地陷惊心
地陷惊心
地下工程施工导致的突变型地陷增多，常致伤亡；各地地铁建设应建章立制，制衡「赶工期」冲动
广州地铁11 号线是一条环线，也是当地城建史上施工难度最大的地铁线路。公开资料显示，线路全长 40 多公里，两穿湖泊，三过珠江，八次横跨铁路，九次侧穿高架或市政隧道。
「广州地铁面对的地质条件是最为复杂的，有溶洞、砂层、高风化岩层。」一名接近广州地铁的人士说，地铁施工曾经遇到深不见底的溶洞，「上百车的混凝土下去，没有影子」。
地铁 11 号线是典型代表，它还要经过瘦狗岭地质断裂带。2011 年 6 月，广州地铁向公众介绍称，瘦狗岭断裂带分布在市区中北部，是广州市三大断裂带之一，地下岩石强度差别大、稳定性差，易坍塌，且断裂带含有大量地下水，地铁施工时存在地下水喷涌、地面沉降坍塌等重大安全隐患。
2018 年 9 月 21 日，广州地铁专门组织了一次演练。演练以 11 号线隧道开挖面发生局部坍塌为背景，其中加入了一个特别环节——项目负责人判断险情可能引发地面坍塌次生灾害，紧急联络公安交管部门，请求交通管制、封闭道路。
2019 年 12 月 1 日 9 时 28 分，事故真的来了，而且地点就在 11 号线沙河站施工区域，情形和一年前演练模拟的场景几乎雷同。这一次，地下施工人员发现征兆及时撤出，但地面上仍然风和日丽，车辆如织。路面开裂后吞噬了三人：一对石姓父子，他们正驾驶清污车外出揽活；一名骑电动车的罗姓中年男子，个人信息不详。
这是一场无妄之灾，轻重缓急各项考虑促成的抢险救援过程令人格外揪心。9 点 46 分，消防队赶到现场，发现坑底流沙活跃。消防队员准备绳索救援时，路面水泥板发生二次坍塌。1 分钟过后，9 点 47 分，「准备下去救援时，人已经看不到了」。在 12 月 2 日举行的新闻发布会上，现场救援队员回忆了当时的情况。
塌方范围不断扩大，直逼附近高架桥桥墩。多方消息均称，塌陷深度达 38 米，相当于 12 层楼的高度。事发当日下午，回填作业展开。官方通报称，根据专家组意见，为防止再次塌方，应马上用混凝土加固塌陷区边坡。事发后 24 小时，地陷区域基本填平，只有一串钢护筒首尾相接插入地面，供救援人员向下深挖搜寻被困者。截至财新记者发稿，失联三人仍然杳无音讯。
这起事故为地下工程施工敲响了警钟。12 月 16 日，广东省住房和城乡建设厅发布通知，要求在建工程责任单位深刻汲取广州地面塌陷事故教训，对地下工程组织排查，发现隐患要立即停工。
官方尚未公布事故调查报告。有专家推测，此次地陷事故或与地铁施工扰动地质条件有关。可以预见的是，城市大规模开发利用地下空间，增加了塌陷发生的概率。
据东南大学土木工程学院李皓燃等学者搜集统计，2002 年 1 月至 2016 年 3 月，国内地铁施工事故共计 246 起，坍塌事故占比 43%。面对地下潜在威胁，现有技术能否及早发现，防患于未然？
地下阵痛
城市地面塌陷常见「缓慢型」和「突变型」两种。缓慢型地陷诱因包括城市地下排水系统老化、道路回填不实、人防工程年久失修等。突变型地陷常由地下工程施工所致，如深基坑开挖、地铁施工等。
上世纪 80 年代，与目前中国的情况类似，日本经济腾飞，城市大拆大建，东京等城市饱受地陷困扰。1987 年银座地陷事件发生后，日本政府认为，如果不调查地下空洞化状况，就无法应对地面塌陷问题。据财新记者了解，1990 年，日本公司 Geo Search 开始使用雷达探测技术，在全国范围内进行调查。
探地雷达是一种无损检测设备，无需在地面道路钻孔开挖，多以车载方式作业，不会影响正常交通。雷达向地下发射高频电磁波，根据回波波形、振幅和时间变化等特征，推断地下空间的基本情况。检测可以确定地下管道、缆线、空洞的大致位置。探地雷达技术在日本应用效果显著，定期检测制度在日本广泛推广。
深圳市借鉴了日本经验。2013 年 5 月 20 日晚间，该市龙岗区一处路段发生路面塌陷，5 人死亡。官方通报称，坍塌地段多年前为河沟，地下分布有排水箱涵。这些箱涵建造于上世纪 90 年代初，建设标准低，年久老化，局部破坏造成土体坍塌。
事故发生后三个月，深圳市成立地面坍塌防治工作领导小组办公室 (下称深圳地防办)，这也是国内首个专门治理地面塌陷的政府机构。
上海市岩土工程检测中心副总工程师袁家余对地陷有过系统性研究。他告诉财新记者，深圳的地下排水系统有很大一部分是暗河。过去，这些河流在地表，改造时在河流中放置混凝土管，变成地下排水。但当初混凝土管强度不足，且管道长时间腐蚀老化，深圳多次导致人员伤亡的地陷事故都与此有关。
城市治陷需全面搜集地质基础资料。袁家余打了个比方，「就像人去看病，先检查日常饮食、家族病史、体质等，再对症下药」。2013 年 8 月，深圳市政府印发了《地面坍塌事故防范治理专项工作方案》，提出「全面体检、重点诊断、对症下药、日常保健、建档立制」目标。
深圳市地质环境监测中心高级工程师雷呈斌告诉财新记者，深圳地防办成立头三年，市财政每年安排专项资金 8 亿元用于地面塌陷集中整治工作，其中 2 亿元用于预防，6 亿元用于治理。
据雷呈斌介绍，按照施工定额，探地雷达探测道路的价格是 1.35 万元/公里，算上附加费用，价格在 1.5 万–1.6 万元/公里之间。「城市道路里程动辄成千上万公里，费用不菲。」雷呈斌说。
深圳「集中整治」地陷三年后，因政府财政制度改革等多方面原因，投资力度有所减弱。雷呈斌估计，目前全市每年投入资金 1 亿–2 亿元左右。深圳城市道路长度超过 6000 公里，定期全面「体检」并不容易，只能优先检测高发区和重点线路。
据深圳市规划和自然资源局统计，截至 2018 年底，深圳地防办使用车载探地雷达检测道路及人行道 698 公里，查出地面坍塌隐患 834 处。发现塌陷隐患后，深圳地防办分级处理，重大级别的马上消除，一般级别的分批消除。
不过，探地雷达技术并不完美，雷达波会被水体吸收，尤其是在南方地区，地下水位较高，探测深度一般为 2 至 3 米，最深至 5 米，更深的地下隐患无法触及。袁家余告诉财新记者，这项技术需要大量案例积累验证才能成熟，国内应用尚处于初级阶段。
此外，城市地下开发强度有增无减，老旧管网寿命陆续到期，地陷事故发生率依然在攀升。据雷呈斌透露，2019 年深圳塌陷事故数量比 2018 年增长了 40%，所幸未出现人员伤亡。
如 2019 年 8 月，深圳市罗湖区一公寓楼出现沉降倾斜。官方通报称，事发房屋基底土层较差，在暗渠水流常年作用下，桩周水土流失，桩身腐蚀，桩基础发生脆性破坏，楼体局部发生倾斜下沉。
全国大部分城市并未将地质状况周期性检测纳入公共服务范畴。2019 年 1 月 15 日，广州市政协委员以提案方式建言相关部门使用探地雷达对重点道路及人员密集路段进行探测，建立周期性检测机制。目前提案仍在推进中。
「地面塌陷就像城市的疾病，谁也不能保证百分百能治好，但治疗总归是有用的。」袁家余说。
预防突陷
1969 年，中国第一条地铁在北京开通。历经 50 年高歌猛进，全国地铁运营总里程数即将超过 15 个 G20 成员国家的总和。
由中国岩石力学与工程学会地下空间分会等机构编著的《中国城市地下空间发展蓝皮书 2019》(下称蓝皮书) 披露了这组数据。
据中国城市轨道交通协会统计，截至 2018 年底，国内已有 35 个城市开通轨道交通，线路总计 185 条，运营线路总长度 5761.4 公里，其中，地铁线路有 4354.3 公里。
广州地铁堪称全国最挤，日均流量超 900 万人次已成常态。地铁拉升了城市骨架，人流带动消费，地铁线路延伸到哪里，地价就抬升到哪里，土地出让换取资金，又继续投入城市建设。
突变型地陷如影随形。这类灾害通常由深基坑开挖、地铁施工等地下工程所致。据蓝皮书统计，2018 年全国共有 28 个省级行政区 76 个城市 (含港澳台) 发生地下空间事故与灾害，共计 162 起，同比略有下降。事故数量排名靠前的省份分别是广东 (19 起) 、江苏 (16 起) 和四川 (14 起)。
仅 2019 年，地铁施工路段发生地面坍塌就在青岛、杭州、广州、厦门多市轮番上演。近日，住建部办公厅与国家发改委办公厅联合印发《紧急通知》，要求各地对所有在建城市轨道交通项目安全隐患进行全面彻底排查。
地铁施工一般在地下 10–30 米进行。针对地铁工程造成地面塌陷，现在尚没有成熟的预警办法。「可以把缓慢型地陷理解为医学上的慢性病，只要去体检，就可以提早发现并治疗，而突变型地陷就像心肌梗塞。」一名熟悉港深交通基建的岩土工程师对财新记者说。
但这并不意味着人类科技毫无办法。
地铁施工引发的地面塌陷多因地下水土急剧变化而起。地质勘探是施工前奏。勘探通常采用钻孔法，即在施工范围内，每隔一定距离钻一个探测孔，取出孔中的地质样本，以此推断周边地质环境。
根据住房和城市建设部门 2012 年 1 月发布的《城市轨道交通岩土工程勘察规范》，在地铁施工前期地质勘探中，勘探取样点间距为 10–60 米。间距可按场地复杂程度确定，其中「10–30 米」和「10–20 米」标准分别适用于地质条件较为复杂的地下区间和地下车站。
国内地铁起步较晚，地铁施工勘探标准多从国外借鉴。上述岩土工程师表示，国内规范也是国际通用标准，各国公认该间距可以反映地层结构。
然而，地质勘探即使依据国际标准进行，也难保万无一失。2007 年 1 月 12 日，巴西圣保罗地铁隧道发生塌陷，坍塌长度达 40 米，事故导致 7 人遇难。
《现代城市轨道交通》2009 年发表的一篇文章称，坍塌隧道严格采用钻孔法进行地质勘探。由于钻孔勘测存在间距，一处高风险地质带漏测，施工前所掌握的地质情况，与实际情况存在巨大反差。
前述岩土工程师告诉财新记者，钻孔间距越小，地质勘探精度越精，但实际操作要考虑勘测成本以及各种施工环境因素。
除了垂直勘测，香港另外引入了水平定向钻芯法。简而言之，沿着施工隧道水平方向取出岩石样本，用以判断隧道施工前方的地质条件。该方法 1980 年发源于挪威，2001 年第一次应用。
水平定向钻芯法能够提供连续的岩芯样本，与竖向钻孔法相辅相成。据香港岩土及岩石环境工程专业协会发布的《土地勘探指南》(下称指南)，相比于垂直和倾斜钻探，水平钻芯不会出现断点，更能勘探到不易预见的隧道施工风险。水平钻探取出的岩芯强度还能用来判断地铁隧道所需支护等级。「支护」是指对隧道侧壁及周边采用支挡、加固等保护措施，以抵御地质风险。
施工区域大小有别，岩芯取样长度也不同。据指南介绍，截至 2011 年，香港最长的水平导向岩芯长达 1250 米，这需要划出大约 25 米长、20 米宽的施工区域，用于取芯操作。
水平定向钻芯法耗时周期较长。以香港经验，水平取芯的钻进速度约为每工作日 (9 小时) 9–15 米，部分直线段能够达到每个工作日 25–35 米。以 1200 米的岩芯为例，根据不同施工条件，从钻探到测试需要 6–10 个月的工期。
中国内地城市地铁建设在快车道上疾驰，使用垂直钻孔法勘探或更省时省力、节省经费。上述岩土工程师告诉财新记者，采用水平钻芯法不会影响到地面，不涉及拆迁或者交通协调，但施工耗时长、成本高，制约其在国内的推广。据他了解，内地以「香港模式」进行前期勘测的地铁项目并不多。
事前谨慎的勘测有助于控制施工风险。袁家余举例称：「相应的土层要采取相应的措施规避风险，比如遇到砂土层，施工要慢一点，注浆要结实一点，监控要密集一点等等。」
此次两部委下发的《紧急通知》要求，地铁施工中要开展地质风险评估工作，确保施工场地地质条件清楚、地质风险可控，坚决杜绝在地质盲区中进行施工作业，确保勘察数据真实可靠，尤其要重点关注近期在建工程中出现的地面塌陷类型风险。
《紧急通知》还提到，在地铁施工中，要进一步提高勘察精确度，对于未施钻孔、勘探精度不够、地质条件不清等情况及时开展补充勘探工作。
祸藏「抢进度」
广东省地铁施工事故屡见不鲜。2018 年 2 月 7 日，佛山地铁 2 号线一处工地渗水，30 多米路段发生坍塌，事故共造成 11 人死亡、1 人失踪、8 人受伤，直接经济损失约 5300 余万元。广东省应急管理厅发布的事故调查报告 (下称报告) 直指安全管理落实不到位。
佛山地铁隧道采用盾构机施工。盾构机是一种专用工程机械。一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线向前推进，其他组件同时挖掘周边土壤，这是盾构机基本工作原理。
报告显示，工地曾多次出现渗漏，施工单位一直未能落实更换盾尾刷等措施。第三方监测单位从 2017 年 6 月至事故发生前，曾发送过 19 份橙色及红色预警报告给参建各方。2017 年 11 月，盾构机螺旋机泄漏曾导致地面塌陷，项目因此停工了一个月。施工单位依然边掘进、边堵漏。
报告称，相关参建单位在项目施工过程中，没有正确处理安全与工期、效益的关系，总是把工期、效益放在第一位。
上述案例是地铁施工的一个缩影。事故频发，沉疴难愈，抢工期是一大毒瘤。城市大拆大建，为了节约时间、成本等而「赶工期」，工程界心照不宣。一名业内人士抱怨，地下建设项目何时完工，工期长短是否合理，事关这些问题的决策机制都缺乏制衡，包括施工单位在内只能执行，「底下有压力，没人敢说不」。
2008 年 11 月 15 日，杭州市地铁萧山湘湖站施工现场突发地陷。塌陷区域长约 100 米、宽约 50 米，共计 21 条生命陨落、11 辆路过车辆下沉。这是中国地铁历史上最严重的一次伤亡事故。国务院安全生产委员会办公室严厉问责，强调事故暴露「地方政府有关部门监管不力」。
地方政府是地铁建设的申报者、监管者，同时又是受益者，存在角色冲突。各地地铁公司是地方国企，受命于政府组织地铁建设，乙方施工单位没有条件说「不可以」。上述业内人士认为，地铁建设热情高涨，尤其有必要建章立制，制衡「赶工期」冲动。
雷呈斌认为，「北京模式」值得借鉴。2014 年，北京市制定了《地下工程穿越公路设施安全监管实施细则 (试行)》(下称《细则》)，在地铁建设单位与道路主管单位之间设立制衡机制，应对地下穿越工程施工造成的安全隐患。
《细则》提出，地铁建设单位应对公路设施提供保护，接受市公路管理机构的安全监管，确保公路设施安全运行，并承担相关费用。
在地下穿越项目开工前，地铁建设单位需向市公路管理部门的派出机构和收费 (高速) 公路经营管理单位上报施工、检测、保护、应急四个方向的方案。
该监管工作贯穿至工程完成一年后，具体分为前评估、专家论证、第三方监测、后评估四个程序。其中，第三方监测应在开工前一周启动，施工结束后，需认定土地、结构变形是否稳定，再根据具体情况，或继续监控 12 个月以上。在施工期间，检测频率不低于 2 次/天，施工后不少于 2 次/月。
「我们要求道路养护单位对地下穿越行为进行安全监管，要每日进行监测，甚至于到地下的施工面查看筑浆情况。」2016 年 8 月，北京市城市道路养护管理中心副主任郑国富在线上访谈时说。
检测、评估、施工等环节依据北京市地方标准。2019 年 10 月 1 日，北京市正式实施《穿越既有道路设施工程技术要求》，这是对 2010 年旧标准的一次更新。新标准按照风险等级，制定了对应工作要求。
在成本承担上，《细则》规定由地铁建设单位承担安全保障相关费用。雷呈斌介绍称，北京地铁施工实行保证金制度，即地铁公司先向道路养护单位缴纳保证金，后者对穿越路段的各项勘探及施工过程执行监管。
「站在道路养护单位的角度考虑，你地铁经过我的道路下面，就一定会影响到我道路的安全，理应由我来监管。」雷呈斌说。他透露，深圳未来计划引入类似保证金制度。
袁家余认为，有必要提高施工监测频率。「目前，国内的施工监测大都属于周期性监测，在间隔期会出现数据空档。如其间发生异常，根本无法预警。」
袁家余说，自动化连续型监测技术可以解决数据空档问题。具体做法为，在施工沿线埋设传感器，做到即时变化、即时监测，一旦问题出现可以及时发现。该技术成本较高，目前多用于几百米内的小范围局部监测。国内地铁施工通常绵延数公里，施工中较少采用上述技术。
时值年中岁末，又到抢进度施工高峰期。从中央到地方，各级政府下发紧急通知或能保一时平安。长远来看，发展地下交通，纾解「城市病」是大势所趋。地下掘进安全不保，地上市民步步惊心。「地陷吃人」已经有了足够多的教训，推广新技术、好制度，可谓刻不容缓。
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