淺層地面坍塌成因及分析

熊建友

摘 要：近年來，深圳市淺層地面坍塌頻發，各個區域制定地面坍塌應急預案，在應急坍塌成因分析中，根據現場實地檢測，內業數據處理，資料收集等得出深圳市淺層地面坍塌頻發主要成因為人類活動因素引起，主要分為排水管道存在缺陷、給水管道存在缺陷、其他管線存在缺陷異常引起、道路路基土體松散或未夯實、地下有限空間開采、工程特殊工藝引發、工程質量問題等等，為后續地面坍塌隱患治理提供有效依據。

關鍵詞：地面坍塌；坍塌成因；致塌因子；淺層坍塌；成因分析

引言

隨著城市快速發展，地下有限空間不斷開采，引發的一系列地面坍塌安全隱患逐年遞增，隨之帶來不必要的損失也在逐年增加。在研究城市淺層地面坍塌安全隱患成因方面，越來顯得尤為重要，對淺層地面坍塌應急處置治理起到決定性的作用，對地下基礎建設管養、維護、運行有著關鍵性的作用，對人民生命財產安全提供有效保障。

1 淺層地面坍塌成因及主要表征特點

1.1地面坍塌成因

地面坍塌隱患成因的先決條件包含空洞、土體不密實、土體脫空等等。

地下空洞分為兩大類，人為空洞、天然洞穴。人為空洞，人類活動所形成的，包括人防工程、地鐵、隧道、涵洞和采礦形成的地下巷道系統。天然空洞，由自然地質作用形成，包括巖溶洞穴、土洞等等。

淺層地面坍塌隱患成因大部分都與水有關，因此隱患成因又可分為含水因素與非含水因素。含水因子，通過水的作用使得地下土體、土層形成空洞、不密實、脫空等不良地質現象。非含水因子，通過力的作用使得地下土體形成空洞、不密實、脫空等不良地質現象。

引發地面坍塌成因分為兩大類：一是自然因素，二是人類活動因素。

自然因素，是通過大自然的作用，形成地面坍塌；人類活動因素，是通過人類活動，如基礎建設、開采地下有限空間，造成的地面坍塌因子。

1.2城市地面坍塌表征特點

城市地面坍塌：地面剛性受到破壞，地面以下土體局部被掏空或地面已懸空，地面處于失穩狀態，這種現象可視為“淺層地面坍塌”。主要囊括“淺層地面沉降”、“淺層地裂縫”等現象，它具有隱蔽性、瞬時性、隨機性、復雜性、多面性、系統性。

地面坍塌剖面形態具有壇狀、井狀、漏斗狀、碟狀及不規則狀等，主要與塌層的性質有關，粘性土層塌陷多呈壇狀 或井狀，砂土層塌陷多具漏斗狀，松散土層塌陷常呈碟狀，基巖塌陷 剖面常呈不規則的梯狀。

城市地面坍塌在地面主要表現：地面裂縫、地面不均勻沉降、地下空洞、路面脫空、地面滲水（突泥）、建筑物變形、地下水位升降。

2 地面坍塌案例分析

2.1排水管道存在缺陷引起

2017年9月3日，接到群眾舉報，深圳市大鵬新區某道路路面發現地面坍塌，通過現場踏勘發現地面坍塌區域中心污水井室已下沉約0.6m，地面坍塌范圍大約為：長9.7米、寬3.8米、深度1.4米，地面坍塌走向是沿著污水管道方向，坍塌中心點離給水管道距離約1.7米。尚未造成人員傷亡情況。

坍塌成因：主要是由本次地面坍塌區域與排水管道破裂有關，連續降水為誘發因子。污水隨破裂處向管道下方長期性滲漏，造成污水管道周邊土層水土流失，不斷掏空周邊土體形成空洞，水土流失沿著排水管道方向流向檢查井Y2井室。由于近期強降水較多，使得水土流失加快，空洞完全發育，無法承載上方土層或建筑設施，污水管道檢查井W3受自身重力或外力影響向下坍塌。

2.2排水箱涵存在缺陷引起

2018年5月22日，接到群眾舉報，深圳市大鵬新區某道路附近地面發現坍塌隱患點，坍塌區域以碗狀形式存在，坍塌區域大約為：長10米、寬11米、深度5米，坍塌隱患范圍占據市政道路兩車道，道路部分中央綠化帶完全掉落至坍塌區域。

坍塌成因：地面坍塌隱患區域主要與排水箱涵存在缺陷有關。排水箱涵存在（滲漏、破裂、錯位等）缺陷導致箱涵周邊土體經長期性地表水搬運的作用而流失；大量水土流失，直接形成地下空洞，道路混泥土路面具有一定剛性，路面以下土體受重力、吸附力等力的作用向下發生坍塌，形成路面嚴重脫空現象，逐步發育成本次地面坍塌隱患點。

2.3給水管道存在缺陷引起

2018年4月13日，接到群眾舉報，深圳市大鵬新區某道路附近地面發現坍塌隱患點，坍塌隱患區域大約為：長3.8米、寬1.5米、深度1.18米，坍塌隱患范圍具有向建筑物方向發展，周邊管線較為復雜。

坍塌成因：地面坍塌區域與給水管道滲漏有關，污水管道系統缺陷存在連帶關系。給水管道出現滲漏，水流向下土體滲漏，帶走部分土體，造成水土流失，部分土體被掏空，污水管道未見出水口或滲漏造成水土流失。由隱患點長期性未得到根治，逐步發育成本次地面坍塌隱患點。

2.4其他管線存在缺陷異常引起

2019年2月13日，接到舉報，深圳市羅湖區某道路附近行人道發現坍塌隱患點，現場通過巡查，發現坍塌點路面已經脫空，隱患區域范圍約：長1.3m，寬0.75m，深0.8m，坍塌隱患范圍具有沿電力溝方向發展，占據市政道路旁整個人行道。

坍塌成因：地面坍塌隱患是由電力管溝頂板出現破裂引起，重力荷載為誘發因子。電力管溝頂板出現破裂，板塊剛性受到破壞，彎拉強度達到極限值，電力板塊無法承受地面重力荷載，向下發生陷落，隱患點周邊受重力荷載等作用，導致地面局部出現不均勻沉降。

2.5道路路基土未夯實引起

2018年8月13日，接到群眾舉報，深圳市大鵬新區某道路附近路面發現坍塌隱患點，現場通過巡查發現坍塌隱患區域路面出現不均勻沉降等現象，坍塌隱患區域約為：長4.5米、寬3.5米、深度0.25米。坍塌隱患區域周邊管線較為簡略，暫未發現人員傷亡等事件。

坍塌成因：本次地面坍塌區域與修建排水檢查井時周邊土體未夯實有關，重力荷載為誘發因素。排水管道頂管工作井周邊土體未夯實，土體空隙較大，土體存在松散等現象，因長期未對其治理，經地面重力荷載等誘發因素導致地下原未夯實區域土體出現整體下沉等，逐漸形成本次坍塌隱患點。

2.6地下有限空間開采引起

2017年10月6日，深圳市福田區某隧道礦山法開挖點上方地面發現坍塌點，現場可發現地面面層出現明顯破裂下沉，地面以上建筑物隨之下沉。現場通過踏勘發現地面坍塌點位于施工圍擋區域內，地面坍塌成漏斗狀，走向與隧道開挖方向平行。坍塌區域范圍大約為：長10米、寬6米、下沉5米。

坍塌成因：本次地面坍塌區域與隧道掘進時對土體擾動有關。地下隧道掘進時對該區域進行爆破工作時未對周邊土體進行地質勘察，導致在施工過程中，前方遇到空洞等不良地質體，而上方地面經重力荷載等因素導致地下原空洞區域土體出現整體下沉，形成本次地面坍塌點。

2.7工程特殊工藝引發

2018年10月30日，接到群眾舉報，大鵬新區某市政道路附近地面發現坍塌隱患點，現場通過巡查，發現坍塌隱患區域已致塌，其周邊存在不均勻沉降等現象。地面坍塌隱患區域范圍約：長6.2m，寬4m，深1.61m，坍塌區域以碗狀形式存在，占據整個市政道路一半位置。

坍塌成因：本次地面坍塌隱患區域與排水管道頂管施工有關。因排水管道頂管施工過程中未支護或支護不及時等其他因素導致對土體、周邊管線等的擾動較大，頂管周邊土體受擾動影響形成空洞等不良地質現象，經土體自身重力或重力荷載等作用，土體向下發生位移，路面形成地面坍塌等現象。

2.8工程質量問題

2018年8月14日，接到群眾舉報，深圳市大鵬新區某商鋪附近地面發現坍塌隱患點，現場通過巡查發現坍塌隱患區域地面出現不均勻沉降等現象，地面塌陷隱患范圍長為3.2米，寬2.4米，塌陷最深處深0.5米。坍塌隱患范圍位于狹窄人行通道，周邊管線較為簡略。

坍塌成因：地面坍塌區域與建設檢查井時未鋪設墊層有關，暴雨天氣為誘發因素。地面塌陷隱患處可見地下為松散沙土，為施工不當導致，排水管道直排，造成排水檢查井下方周邊土體隨排水向下流失，形成水土流失等不良地質現象，受連綿暴雨天氣的影響，加重該不良地質體的發育，地面不均勻沉降愈顯嚴重，從而逐步發育成本次地面坍塌隱患點。

3 淺層地面坍塌影響

我國許多城市都發生很多地面坍塌隱患，而且逐年遞增，阻礙了城市經濟高速發展，對城市的生產建設與人民生活造成了很大的損失。淺層地面坍塌對人民生活影響有以下幾點：對地面建筑物造成破壞，對地下管線造成破壞，對道路、橋梁造成損壞，影響交通正常運行，對生產工程造成破壞，對人民生命財產帶來很大威脅，對城市經濟發展產生阻礙，甚至停滯。

4 地面坍塌隱患的防治

在調查區域地質、水文地質背景前提下，查明地下不良地質體的分布情況、塌陷成因、影響因素和坍塌效應，為清除或消減坍塌發生發展主導因素，進一步采取工程措施（如設置 完善的排水系統、地表水導流），并對存在隱患區域進行等級評估與結論論證。

5 結論

城市淺層地面坍塌發災其主要原因在于人類頻繁活動引起，主要表現在開采地下有限空間，使得大部分地區土體局部存在程度不等的地面坍塌安全隱患。在研究淺層地面坍塌成因過程中，為后續防治提供重要依據。