城市地面塌陷自控

马志飞

每年的汛期，地质灾害时有发生，这对全国人民来说都是一个严峻的考验。据统计，今年前7个月全国共发生地灾1 843起，造成74人死亡、1人失踪、43人受伤，直接经济损失10.4亿元。虽然与去年同期相比，地灾发生数量、造成的死亡失踪人数和直接经济损失均大幅度减少，但防灾减灾形势仍不容乐观。崩塌、滑坡、泥石流这些地质灾害通常发生在有山有水的山村，或许会有人问：相比之下，位于平原区的城市是不是更安全一些？

城市路面 步步惊心

10月7日，正值国庆长假的最后一天，四川达州市达川区东环南路103号人行道地面突然塌陷，面积约10平方米，塌陷深度最深达15.6米，导致4人不幸陷落，其中一对为刚刚结婚4天的年轻夫妇，另一对为父子关系。因救援现场地下管网复杂，救援难度很大，虽然消防官兵奋力搜救，但8日被救出时两人已不幸遇难，次日被找到的另外两名被困者也已遇难。

这样的事件并不罕见，我国很多城市如广州、杭州、合肥、北京、大连、长沙、南宁等几乎各大城市都出现过。2018年7月17日，河南省林州市人民路一处门诊门前发生路面塌陷，造成一人跌落，因抢救无效而死亡。7月21日，河北省石家庄无极县一家酒店一楼宴会厅正在举办婚礼期间突然发生地面塌陷，一桌6人掉入塌陷坑中，造成3人受伤。8月4日，黑龙江省哈尔滨市的一处路面突然塌陷，两辆轿车掉入坑中，随后有3人先后从坑内爬出。8月13日，江西省南昌市一处路面发生大面积塌陷，导致两根车道和人行道全部下陷，旁边工地的施工围墙倒塌。

诸多案例，不胜枚举，类似事件也经常发生在国外。2015年10月1日凌晨，英国赫特福德郡圣奥尔本斯市的一处居民区街道发生塌陷，现场出现宽约9米、深20米的大坑。当地6户家庭近20名居民事发后被紧急疏散，附近50户居民家庭水电燃气中断。2018年9月28日，俄罗斯圣彼得堡市中心一处地下热水管破裂导致路面塌陷，两辆汽车落入坑中，水管喷出的热水导致至少两人死亡。

想起这可怕的一幕幕，我们不禁胆战心惊。古时候的杞国，有一个人总是担心天会塌下来、地会陷下去，并为此食不甘味夜不安席。后来，人们就用“杞人忧天”这个成语来形容和嘲笑那些总是忧虑那些不切实际的事情的人。虽然如今我们不必担心天会塌下来，但是，不得不密切关注脚下的土地，因为近年来一桩桩骇人听闻的地陷事件接连不断，以至于有人这么说：“珍惜你的每一位朋友吧，因为他们可能走着走着就……消失了……”在这样看似幽默的语言中表达的却是人们的担心，用一个词来形容大家的心情那就是“步步惊心”。大家意想不到的是，经济繁荣、人人安居乐业的大都市竟然也隐藏着可怕的地质灾害。同时，我们也会忍不住去思考：频频地陷究竟是天灾，还是人祸？谁才是真正的幕后黑手？

灾难频发 各有成因

地面塌陷是我国最常见的地质灾害类型之一，据原国土资源部发布的《全国地质灾害通报》的数据：2014年我国全年共发生地面塌陷302起，2015年278起，2016年221起，2017年371起，几乎平均每天发生一起灾害。按其成因来分，主要包括岩溶塌陷、采空塌陷和地下空间的开发引起的地面塌陷等。

我们知道，自然界中的石灰岩、大理岩、白云岩等岩石含有大量的碳酸钙，这些碳酸钙在含有二氧化碳的水的作用下，容易溶解为钙离子和重碳酸根离子而被水带走，这种现象叫岩溶现象，时间久了，就会在地下形成大大小小的空洞，当地下空洞渗透到地表的时候，便会形成塌陷坑。1981年，美国佛罗里达州出现一个被人称为“全世界最奇特的塌陷坑”，从空中俯瞰，它就像是被炸弹炸出来的一样。该塌陷坑位于一个公共游泳池下面，据专家研究发现，该塌陷坑是水通过游泳池底的小裂缝渗入下面的土壤，然后侵蚀下面的石灰岩层造成的。

我国是世界上岩溶发育最强烈的国家之一，可溶岩分布面积达356万平方千米，占全部国土面积的1/3还多。在已经发生过岩溶塌陷的24个省（直辖市、自治区）中，共有30多个大中城市、420多个县市处于高风险区，主要集中在西南地区，仅广西、云南、贵州、四川和重庆等5个西部省（区），已经发生的岩溶塌陷就占到全国的78%，其次为河北、山东、辽宁等省份。岩溶塌陷的形成基础虽然是自然条件造成的，但人类活动通常是灾害发生的诱因，大多数岩溶塌陷均与人类活动有关。有数据显示，在已经发生的岩溶塌陷灾害中，约70%为人类活动诱发，主要表现为抽排地下水、拦蓄地表水、铁路工程施工等，所以这种灾害往往发生在人类活动强、人口密度大的城市里、矿山或交通干线上。

采空塌陷是人类在地下采矿造成的，地下被掏空之后失去了支撑，然后上面的岩层就会垮塌，从而在地表形成塌陷坑。地面塌陷广泛分布于我国各地的矿山及其周围地区，其中又以煤矿采空塌陷最为突出。据不完全统计，在全国20个省区内，塌陷面积超过1 000平方公里，全国遭受地面塌陷灾害的矿业城市近40个，其中严重者有25个，如山西大同、河北开滦、辽宁抚顺、安徽淮南、江苏徐州、黑龙江七台河、河南焦作、山东枣庄等。由于政府的严格管制，市区严禁采矿活动，所以目前采空塌陷主要的危害对象还是广大的农村，常毁坏耕地、破坏自然景观、造成水土流失和土地沙化，甚至切断公路，危害房屋建筑，威胁村民的生命财产安全。

近年来，大规模的开发地下空间，大大增加了地面塌陷发生的概率。

首先是地铁施工。在进行地铁施工时，必然会扰动原有的地下土层，使地下土体形成疏松带、松散区，最终导致地面塌陷。2016年11月8日早上，日本福冈市的一处路面突然塌陷，出现了一个面积为900多平方米的大坑，坑内有水管破裂，不断有水流出，现场周边还发生了天然气泄漏，塌陷发生时地下25米处正在进行地铁施工。事实上，这样的事情并非个案，很多地方都发生过类似事故。

其次是人防工程塌陷。人防工程是地下空间开发中的一项重要内容，20世纪60年代末70年代初，在“备战、备荒、为人民”的响亮口号下，我国大中城市普遍开展了群众性的“深挖洞”活动。随着城市的扩张，由于缺乏图纸资料，后来的很多居民区都建在了防空洞之上，年久失修的防空洞坍塌自然会危及地表。2016年8月1日，河南省郑州市一处地面突然塌陷，三人坠入深坑，后来两人被救出，一位女教师失踪。历经长达136小时的搜救之后，失踪者在离塌陷处约70米、深13米的地下防空洞内被找到。

此外，许多长期使用年久失修的地下水管，如果发生了腐蚀、渗漏或者爆裂，水体也能不断渗入土层中，从而造成灾祸。2007年2月23日，中美洲国家危地马拉的首都危地马拉城出现一个巨大的深坑，直径70米、深度为100米。一对兄妹在这场灾难中不幸遇难，二十多间房屋下陷。时隔几年之后，在同样的城市，发生了同样的事情。2010年5月31日，危地马拉城再次出现一个直径约20米、深度超过100米的深坑，位于街道路口的一幢3层完整建筑坠入坑中。到了2011年7月19日，还是危地马拉城，一位居民听到房屋中一声类似爆炸的巨响，然后发现家中出现了一个直径80厘米，深12.2米的圆坑。这里的土地是由松散的火山灰组成，十分容易被侵蚀，危地马拉城的下水道和排水管泄漏结果致使火山灰沉积层里形成了巨大空洞。最终，塌陷成巨大深坑。

还有些塌陷与人工开挖后回填不实有关。工程建设场地中由于施工后回填不密实，地下松散土体逐渐被流水冲走，也能形成地下空洞甚至地面塌陷。尽管成因各有不同，但所有的塌陷都有共同点。美国地质学家考夫曼这么说：“这一切都归结为同一件事情：水搬运了沉积物。”这意味着，任何改变水的流动的行为都能造成地面塌陷或者加速塌陷坑的发展。

透明城市 破解难题

如同地震一样，虽然我们现在还不能准确预报何时何地会发生地面塌陷，但现在的科学技术已经可以有效地减少它们的危害，因为地面塌陷发生前往往有征兆出现，如井、泉的突然干枯或浑浊翻砂，水位骤降，地面积水或人工蓄水渗漏引起的地面冒气泡或水泡；地面出现环状裂缝并不断扩展，产生局部的地鼓或下沉现象；建筑物作响、倾斜、开裂等。现在，我国已经对地面塌陷多发区开展了定期监测，特别是在煤矿采区，连续监测地面和建筑物的变形情况，以防患于未然。

矿区对地面塌陷的治理通常采用充填法，既可以使用煤矸石充填，又可以通过注浆孔将浆液注入采空区，阻止上覆岩土层进一步塌陷。地表的修复工程，应根据实际情况的不同区别对待：若是绿化用地且沉陷量较小，则可以对地表的土壤稍作平整即可恢复使用；若是建筑物所在地，最好的办法是留设保护煤柱，其次可以采取措施对建筑物进行修缮；沉陷量较大的土地不宜用作建筑用地时只能考虑搬迁建筑物，转变土地用途。

对于城市而言，解决地面塌陷难题的最根本办法就是：探明城市地质条件和地下空间资源禀赋特征，构建地下地上一体的“透明城市”。其中特别需要关注的就是地下管线的管理。借鉴纽约、伦敦、巴黎、东京等国际大都市的经验，我国的城市地下空间开发和利用应该在合理规划和建设的前提下，市政施工和管理部门对地下交通、电力、电信、供热、供水、油气等管线资料实现充分共享，并由相关单位统一协调和管理，建设城市地下空间管理系统。以北京为例，地下各种管线长度总计超过15万公里，仅井盖就超过200万个。2015年，北京市对城六区及远郊区新城地区共计3400平方公里的地区开展地下管线基础信息普查，将市政府相关部门、各区街道乡镇、各行业管理单位和专业公司、权属单位的所有图纸收集在一起，把图纸上的各种管道整合在“一张图”上，逐个核实管道是否还在使用，目的是要建立一套地下管线综合管理信息系统，按照统一的数据标准，实现信息的即时交换、共建共享、动态更新。这样一来，就相当于实现了地下空间的“透明化”，以后无论在规划、建设、运行和应急时，都不用一家一家单位地去询问地下到底有什么管线，只需要打开这套系统，就可查阅到详细的信息，从而避免各种管道破坏事故。

此外，江苏南京、四川成都、云南昆明、山东青岛、江苏徐州等多个城市都在积极建设全市地下管线地理空间信息系统或城市三维地下管线管理系统，将复杂的“地下迷宫”实现三维演示，逐步实现地下管网的“透明化”，这对定期检查管道安全防止管道破坏及由此引发的地面塌陷，具有十分重要的意义。

纵观城市发展史，机遇与挑战总是并存，发展中又总是会出现意想不到的灾难。总而言之，城市地面塌陷其实就是城市化进程中的负面效应。这种危机，恰恰是在告诫我们不能总是片面地追求城市的高速度发展，而是应该逐渐实现向高质量发展的转变，正如一些专家所言，“城市建设资金不仅要投入到美化、亮化、绿化这些城市地表，更应投入到‘地下’，做好‘里子’文章”，兼顾经济发展与资源环境保护，提前预防地质灾害，方能保障城市和谐稳定，人民安居乐业，经济持续发展。