城市地下陷阱的危机

2012年8月14日,哈尔滨。一名刚出生14个月的婴儿,一位年逾六旬的老人,从南岗区辽阳街10米的深坑里,神奇地捡回自家性命。他们经历的是一次突发的路面塌陷事件,事故形成约10平方米的深坑,坠落的4名路人中,有两人不幸罹难。

同日,在大连星海人家丁字路口,微博网友“丢丢”发现前边“走在路上的一个行人突然就不见了”。前方突然塌陷的路面之下,热力管道的热气正在涌出。跌入坑洞的男子被迅速救出,后经医院诊治,全身烫伤面积达65%。

时间再推至2012年4月,北京。愚人节当天,一位27岁的女子步行至西城区车公庄大街,脚下突现一个大坑,一平米左右却溢满热水,坠入后的女子终因伤势过重不治身亡。

与这些令人瞩目的事故相比,更多塌陷并未招致人员伤亡,在悄无声息地发生。以北京市为例,来自北京市市政路桥管理养护集团的数据显示,自7月21日遭遇61年来最大暴雨后的20多天内,仅在北京主城区,共计发生99处路面塌陷。塌陷处面积大的达30平方米,深的达到3米,不乏路人在上述塌陷事件中坠坑。

同样的情景在其他地方也在上演。在网络上稍加搜索即可发现,这类路面塌陷的新闻在全国各地屡见不鲜。外表光鲜亮丽的现代城市,为何会给游走当中的人们埋下一个个危险的大坑?

埋在地下的管道杀手

管道破裂一直是最危险的地下杀手,在北京“4·1”女子坠热水坑事故中,据西城区官方调查组通报,事故原因为:热力管道腐蚀破裂,裂缝漏水,引发路面塌陷。事后有担责方直言,发生热水泄漏的支线管道“权属不明晰,管理就混乱,日常维护更存在问题。”

而在“7·5”长沙湘江路塌陷事故中,据当地媒体报道,专家的初步分析是,事故系历史排污管涵年久破损,流水长期冲刷导致土层流失引发坍塌。

路面塌陷事故频现,地下管道难辞其咎。近年来,随着城市人口的剧增,市政工程建设规模逐渐扩张,各地都能看到兴建或改造管道的踪迹。地面之下,不仅是电、气、通信、石油等管线,仅是排水管道,排污管道,自来水管道、热力线管道,就已经交叉纵横。“地底下到底有多少地下管线,怎么分布,什么状况,恐怕这是一笔糊涂账。”中国城市规划协会地下管线专业委员会秘书长洪立波曾直言,至今没有一个城市能够全面准确掌握地下管线的基本情况。地下管线分属不同的权属单位,市政、水务、电力、建设等职能部门之间缺乏衔接,施工过程中管线“打架”几乎不可避免。管理混乱,地下管线连维护也成了问题。

城市的路面塌陷事故,多数需借助水、土的合力。流动的水体往往是导致地下土层被掏空的罪魁祸首,一旦出现管道断裂,短时间内的大量漏水就能迅速造成塌陷,而管道漏水、管道堵塞或不畅导致的小流量渗漏,经日积月累,就可能导致周边水土流失增多,最终也能冲垮土层形成塌陷大坑。

地下的管线什么时候开始变得如此疲惫?一方面,国内城市的地下管网以前多用钢管作为管材,本身易锈蚀,长期使用后容易老化、损坏。另一方面,施工管理不当极易造成管线损坏。由于给排水管道的施工基本上都是预制管道每节拼装而成,位置处理不当,封堵不严密都会留下后患,一旦地基发生不均匀沉降,就会使地下管道受损。管道的陈年弊病加上新的管道改造手术过失,促使路面塌陷的现象在近年集中涌现。

“施工造孽,管道断裂。”一市政工程设计院人士如此形容“地上地下”的乱象。在建设施工过程中,挖坏管道致其泄漏的事屡见不鲜。而城市道路改造,其他管线施工,也容易引起管道地基泥土的松动,如若施工泥土回填不够严实,土层不均匀沉降同样易使管道断裂。还有的管线受损则是因为,一些道路扩建、拓宽后,原位于人行道下的管道“移”到了道路中间,次干道下的管道“移”至主干道下,道路等级提高,路下的管线未改造,在重型荷载下可能破坏管线设施。这也是道路塌陷事故主要发生在车行道位置,少部分发生在人行道的重要原因。

排水管道最重要的问题就是管理维护的工作。管道缺乏良好的维护工作是国内城市的普遍现象,新铺设的管道在5年内就会彻底失去功能。德国对污水管要求的使用年限是30~50年,但是因为其管理维护较好,德国现在至少有1/3的管道超年限正常运行。维护工作是很庞杂的系统工程,主要分检测、清洗、修复翻新及更新四块主要工程内容,所涉及工艺五花八门。内地的管道维护工作在部分经济发达的大城市也才刚刚开始,一些中小城市连管网分布情况都不清楚,具体的管道的材料比例、管龄分布等统计问题,就更没人知道。

工程施工是塌陷主因

一个广泛的误解是,城市路面塌陷与地面沉降有直接关系。实际上,地面沉降主要由地下水超采引发,是一个缓慢、区域性的过程,并不呈点状出现。中国地质科学院水文地质环境地质研究所研究员孙继朝接受媒体采访时也曾确认这一点。

从全国范围来看,发生在城市和乡村的各类塌陷事件,往往是各自事出有因。一个共识是,地面塌陷灾害孕灾环境复杂、致灾因子多样。复杂的自然地理环境,多雨的气候背景,脆弱的地下土层,剧烈的人类活动,都是地面塌陷地质灾害的孕灾环境。若要分析造成塌陷的直接因素,这个名单足以列上一长串:爆破活动、水库蓄水、车辆过载、地表渗水、人工开挖桩基、地铁等地下工程的掘进、过量抽取地下水……

根据各类塌陷事件的成因,有研究者将塌陷大致分为自然或人为因素影响下的岩溶塌陷、采矿导致的采空塌陷、人类活动导致的工程塌陷。

在国土资源部2000年开展的“全国地质灾害风险区划”项目中,针对地面塌陷曾布置有研究专题。2003年,这其中部分成果发表在《地球学报》。在对以岩溶塌陷和采空塌陷为代表的中国地面塌陷灾害危险性进行评估后,结果表明,地面塌陷极高危险区主要分布在中国的广西、贵州、云南,多数地面塌陷都分布在人类活动强、人口密度大的地区。

据调查,全国有23个省(市、自治区)的300多个市县共发生过岩溶塌陷1400例以上,塌陷坑总数超过4万个。采空塌陷则尤以煤矿区突出,华北、华东地区的煤矿区采空塌陷,每年平均为10.5万亩,相当于150个天安门广场的面积。在早年间的这类塌陷新闻报道中,不乏目击者目睹厂房、人员瞬间消失的描述。

地质环境虽是地面塌陷发生的载体,人类工程活动却依旧是地面塌陷的主要诱发因素。在各类文献中被反复引用的一个数据是,即使是在岩溶塌陷中,人类活动诱发的比率也高达70%,不仅仅是天然的溶洞和土洞,废弃的旧沟、防空洞,都可以造成岩溶塌陷。如今随着城市化进程的加快,大量地表、地下基础工程建设提上日程,除了地下管道泄漏导致的塌陷,其他工程直接诱发或间接导致的地面塌陷也开始增多。

2008年的杭州地铁施工工地大面积地面塌陷事故就是一个这样的典型。事故中,长约100米、宽约50米的施工区域塌陷,路基下陷达6米,21人丧生。事后,由国家安监总局、住建部成立的事故调查小组调查显示,施工单位违规施工、冒险作业、基坑严重超挖;支撑体系存在严重缺陷且钢管支撑架设不及时;垫层未及时浇筑是塌陷的直接原因。

不少工程地面塌陷发生于地铁、隧道沿线等,有学者对南京市2003年到2007年的路面塌陷情况统计,南京地铁1、2号线施工期间,共发生8次地面塌陷,造成经济损失2000万元以上。

在2007年发表的学术论文中,时任北京市地质矿产勘查开发局副局长的马延明分析认为,北京市工程、坑槽塌陷自2004年以来出现增长高峰,与地铁工程建设的高峰密切相关,分析诱发因素,一是地下供、排水管线破裂突水,二是地下工程施工挖土。

极端天气催生更多危险

据北京市市政工程设计总院研究人员统计,北京市2007年发生发生道路塌陷事件54起,2008年发生94起,2009年发生129起,塌陷事件呈逐年递增趋势。而《凤凰周刊》统计发现,自今年7月至今不到两个月的时间内,有公开报道的北京市城区路面塌陷次数已经超过2009年全年。类似的地面塌陷发生率逐年上升,成为北京、南京、广州等城市主要地质灾害的结论,在多篇学者公开发表的文献中,亦有呈现。

不管是管道施工,还是道路改造,城市建设长期存在“重地上,轻地下”的格局,存在安全管理漏洞已得到业界公认。有学者指出,上世纪塌陷主要以岩溶塌陷和采空塌陷为主,但近年来,随着城市道路、地下管线和地铁设施等基础设施的密集扩建,工程塌陷的发生率和破坏性的确呈增加的趋势。

每一次地面塌陷事故,涉及的因素可能很多,且难以划分权重。多位市政、道路、地质方向的业内人士向《凤凰周刊》陈述地面塌陷地质灾害的复杂性认为,对于地面塌陷地质灾害而言,总存在一种“最佳因素组合”。

可以肯定的是,极端天气能促使短时期内地面塌陷频频出现。以北京市为例,7~8月是历年来路面塌陷事故的频发期。北京市市政工程设计总院研究人员分析认为,原因是这一时期为北京市的主汛期,降雨丰沛,地下水位变幅大,对道路路基稳定性影响较大,易形成路面塌陷事故。北京今年7·21暴雨过后,路面塌陷事故相比去年同期增长近2/3,道路养护主管部门也将其归为与暴雨相关。

中国科学院地质与地球物理研究所许领等人撰文指出,在地下水过度开采的地区,雨季刚来临时由于降水少,对地下水的开采强度往往不会减弱,而一旦发生大的降水,雨水快速入渗造成盖层孔隙水与地下水之间产生较大水力梯度,使得冲刷和侵蚀的能力加强,从而极易形成塌陷。

 

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