表1 2017年至2022年排水管道塌陷事件基本情況

1.1 部分管道超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限

根據(jù)《城鎮(zhèn)給水排水技術(shù)規(guī)范》（GB 5078-2012），城鎮(zhèn)給排水設(shè)施中主要構(gòu)筑物的主體結(jié)構(gòu)和地下干管，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限不應(yīng)低于50年。超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限的管道由于修建于不同的歷史時(shí)期，管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，容易造成斷管塌陷。

排水管道發(fā)生塌陷，且可查到修建年代的共847起，其中管齡超過(guò)50年的共350起，占比41%；30年至50年的共395起，占比47%；30年以內(nèi)的共102起，占比12%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，管齡超過(guò)50年的排水管道長(zhǎng)度約1222 km，占比13.3%；30年至50年的約3408 km，占比37%；30年以內(nèi)的約4 574 km，占比49.6%。結(jié)合不同管齡的排水管道長(zhǎng)度來(lái)看，管齡超過(guò)50年的管道每百公里發(fā)生塌陷事件30.36起，在30年以內(nèi)的管道每百公里發(fā)生塌陷事件僅1.77起，超過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限的管道發(fā)生塌陷的概率最高。

圖1 不同管齡的排水管道發(fā)生塌陷事件數(shù)量

1.2 結(jié)構(gòu)缺陷問(wèn)題突出

根據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道結(jié)構(gòu)等級(jí)評(píng)定》(DB11/T 1492-2017)，結(jié)構(gòu)缺陷分為腐蝕、破裂、變形、錯(cuò)口、脫節(jié)、滲漏、侵入七類，根據(jù)嚴(yán)重程度各分為輕度、中度、重度三級(jí)，不同類型、程度的結(jié)構(gòu)缺陷影響管道強(qiáng)度、剛度和使用壽命，而影響污水合流管道與雨水管道塌陷的結(jié)構(gòu)缺陷類型與程度有明顯不同。

通過(guò)檢測(cè)評(píng)估資料，969起在管道塌陷前均存在不同程度的結(jié)構(gòu)缺陷，主要類型為腐蝕、錯(cuò)口、破裂、脫節(jié)、變形五種，所占比例分別為61%、19%、15%、3%、2%，其中污水合流管道塌陷事件744起，雨水管道塌陷事件225起。

1.2.1 污水合流管道結(jié)構(gòu)缺陷特征

管道塌陷前存在結(jié)構(gòu)缺陷最多的為腐蝕，共595起，占缺陷總數(shù)的80%。產(chǎn)生腐蝕的原因?yàn)槲鬯形⑸镎T導(dǎo)產(chǎn)生的硫化氫、硫酸等硫化物對(duì)管道長(zhǎng)期侵蝕，致使管道內(nèi)壁逐漸變薄、脫落，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低；管道內(nèi)壁脫落后，露出鋼筋則更易被硫化物腐蝕，管道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度加速降低。根據(jù)腐蝕嚴(yán)重程度，165起為管道已露出鋼筋的重度腐蝕，占腐蝕缺陷總數(shù)的28%；252起為露出骨料的中度腐蝕，占比42%；178起為管壁剝落的輕度腐蝕，占比30%。

存在結(jié)構(gòu)缺陷較多的還有破裂96起，占缺陷總數(shù)的13%，主要表現(xiàn)為管道接口處破碎或長(zhǎng)度較長(zhǎng)的縱向裂口，破裂后管道本身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，在受到長(zhǎng)期水力沖刷或偶爾外部擾動(dòng)后產(chǎn)生塌陷。根據(jù)破裂嚴(yán)重程度，61起為管道有明顯脫落的重度破裂，占破裂缺陷總數(shù)的64%；35起為有明顯裂口的中度破裂，占比36%。此外，還存有少量錯(cuò)口、脫節(jié)、變形缺陷導(dǎo)致塌陷，占比7%。

表2 不同結(jié)構(gòu)缺陷類型排水管道塌陷事件數(shù)量

1.2.2 雨水管道結(jié)構(gòu)缺陷特征

管道塌陷前存在結(jié)構(gòu)缺陷最多的為錯(cuò)口，共153起，占缺陷總數(shù)的68%；其次為破裂49起，占比22%；還有少數(shù)變形、脫節(jié)缺陷，占比10%。四類點(diǎn)狀缺陷均破壞了雨水管道密封性，雨水通過(guò)結(jié)構(gòu)缺陷產(chǎn)生的縫隙不斷沖刷管道周邊土壤形成空洞，從而導(dǎo)致管道整體沉陷或斷裂。根據(jù)缺陷程度，重度缺陷147處，占缺陷總數(shù)的65%；中度缺陷59處，占比25%。

綜上所述，腐蝕缺陷是污水合流管道發(fā)生塌陷的主要原因，且不同程度的腐蝕缺陷均有可能發(fā)生管道塌陷；錯(cuò)口、破裂等點(diǎn)狀缺陷是雨水管道發(fā)生塌陷的主要原因，且中度、重度的結(jié)構(gòu)缺陷導(dǎo)致管道塌陷的概率較高。

1.3 受降雨影響較大

在旱季時(shí)，城市土體含水量較低，當(dāng)進(jìn)入雨季，土體的飽和度遇頻繁降雨后不斷提高，抗剪強(qiáng)度降低，影響排水管道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；頻繁降雨導(dǎo)致地下水位升高，地下水滲透壓力作用于管道周邊土體，破壞管道結(jié)構(gòu)；大部分雨水管道按照《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ 14-87，1997年版)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期多為0.5～3年，標(biāo)準(zhǔn)較低，超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的降雨易造成雨水管道滿溢，較大水壓可能超過(guò)管道本身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以上三方面因素均導(dǎo)致雨季排水管道塌陷事件數(shù)量升高。

根據(jù)管道塌陷事件月度對(duì)比情況分析，6月至9月發(fā)生塌陷事件數(shù)量占全年比例均超過(guò)50%，其中2017年最高，占比64%；2020年次之，占比63%。

圖2 2017年至2022年排水管道每月發(fā)生塌陷事件數(shù)量

結(jié)合降雨量分析，2017年6月至9月累計(jì)降雨量483mm，期間發(fā)生管道塌陷事件123起，2019年6月至9月累計(jì)降雨量356mm，期間發(fā)生管道塌陷事件78起。當(dāng)單場(chǎng)降雨量超過(guò)50mm以上時(shí)，均會(huì)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生管道塌陷事件，例如2017年6月21日，平均降雨量114mm，降雨后7天內(nèi)發(fā)生22起管道塌陷事件；2022年7月28日，平均降雨量120mm，降雨后7天內(nèi)發(fā)生11起管道塌陷事件。

圖3 2017年至2022年6月至9月排水管道塌陷事件數(shù)量與降雨量對(duì)比

1.4 塑料管道塌陷事件比例較高

排水管道材質(zhì)應(yīng)用最多的為砼管，占比達(dá)82%；其次為塑料管，占比8%。此外還有缸瓦管、金屬管、箱涵等其他材質(zhì)，占比10%，該類材質(zhì)在近些年的市政排水管道建設(shè)中應(yīng)用較少。

塌陷事件中有814起管道材質(zhì)為砼管，109起為塑料管，121起為其他材質(zhì)。其他類管材中引發(fā)塌陷事件最多的為箱涵，共計(jì)發(fā)生73起，占其他類管材塌陷事件總數(shù)的60%，箱涵塌陷多表現(xiàn)為蓋板斷裂、側(cè)墻坍塌。

結(jié)合不同材質(zhì)的管道長(zhǎng)度來(lái)看，每百公里發(fā)生塌陷事件數(shù)量最多的管道材質(zhì)為塑料管，為14.25；缸瓦管、金屬管、箱涵等其他材質(zhì)每百公里發(fā)生塌陷事件為13.38；應(yīng)用最多的砼管，每百公里發(fā)生塌陷事件為10.79。塑料管道發(fā)生塌陷概率較大的原因主要有三點(diǎn)，一是管道施工質(zhì)量參差不齊，因塑料管大多為柔性管道材質(zhì)，在施工中的鋪設(shè)、覆土回填等施工環(huán)節(jié)易造成對(duì)管道的破壞；二是塑料管經(jīng)常用在埋深淺、管徑小的環(huán)境下，較易受到外部擾動(dòng)導(dǎo)致塌陷；三是在管道局部修復(fù)工程中，新安裝的塑料管材與其他管材接口處理不當(dāng)，導(dǎo)致出現(xiàn)錯(cuò)口、脫節(jié)等結(jié)構(gòu)缺陷較多。

圖4 不同材質(zhì)的排水管道發(fā)生塌陷事件數(shù)量

1.5 擾動(dòng)施工影響埋深較淺管道運(yùn)行

擾動(dòng)施工主要體現(xiàn)為重車碾壓、電力、供水等地下管線施工、道路大修及地鐵施工等。近幾年來(lái)，我國(guó)城市開(kāi)發(fā)高速發(fā)展，地鐵、道路等設(shè)施處于建設(shè)高峰期，由于重型工程車、地下管線施工、施工降水、土體回填不實(shí)等問(wèn)題，引起地下土層擾動(dòng)和沉降，造成管道塌陷。擾動(dòng)施工影響最大的多為埋深較淺的排水管道，如表3所示，埋深小于2 m的管道塌陷事件325起，占比31%，但埋深小于2 m的排水管道僅占總長(zhǎng)度的19%，塌陷事件發(fā)生比例較高，我國(guó)城市機(jī)動(dòng)化快速發(fā)展，有些較早建設(shè)的道路載荷過(guò)大，埋深淺的排水管道承受過(guò)高的載荷壓力；電力、供水、燃?xì)獾认鹿芫€在交叉施工時(shí)，易對(duì)埋深較淺的管道造成破壞；盾構(gòu)法、淺埋暗挖法等地鐵、隧道施工時(shí)，大量地下水滲出帶走管道周圍大量土壤，造成斷裂塌陷。

表3 不同埋深的排水管道發(fā)生塌陷事件數(shù)量

排水管道作為重力流管道，發(fā)生塌陷事件隱蔽，易造成路面塌陷或水體污染等次生災(zāi)害。為減少管道塌陷事件，建議從管道檢查、管道修復(fù)、應(yīng)急搶險(xiǎn)三方面進(jìn)行治理與防范。根據(jù)本文分析，管齡超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限、管道存在結(jié)構(gòu)缺陷、降雨沖刷是造成管道塌陷的主要因素，具體可采取以下主要措施：

2.1 管道檢查

（1）建立健全排水管道缺陷檢測(cè)制度，全面掌握現(xiàn)存結(jié)構(gòu)缺陷種類及數(shù)量，并按計(jì)劃有序開(kāi)展工程改造。同時(shí)，形成周期性檢測(cè)評(píng)估機(jī)制，針對(duì)尚未及時(shí)修復(fù)的結(jié)構(gòu)缺陷定期觀察演變情況，及時(shí)調(diào)整治理計(jì)劃。對(duì)塌陷管道的上下游管段進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，并進(jìn)行預(yù)防性修復(fù)。

（2）規(guī)范排水管道日常巡視機(jī)制，針對(duì)尚未完成修復(fù)的缺陷管道制定專項(xiàng)巡視方案，加大巡視頻率，并對(duì)中度、重度缺陷管道的上下游檢查井均開(kāi)啟巡視，觀察管道液位變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)塌陷事件；同時(shí)，運(yùn)營(yíng)單位要與城市道路管理部門(mén)對(duì)接，獲取地下管線、地鐵、道路施工作業(yè)區(qū)域，重點(diǎn)巡視區(qū)域內(nèi)排水管道，加強(qiáng)管道保護(hù)。

（3）加強(qiáng)排水管道在線監(jiān)測(cè)，運(yùn)營(yíng)單位可在管道中度、重度缺陷點(diǎn)位上下游安裝液位、流量等在線監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)液位異常升高，及時(shí)溯源、及時(shí)治理。

2.2 管道修復(fù)

（1）建立排水管道常態(tài)化修復(fù)工作機(jī)制，綜合考慮地質(zhì)條件、水文條件、交通條件等因素，合理采用開(kāi)挖、非開(kāi)挖修復(fù)工藝，優(yōu)先對(duì)隱患大、影響大的設(shè)施開(kāi)展修復(fù)工作。針對(duì)大管徑、大流量的隱患管線，現(xiàn)場(chǎng)不具備導(dǎo)水、分流條件的，可新建平行管線或連通管線解決。

（2）加強(qiáng)排水管道施工質(zhì)量控制，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)施工圖進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化施工，特別是管道埋設(shè)高程要準(zhǔn)確，防止出現(xiàn)錯(cuò)口等結(jié)構(gòu)缺陷；接口連接要緊密，避免出現(xiàn)承插口脫節(jié)、橡膠圈脫落；管道回填要按照規(guī)范和設(shè)計(jì)要求分層回填、壓實(shí)；所有管道施工均需按要求開(kāi)展閉水試驗(yàn)。

（3）針對(duì)埋深較淺的管道施工作業(yè)，應(yīng)采用混凝土滿包封方式回填，盡量減少管道受擾動(dòng)施工影響。

2.3 應(yīng)急搶險(xiǎn)

（1）建立應(yīng)急搶險(xiǎn)管理機(jī)制，運(yùn)營(yíng)單位要充分與道路、網(wǎng)格、街道等部門(mén)建立溝通機(jī)制，加強(qiáng)信息共享，及時(shí)發(fā)現(xiàn)排水管道塌陷事件；設(shè)立專業(yè)應(yīng)急搶險(xiǎn)隊(duì)伍應(yīng)對(duì)隨時(shí)可能發(fā)生的管道塌陷事件；規(guī)范應(yīng)急搶險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程，保障在最短時(shí)間內(nèi)完成塌陷修復(fù)，將事件影響減少到最小。

（2）規(guī)范搶險(xiǎn)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，搶險(xiǎn)作業(yè)工法應(yīng)盡量選擇開(kāi)槽修復(fù)，確保最短時(shí)間內(nèi)完成治理。對(duì)于無(wú)條件開(kāi)槽修復(fù)的，應(yīng)對(duì)塌陷點(diǎn)位完成管道清理，臨時(shí)回填后進(jìn)行非開(kāi)挖修復(fù)，修復(fù)后進(jìn)行注漿以保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。同時(shí)，在搶險(xiǎn)過(guò)程中，應(yīng)綜合考慮污水流量大，或降雨影響，制定導(dǎo)水方案，避免搶險(xiǎn)作業(yè)中發(fā)生管道冒溢、倒灌等問(wèn)題。