòu)承載力不滿足正常安全使用要求、滲漏嚴(yán)重或長(zhǎng)期處于泡水狀態(tài)、主體結(jié)構(gòu)周邊水土流失嚴(yán)重、對(duì)周邊環(huán)境的安全產(chǎn)生威脅等。

②依據(jù)工程環(huán)境安全調(diào)查情況、主體結(jié)構(gòu)安全調(diào)查與檢測(cè)情況綜合分析安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，早期地道式人防工程可劃分為維持現(xiàn)狀類、修繕改造類、退出利用類、退出報(bào)廢類四個(gè)類別。

③針對(duì)早期地道式人防工程的工程本體和周邊環(huán)境存在的差異化安全風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)，可采取結(jié)構(gòu)加固、拆除或充填、封堵等綜合處置技術(shù)措施。