城市道路塌陷的成因及隱患探查

雷六斤

(溫州市經緯地理信息服務有限公司，浙江溫州325000)

一、引 言

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

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)的一種地質現象，其成因:一般有自然現象導致的塌陷和人為生產導致的塌陷。塌陷發生的規模有區域大范圍的，也有局部小范圍的。區域大范圍的塌陷形成一般需要較長的時間，其塌陷的位置、塌陷的規模主要依附特定的地質條件，一旦發生波及的范圍大、深度深、破壞力強，導致大范圍的房屋倒塌、人畜失亡，造成的經濟損失不可估量。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域大面積塌陷波及的，也有城市道路上局部特有，相對區域大范圍的塌陷，城市道路中的塌陷在規模上相對要小、塌陷深度相對較淺、發生的頻率相對要高，道路塌陷的發生會導致交通癱瘓、管線斷裂、甚至車毀人亡，直接威脅著人們的生命、財產安全。

三、道路塌陷的成因分析

塌陷的發生一般需具備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;致塌力的產生既有外力的作用如蓋層上空的重壓，也有蓋層自身產生的作用力，如蓋層的重力等。綜合國內近幾年對道路塌陷調查公布的結果進行分析，城市道路塌陷的形成原因一般有以下幾種。

1.自然地質條件引起的塌陷

在巖溶地貌地發達的城市中，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生溶蝕現象，使土層松軟產生空洞。當地下水位升降時，松軟土層的間隙或空洞內的壓強產生變化，土層或空洞上方產生隆起、塌陷。在地表水系發達地區地表水的垂直滲流也會使土體結構破壞，土顆粒隨滲流運移，產生塌陷。在地質構造活動帶，巖層的運動產生斷裂、塌陷等。

2.生產、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壓縮形成空洞，另一方面地下水水位的下降會對土體產生潛蝕、搬運作用，形成空洞。在沿海地區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。人們在生產生活中對污水的肆意排放使得地面、地下水質污染，污染水質同樣對地層起到破壞作用，形成地面沉降、塌陷。

3.城市建設施工引起的塌陷

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定結構，形成產生空洞、蓋層的條件，或施工開挖直接產生空洞、蓋層形成塌陷隱患，或提供致塌力觸發道路中已有的塌陷隱患，導致道路塌陷。道路工程本身施工時的質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量問題導致管線損壞、管線滲漏，或管線材質老化進而破損、斷裂產生滲漏，或者道路負載長期超負荷重壓損壞地下管線，發生破裂、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，工業管道中常年流經的酸性液體對管道底部逐漸腐蝕，進而產生滲漏、對管道周邊土體產生腐蝕。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、財產安全的威脅，主要是對塌陷隱患進行探查，及早發現塌陷隱患區域，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生塌陷隱患的因素進行監測，如對地下管道健康進行探查、對地下水水位進行監測、加強在道路地下空間工程施工及周邊區域地下工程施工、建筑基礎工程施工時對道路進行沉降觀測等，對這些因素進行監測，發現異常及時預報、預警。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內窺檢測系統(簡稱CCTV)、管道測繪聲納系統、聲波漏水探測系統等設備進行探查?，F階段，地下管道健康狀況調查中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部進行全程攝像檢測，并實時將影像傳輸到地面，由專業技術人員對影像資料進行判讀，確定管道內是否存在銹層、結垢、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部防腐質量、腐蝕狀況及涌水管道、涌水點的準確位置，為科學全面地了解管道的現狀，對排水管道運行質量及功能進行評價，管道的定點修復、修補施工監測、修補后復測等提供經濟、有效的檢測方法。

已形成的塌陷隱患一般于實地表現為空洞的存在，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，為有關部門治理這些塌陷隱患提供科學、準確的依據。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射天線向地下發射高頻電磁波，通過接收天線接收反射回地面的電磁波，電磁波在地下介質中傳播時遇到存在電性差異的界面時發生反射，根據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(空洞等)的空間位置、結構、形態和埋深等。相當多的實際工作證明，探地雷達在道路塌陷隱患探查起到了舉足輕重的作用，為探查成果的科學性、準確性提供了保證。目前，其環境條件適應能力還略顯不足，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，隨著技術的不斷發展，探地雷達制造工藝、數據的處理手斷等都會得更大的改善，探地雷達在塌陷隱患調中將會得到進一步的發展。

五、結 語

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

［1］曾昭發.探地雷達方法原理及應用［M］.北京:科學出版社，2006.

［2］鞠建華.中國地面塌陷災害與防治［J］.中國地質，1996(9):15-21.

［3］張峰.工程物探在地質災害勘查中的應用［J］.四川建材，2006(3):208-211.

［4］杜俊.道路塌陷探查與處治方法研究［J］.西部探礦工程，2011(5):211-215.

［5］楊漢元.CCTV管道內窺技術在城市排水管道檢測中的應用［J］.城建檔案，2008(5):43-45.

［6］岳崇旺.利用探地雷達探測地下空洞［J］.世界地質，2007(1):114-117.