地下空間安全管理問題研究

楊洋

上海市城市綜合管理事務中心（上海市地下管線監察事務中心） 上海 200000

近幾年來，我國城市的地下空間建設得到了極大的發展，從最初的防空工程發展到了現代化的地鐵，其規模也在逐步擴大。同時，由于一、二線城市的發展，城市的發展將會帶來巨大的城市人口，所以，加強城市地下空間的建設，對于緩解城市的交通擁擠和改善城市的商業設施建設，顯得尤為重要。近年來，隨著我國地下空間的大量開發和使用，地下空間建設、運營、管理等方面出現了大量的安全事故，給社會帶來了巨大的經濟和社會影響[1]。目前，國內關于地下空間的安全問題的研究還存在以下問題：一是研究側重于理論層面，缺乏有效的推廣和應用；二是由于地下空間的大規模開發和地區地質環境變化而引起的區域安全問題的研究很少；三是由于深埋地下空間的安全開采與利用，所面臨的地質安全問題相對較少；四是缺乏對地下空間設施在運行過程中的監測、修復和管理等方面的研究。

1 地下空間安全風險特征及產生原因

1.1 風險特征

1.1.1 復雜的水文地質條件

在地下工程建設中，由于水文地質、周圍環境等因素的影響，在施工中往往會碰到一些特殊的地質結構，如破裂破裂、巖溶、溶洞等[2]。由于地下水資源豐富、水位高，地下工程在交通要道、人口稠密地區的長途穿越，其構筑物、軌道交通設施、隧道、地表水體等周邊工程環境十分復雜。

1.1.2 人員管理的特殊性

由于施工環境條件差、相對封閉、人員流動性大，大量的工人是農民工、臨時工，缺乏專業的技術培訓和安全訓練，往往依靠自己的經驗，在生產中往往在省能心理、僥幸心理和從眾心理的支配下做出違規的操作，意識不到可能發生的危險[3]。爆破工、架子工等特種工作人員，由于沒有接受過正規的專業訓練，對操作規程和安全控制措施不熟悉，很容易出現安全事故。而且，如果出現意外，沒有足夠的自保能力和應變能力，很可能會導致人員的死亡。

1.1.3 設備設施管理的特殊性

由于場地狹窄，設備繁多，各種運輸車輛、通風、供水、排水管、各種爆破支護設備等相互交叉，看似相互獨立，實則相互聯系、相互作用，共同影響著整個工程的安全，給管理帶來極大的難度。

1.2 產生原因

以地下管道為主要特征的城市公共設施的安全事故，其外部形態主要有管道爆炸，管道損壞，地面塌陷等。燃氣管線損壞或人為損壞，致使管線發生泄漏而發生爆炸；地下空洞、活動斷裂、地面沉降等不良地質環境引起的地下管線斷裂、脫節等病害，并與地下水一起滲透到管道中，在管道中形成脫空區，從而導致地面坍塌；供水（排水）管線老化、破損嚴重，導致水體外溢，導致地表沉降，污染環境。

2 城市地下空間發展現狀——以上海市為例

2.1 發展規模

到2020年末，本市共有地下項目4.2萬多個，建筑面積1.26億m2，目前，城市地下空間的開發和利用還處在高速發展的時期，發展方式也從大規模的成片發展到大規模的開發和存量的綜合利用，重點區域逐漸從中心城區向新城延伸。

發展速度很快。從2002年的600萬m2，到現在的1.26億m2，在未來五年內，平均每年都會有600萬～1000萬m2的增長。

開采的深度每年都在增加。本市城市地下建筑中有80%的建筑（構筑物）埋在-10m以下，而在城市中埋深的建（構）筑物則達到-25～-30m；建筑物樁基礎的樁頂高度大多為0～-50m，占全部樁基礎的95%，其余部位的樁底最深可達-100m；在地鐵中，約有3/4的地鐵線路在0-15m的深度，1/4的地鐵線路的深度為-15～-30m。

豐富的應用。城市現有的地下空間主要是交通設施，占68%，其中包括汽車庫、自行車庫、軌道交通及附屬設施、連接通道等；其中，商場，餐飲，娛樂場所，會議場所，辦公場所，文化體育場所，醫院，下沉式廣場等。其中包括泵站、水庫、變電站等地下市政設施；約2%的地方是地下的倉庫，10%的地方是其他的地方，比如更衣室和設備室。

2.2 軌道交通

上海市地鐵方面，上海地鐵14/15/18號線一期工程建成后，其運營線路已達831km，其中軌道交通已占全市總客流量的59%，日均客流達到1301萬乘次，接近疫情前水平。

2.3 地下道路

到2020年，上海已經完成17條黃浦江越江隧道，4條正在建設的越江隧道，推動浦江兩岸的融合發展；目前，已經建設了50多條下穿式立交，24km的系統式地下通道，其中包括已經完工的外灘通道、在建的北橫通道（總長14.7km）以及東西通道，提高了城市主干道的服務能力。上?，F有的地下公路隧道已超過100km，其中以市區為主，對城市的交通網絡起到了很好的促進作用。

2.4 地下空間綜合開發

依托成熟的軌道交通網絡，上海地下空間的活動網絡已經基本建成，包括人民廣場，五角場，虹橋商務區等，以地下地鐵站為中心，以地下商業、地下停車場、下沉廣場等為中心。

2.5 地下空間技術

近年來，隨著多個重大地下工程的實施，在建設過程中，由于受距離、直徑、深度等因素的影響，導致了深基坑、預制裝配等技術的發展。徐家匯大廈最大的基坑深度為37.2m；蘇州河深層排水隧洞工程中，最大埋深達150m的連續墻，其施工難度較大，施工難度較大；北橫隧道隧道盾構在隧道內完成了多個“急、難、險”的極限穿越；諸光路隧道的預制裝配率首次超過90%；我國第一個大斷面矩形盾構工程已成功應用于虹橋隧道。

2.6 地下空間行業交流

上海在上海市各行業主管部門、行業協會及有關機構的大力支持下，每年都會舉行各種行業展覽會和學術研討會。從2013年起，先后七次主辦中國（上海）地下空間發展會議，為上海地下空間的發展提供了一個交流和合作的平臺。

3 當前城市地下空間主要安全問題

3.1 施工中的地質安全問題

在地下空間工程建設中，因施工造成的環境地質災害，造成了大量的工程隱患，例如：盾構法、明挖法等在深基坑工程中，可能造成地表塌陷及深部土的擠壓擾動，造成地面結構、地面結構的破裂、坍塌；深大基坑開挖過程中地應力場的變化，地下水環境引起的土體滑動；樁基沉井施工引起的地質環境干擾引起的地基沉降和滑動不穩定；由于大量的地下水被抽走，導致地表塌陷。地面塌陷、隧道塌陷、構筑物結構的變形是主要的外部形態。上海4號線2003年發生的塌方等，均是由于工程破壞或干擾地質條件造成的。

我國的地質環境非常復雜，各地區的地質環境也有很大的差別[4]。例如：烏魯木齊，長春，北京等城市地裂問題，上海市的軟土問題；廣州，武漢等地的喀斯特地區。開發和使用地下空間，如果不科學規劃，不安全避讓，不采取合理有效的控制措施，很容易發生塌方、涌水、構筑物的變形破壞等。

3.2 工程結構安全問題

地下空間設施在服役期間，其自身的內部和外部環境都會發生改變，當這種改變達到一定程度時，就會對其安全造成威脅。

第一，地鐵、地下管線等地下設施由于自身的老化，產生了不同程度的損傷，如地鐵襯砌裂縫、混凝土破損、鋼筋銹蝕等；地下管線老化、破損、腐蝕等。建筑結構的耐久性破壞使結構的安全系數降低，隨著時間的推移，建筑結構出現坍塌和塌方等安全問題。

第二，由于地質環境的改變，導致了地下空間結構的變形破壞，例如：由于不均勻的地表沉降和地鐵施工技術的不同，導致隧道管片出現破損、斷裂等現象，進而造成涌水流砂，危害地鐵安全運營；在活動斷層、地裂縫發育的地區，會造成地下管線的起伏、脫節，使相鄰的土壤進入管道形成脫空區，造成地表坍塌，或造成地下水污染。

第三，相鄰的地下空間的施工干擾會引起地面和地下結構的變形。當結構的變形和受力超出容許范圍時，會造成結構的破壞，甚至會造成地面建筑的坍塌和地下構筑物的變形。

3.3 管理的安全問題

3.3.1 管理體制機制不完善

我國的城市地下空間是由人防辦、地鐵辦、市政局等多個單位聯合管理的“多軌制”[5]。以城市地下管線為例，涉及到排水、供電、通信等多方面的管理，由于目前的管理狀況，造成了建筑施工、運營中的安全事故時有發生。在國內普遍存在的“拉鏈式馬路”、“地下管線打架”、頂管施工對其它管線造成損壞等問題，都是地下空間缺乏協調和統一管理的典型案例。

3.3.2 安全監管制度不健全

由于地下空間的安全監管內容、制度和措施不夠完善，而城市地下空間的管理者則更多的關注于經濟效益，在安全管理、安全設施、安全培訓等方面的投入都很低，加之地下空間本身就是一個封閉、隱蔽的地方，人們對外界的信息很少，很容易迷失方向。所以發生水災、火災等事故時，對人員的撤離、災難的控制十分不利，無法及時地進行防范和防范。

3.3.3 缺乏長效機制和基礎信息支撐

從整體上看，地下空間的開發和利用仍然是多管齊下，特別是在規劃和實施地下空間規劃、協調重大基礎設施建設、協調地下空間連通、軌道站點區域一體化發展等問題上，缺少協調的有效途徑；目前，我國城市地下空間基礎資料的集成和應用還不完善，對城市規劃、建設、管理等方面的支持力度不夠。

3.4 相關法律缺失

當前，國家層面地下空間管理的法律及地方性層面法規系統性不強，主要表現在以下幾個方面：一是缺乏有效的監管機制，沒有明確的責任分工，缺乏強有力的管理手段，不能及時有效地發現和解決問題；二是缺乏法律法規對地下空間安全使用的約束力，促使政府部門相關部門采取有效的措施，保證地下空間的安全可持續使用；三是缺乏嚴格的安全檢查制度，沒有明確的安全運行標準、安全監督制度等，不能有效地預防和消除地下空間使用中的安全風險。以上海為例，與地下空間相關的主要法律規范有《上海市城市地下空間建設用地審批和房地產登記規定》《上海市地面沉降防治管理條例》《上海市地下建設用地使用權出讓規定》《上海市地下空間規劃建設條例》《上海市地下空間安全使用管理辦法》，其中《上海市地下空間安全使用管理辦法》為上海市為了加強對本市地下空間的安全使用管理，專門制定修訂的管理辦法。雖然上海在此方面做出了前瞻性的嘗試和探索，但以上文件立法層級和系統性都不高，無法為地下空間安全使用提供有力的法律支撐。

4 地下空間安全管理對策與建議

4.1 完善技術體系

首先，對復雜地質環境下的隧道施工工藝進行探討，并提出相應的技術措施。其次，完善地下空間應急處置系統，包括監測、預警、處置措施和設備，提高公眾對地下空間的安全認識和逃生常識。最后，加強地下空間的安保工作。水災、火災、爆炸、塌陷等是城市地下空間安全的重要隱患，應按災情類型合理設置避難空間、避難場所、逃生通道及導向標識、噴淋設備、內部消防通道等。

4.2 提高施工現場作業人員的安全素質

4.2.1 加強對施工人員的安全教育

要定期對員工進行相關的安全防范教育，使其了解噪聲、粉塵、振動等可能引起的職業危險和職業病的嚴重后果。

4.2.2 提高施工人員的安全技能

要定期對工人進行安全技術培訓，掌握必要的安全技術，以保證在遇到緊急情況時，能夠采取冷靜、果斷的處理措施，以有效地控制事故的發展，減少事故的蔓延，減少人員的生命和財產的損失。

4.2.3 確保特種作業人員持證上崗

特殊作業人員不具備相應的職業資格，也是造成安全事故頻繁發生的一個主要原因。由于特殊工作人員沒有相應的職業資格證書，對特殊工作的要求也不夠全面，所以在特殊工作中很容易出現安全事故。在特殊作業人員入職之前，必須要有相應的證書，以減少發生事故的發生。同時，在進入工作崗位之前，必須經過專業技術培訓和評估，合格后才能從事危險工作。比如，在工地上進行爆破施工的工人，要經過訓練，并取得爆破資質，然后才能從事爆破工作。

4.3 加強對材料的監督

為了防止在地下工程中出現假冒偽劣的現象，必須對原材料的質量進行嚴格的控制，向具備相應資格的供應商采購，并選擇合格的合格供應商。施工企業在投標和采購時，首先要考慮的是正規的原材料供應商，其次才是所需要的材料。在購買之后，也要進行一次全面的品質檢驗。其次，在建筑材料的使用上，要嚴格遵守國家有關規定，并嚴格執行相關的施工。

4.4 完善相關國家及地方法規

完善地下空間管理的法律法規，可以采取若干措施。首先，加強對地下空間的整體規劃和管理，根據各城市發展的不同需求，將地下空間分成科學合理的管理區域；其次，加強對地下空間的使用權益登記和管理，以保障使用者的合法權益；再次，加強對地下空間的衛生管理，通過建立有效的檢查機制，確保地下空間是一個安全健康的環境。

5 結語

近幾年，隨著城市化的快速發展，城市人口急劇增加，城市交通壓力越來越大。在這樣的壓力下，地鐵交通特別是地鐵交通，以綠色、安全、快速的交通運輸形式迅速發展，已經成為各大城市的主要交通工具，對城市的發展起著舉足輕重的作用。但是，由于地下工程建設項目繁多、水文地質情況復雜、施工技術要求高，因此，在建設過程中，地下工程的安全管理工作還存在著許多問題，這將直接關系到國家和人民的生命和財產安全。因此，搞好隧道建設的安全管理，對保障城市建設的交通運輸有著重大的現實意義。