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1.事故概要
2025年1月,日本东京近郊埼玉县八潮市的一处十字路口突发严重的道路坍塌,一辆白色货运卡车不幸冲入了大坑。经各方全力救援,卡车车身虽已从大坑中顺利吊起,但事故发生已过去2个多月,困在卡车车头中的驾驶员仍未成功救出。
据事故救援过程中相关设备探测,卡车车头自塌方大坑掉落之后,已被污水冲至管道破损处的下游约30米处。为此,日本国土交通省成立的“八潮市道路塌陷事故修复工法研讨委员会”经论证决定,计划在现有内径4.75米污水干管旁侧,用三个月的时间开挖建设一条用于临排的下水道旁通管,将受损干管内的大量污水引流至旁通管,待干管中污水截流成功后,再打捞卡车车头和驾驶员。
卡车车头位置示意图
污水临排旁通管示意图
2.排水管道损坏的原因分析
2.1管道的结构
坍塌事故发生后,该污水干管的内部结构及近几年对管道内缺陷检测的情况逐渐明晰。
该管道建于40多年前日本经济高速成长期,采用外径5.7m的小型盾构施工。管道外层由盾构管片构成,内层浇筑无钢筋的混凝土材料,形成具有耐久性的复合型管道。该管道承担着收集埼玉县川口市、越谷市、宫代町、八潮市等12个市町共120万用户的污水,并排放到下游污水处理中心的重任。
塌方管道的结构断面图
2.2管道腐蚀原因分析
输送污水的管道中常产生大量硫化氢气体,对排水管道和污水处理设施具有腐蚀性。在日常养护工作中,常能闻到的类似臭鸡蛋气味的物质便是硫化氢。
在硫磺细菌的作用下,硫化氢与空气接触,生成对混凝土表面有严重腐蚀作用的亚硫酸和硫酸等,主要反应方程式如下:
硫酸分子溶解于因温差而凝结在管道顶部的水滴中,与混凝土的主要成分发生化学反应,使混凝土管道表面形成类似豆腐渣的水石膏层等物质,主要反应方程式如下:
通过上述过程,原本属于碱性的混凝土管道表面,因受酸性物质影响,混凝土从碱性被逐渐中性化。随着这种现象的加剧,管道表面会变得粗糙,混凝土内的石子逐渐外露,严重时会出现钢筋外露等情况,致使管道承载能力下降,影响其正常使用。
混凝土管道表面腐蚀原理图
据报道,在2022年1月至2月,埼玉县曾使用配备有简易摄像机的小船,对导致本次道路坍塌事故的管道进行过健全情况检测。管壁结构性缺陷是依据日本 《下水道管路设施检测·调查规范(案)》标准进行评估的。
但此次检查可能误判了该管道混凝土管壁的腐蚀情况,导致对损坏程度的评估比实际要轻。低估损坏程度造成了修复延误,从而导致本次坍塌事故的发生。
3.日本排水管道电视调查规范及判读标准解读
日本下水道协会在2000年(平成12年)12月发行《下水道管路设施电视调查规范(案)》,内容包括:1.总论:调查目的,适用范围;2.电视调查:适用管径,调查机器种类,调查方法,调查工作分类;3.制定调查实施规划:调查周期,调查计划制定;4.调查业务的进展方式:业务委托,监督员职责;5.整理调查报告书:判断标准,调查记录表,报告书的应用。
该规范中的缺陷种类分为腐蚀、上下方向的垂度、破损、裂缝、管口错位、渗漏、支管突出、油块附着、树根入侵及水泥块附着等9种,缺陷级别分3个等级,分别为A级(严重),B级(中度)和C级(轻微),以相邻检查井之间的整段管道作为最小评估单位,并规定调查周期如下表所示。
2013年(平成25年)6月,日本下水道协会发行新版本《下水道管路设施检测·调查规范(案)》,对上一版内容进行了补充和细化。新版增加了对检查井和雨水箅设施的检测,以及混凝土管道中腐蚀易发生范围的巡视和检测方法。变化较大的是,缺陷种类中把树根入侵及水泥块附着分开计量,缺陷种类增至10种。同时,腐蚀、上下方向的垂度这两种仍以相邻检查井之间的管段进行调查评估,而其他8种则要求对每一节管进行调查评估,使检测评估方法进一步精细化。具体的“调查判断基准表(案)”如下所示。
据报道,在2022年1月对八潮市该污水干管的检测报告中,对管道内的缺陷描述是:“发现管道有混凝土表面剥落,骨料开始暴露出来,管片之间的接缝清晰可见”。根据上述规范的判断标准,由于未发现钢筋外露,该管道的检测结果被评为“B级”。
然而,因该管道的内层采用无钢筋混凝土材料进行浇筑,所以虽没有钢筋外露的损坏,但内层混凝土已经受腐蚀严重脱落,管片的接缝已清晰可见。据此推测,承包检测工作的技术人员可能并不知道混凝土浇筑内层中无钢筋存在。
由于盾构隧道的构造多种多样,缺乏设计经验的人很难辨别其中的差异。最终,包括本次坍塌地点附近在内的管道断面腐蚀状况被判定为“B级”的骨料裸露。尽管对该管道的评估结论指出“需要进行有计划地修复”,但直到事故发生,埼玉县八潮市仍未采取任何修复措施。而只有被判定为“A 级”的区域(即钢筋暴露的区域)才能优先进行修复。
4.救援工作的最新进展
目前,事故现场已变成一个场面很大的工程现场,正开挖建设用于临排的下水道旁通管。据日本“时事通信社”公布的信息,具体施工方式为:在现有干管旁侧打入钢板桩,然后在钢板桩内侧建设旁通管,待建成后将受损干管内大量污水引流至旁通管。干管内污水截流后,再打捞卡车车头和驾驶员。
新建临排旁通管位置示意图
现在,道路坍塌区域内有众多大型施工机械和吊装设备正夜以继日的施工,地面上堆放着大量的钢板桩和管材,整个区域宛若一个巨大的建筑工地,社会及网络上也有众多评论。
就本次事故我邮件采访了担任“事故修复工法研讨委员会”委员长的森田弘昭先生,3月16日他在回复中说:“目前,因塌方事故被卷入的卡车司机安危不明,救援活动是首要任务。事故原因调查及修复对策的研讨将在救援结束后进行。为了推进救援工作和现场原因调查,现正建设临时旁通管以排干塌陷区域的积水。”
据报道,日本政府决定投入45亿日元(约2.25亿元人民币),用于埼玉县八潮市大规模道路坍塌事故后建设临排旁通管等救援工作和恢复现场的费用,另拨款99亿日元(约4.95亿元人民币),用于开展全日本重点区域排水管道设施检测,以防止类似事故的再次发生。此外,埼玉县八潮市自2月13日开始为“2025年道路塌方事故”开展了募捐活动,至3月31日止,已收到676.06万日元(约33.8万元人民币)的善款。
城市排水设施是保障城市安全运行的重要基础,承担着防洪排涝、污水收集和水环境保护等重要功能。排水管道一旦出现淤堵,不仅会导致晴天污水外溢、雨天内涝积水,还可能因地下水渗入而影响污水处理效率;若存在结构缺陷未及时修复,更可能引发路面塌陷等严重安全事故。排水管网的健全程度或将成为体现城市管理水平的重要指标之一。
他山之石,可以攻玉。本次日本东京近郊因排水管道老化导致的道路严重塌陷事故,为城市地下基础设施维护管理敲响了警钟。该事件凸显了实施地下排水管道预防性检测与修复工作的紧迫性,必将有力推动城市排水设施维护管理体系的完善和升级。
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上海管丽 孙跃平 供稿