张加成
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摘要:随着城市化进程的快速发展,地下空间规模被不断开发利用,城市道路塌陷灾害事故也随之而来,频繁发生。特别是近几年,城市道路塌陷灾害进入集中爆发期,大范围、高频次、导致多人死伤的恶性塌陷事故接连发生,造成了重大的生命财产损失和恶劣的社会影响,直接威胁到城市的和谐和可持续发展。
关键词:道路塌陷;精细化;预防处理
1 城市道路塌陷类型
归纳城市道路塌陷变形的分布形态、物质组成、成因,可将道路塌陷划分为以下几种类型。
(1)空洞型:地面分布形态规则,多呈圆形或椭圆形,分布深度较大,一般位于防空洞、地铁隧道附近。
(2)塌陷型:路面下陷程度严重,地下产生空洞区域,局部发育有较大空洞。塌陷体物质成份杂乱,含水量高,渗透性强,结构疏松,土质不均。一般分布于受浸水影响的各类管道附近。
(3)沉陷型:路面下陷明显,但未形成路基脱空现象,整个异常范围内土层疏松,局部发生下陷,引起路面沉陷。一般分布于受浸水影响的道路及各类管道附近。
(4)开裂型:路面产生张拉裂缝,路面沉降下陷轻微或不明显,未形成路基脱空现象,整个异常范围内土层疏松,局部发生下陷引起路面沉陷。一般分布于受浸水影响的道路及各类管道附近。
2 道路塌陷成因分析
城市道路塌陷病害的发生及发展是一个缓慢的、由量变到质变的过程。道路塌陷形成的原因比较复杂,由多因素共同作用形成,产生的原因可归纳为特殊的工程地质环境条件、施工扰动因素及市政工程建设和管理等方面。
2.1 特殊的地质及环境条件
(1)湿陷性黄土特殊土质:湿陷性黄土受水浸湿,其结构会被迅速破坏,强度迅速降低,产生较大附加下沉;湿陷性黄土遇水下沉将产生路面破损、管道变形渗漏等系列问题,是造成道路塌陷的主要原因之一。
(2)地下水位上升:城市建设急剧发展,地下空间被过多利用,地下水的贮存空间被侵占,导致地下水的径流、排泄条件改变,局部区域地下水径流不畅,水位上升,浸泡、软化具湿陷性的土体,致使路基土湿陷下沉。
(3)强降雨影响:暴雨季节长时间、高强度的降水导致路面长期浸泡在水中,路面雨水下渗量急剧增大也是加剧空洞发育的重要诱因之一。尤其近几年降雨量多,较历年同期增长40%。
2.2 施工扰动的影响
(1)地下轨道交通的建设:在地下轨道交通的建设过程中,盾构、暗挖及顶管等施工工艺均会造成周边及上覆土体的松动和不均匀变形,导致各种管线接头薄弱处受损,发生水体泄露,埋设管线周围的土体就会逐渐流失,最终形成空洞,引起道路塌陷。
(2)基坑(基槽)的开挖:临近城市道路的建筑深基坑及道路中各类管线基槽的开挖,会引起基坑(基槽)周边1~2倍深度范围内土体及管道的不同程度的松动与变形。土体松动和管道变形引发地表水下渗和管道渗漏,引起土体流失,逐渐发展形成空洞,导致道路塌陷。
(3)深大基坑的降水:深大基坑的长时间、大量抽排地下水,一方面导致周边区域地下水位快速下降,地下土壤含水层承压降低,会引起上部土体下沉;另一方面因为成井质量差,抽水过程中控制不严,极易引起地基土中细粒土被抽出,直接形成地下空洞,逐渐发展,最终导致地面塌陷。
3道路精细化预防处理措施
3.1 精细化设计措施
精细化设计主要体现在对道路细节和关键性节点的精确定位和设计把控上,动态地发现并提出解决方案,起到以点带面的效果,从而达到提高城市道路整体功能的目的。
3.1.1 绿化带精细化处理措施
城市道路超过3 m宽度的道路绿化带或分隔带,采用海绵设施雨水收集利用和排放系统。绿化带横断面设计为圆弧下凹形,圆弧下凹式绿化带从上至下依次设置种植土层、细粒级配碎石层、粗粒级配碎石层与砂卵石层。在砂卵石层中,沿绿化带纵向设透水管,透水管周围填有开级配碎石,开级配碎石外围包裹有透水土工布。绿化带纵向中线,每隔40 m设集水池;集水池与透水管密封连接,集水池下部设有隔水墙,隔水墙上端安装方格网过滤板;集水池顶部设置盖板,盖板上设置开孔,雨水过大时绿化带中多余的积水泄入集水池。临近雨水井的集水池墙体距离底部设置排水管,方便雨水排入道路雨水篦子或雨水井。它可实现控制利用雨水,是湿陷性黄土地区绿化带精细化处理措施范例,可避免绿化带蓄水渗入路基,防止对路基的破坏,其构造型式简单、成本低、易施工。
3.1.2 路缘石与车行道衔接处渗水平石精细化设置
路缘平石具有标示车行道边缘与保障侧立路缘石安全和稳定的功能,同时能够引导排放路面汇水。在很多城市道路设计中,仅采用侧立路缘石作为支挡,直接铺砌路面结构层至侧立路缘石,然后分层压实。这样处理的问题是路面结构层与直立式路缘石之间因无法充分压实存在一定缝隙,虽然后期采用热沥青浇灌密封,但是经过长期使用,路面汇水会从薄弱处浸入结构层致使道路基层破坏塌陷。因而还是推荐设计时在路面结构与侧立路缘石之间设置平石,减缓汇水浸入路基。
3.2 精细化工程施工措施
对道路工程而言,施工措施精细化,防止对道路质量的提升会有保障,可减少漏水直接渗入路基以防止对道路的破坏。提倡“管路互随,动态提升”理念,实现地下管线塌陷隐患消除与道路大修工程同步实施,逐步减少反复开挖道路的“马路拉锁”现象,从而避免路基的不均匀沉降与塌陷。
近几年大力提倡的非开挖及数字化技术,可应用至道路的开挖中,减少对道路的直接破坏,对城市的区域管网修复也具有一定的优势。
3.3 精细化管理措施
加大道路病害排查力度,消除安全隐患。对城区重点路段、人员密集场所进行地下空洞(包括路面脱空、大面积土质疏松)探测。
强化各类管线产权单位隐患排查主体责任。城市地下管线与道路如影随形,城市道路病害与地下管线病害相互影响,互为因果。各类市政公用管线产权单位,应落实执行地下管线巡护和隐患排查制度,定期进行检测维修,强化监控预警,发现管线“跑、冒、滴、漏”等隐患及时报告,妥善处置。
完善城市应急管理机构。将路面塌陷纳入城市安全管理和应急机制中,确立灾害预防机制,消除或减少路面塌陷造成的损失。
加强施工质量管控。对道路、管道及城市道路周边建设工程可能引发路面塌陷的施工过程实行联动管控和全过程管控,消除事故发生的根源。
4 结语
城市道路塌陷是城市常见环境地质灾害之一,是多因素共同作用的结果。城市道路下的众多管道出现渗漏在所难免,地下空间开发施工、地表水入渗和管网渗漏使未压实填土或湿陷性地基土变形、管道渗漏与地基下沉形成恶性循环等因素,使土体被水侵蚀和搬运,逐渐发展至道路基层下形成空洞,最终引起一定范围的塌陷。
当然,城市道路塌陷的预判是一个难题,尤其在老旧城市,对城市道路塌陷成因的认识也是一个不断发展的过程。采用道路精细化预防处理措施和数字化技术,在设计、施工、管理等方面进行相关处理措施,依据科学技术水平、实践经验和经济能力,针对具有普遍性和重复出现的技术问题,体现“以人为本”的建设理念,提高精细化设计施工和管理意识,从而提升道路综合服务功能和建设水平。
参考文献
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