上海:一個城市在沉降中的自救

馬多思

蔣明鏡先后在日本、英國和加拿大從事了8年的研究工作之后，2006年決定回中國發展。站在上海黃浦江邊遠望對岸，陸家嘴聳立的摩天樓群令他感到興奮，同時，這位研究巖土力學的專家也相信，發揮自己專業特長的機會應該就在這里。蔣明鏡知道，他腳下的這塊土地是由近千年來長江帶來的泥沙所形成的軟土層結構，數千幢快速建起的高樓在推動上海發展的同時，也會產生一系列的問題——加劇地面沉降便是其中之一。

過度抽取地下水，曾經是造成上海地面沉降的主要原因，然而在采取有效的“控沉”措施以后，如今影響上海地面沉降的另一個原因，是不斷拔地而起的高層建筑。自上世紀90年代以來，高樓林立的陸家嘴地區的地面沉降就達每年12毫米到15毫米。

“樓升”造成的“地降”

雖然早在1934年上海就擁有了總高82米的“遠東第一高樓”國際飯店，但高層建筑數量的迅速膨脹還是近10年的事。數字顯示，上海建于上世紀五六十年代的高層建筑有40幢；建于80年代的有650幢；而90年代十年間就興建了2000多幢，其中百米以上的超高層建筑有100多幢。自1993年以來，上海平均每天“站”起一座高樓，目前高層建筑已有七八千座。

上海的軟土層地表具有“含水量大、孔隙大及壓縮性大”三大特征，就像一塊海綿，在一擠一泡水的同時，會出現嚴重的變形。以往人們認為除了地下水開采，高容量的高層建筑在上海地面沉降中的影響能達到三成，但是上海地質學會秘書長劉守祺說，“根據目前的研究成果，發現高層建筑的影響能達到四成，對地質環境的影響非常明顯”。

為了應對地面沉降問題，上海2003年出臺了針對容積率的“雙增雙減”政策，即增加公共綠地和公共活動空間，減少建筑容量和高層建筑，同時也規定了住宅2.5、商用4.0的容積率上限。實施一年后，上海市中心總建筑量已減少約400多萬平方米，上海376個容積率過高的歷史遺留項目，平均降低容積率17%。和地下水超采造成的沉降一樣，密集建設高層建筑引發的沉降，在精明的上海人面前，似乎也得到了控制。上海整體沉降的平均數值繼續下降，直到2010年的不到6毫米。

上海地面沉降的速度降下來了，但大量建筑和地鐵施工造成的“不均勻沉降”仍然困擾著上海。2003年，為了了解地面沉降與地面建筑的相互影響關系，上海市地質調查研究院與上海市城市規劃院合作進行了專項調查。調查發現，單個高層建筑發生的一般是均勻沉降，這種沉降不大會對該建筑物本身產生太大的影響。但在眾多位置、規格不一的高層建筑的合力作用下，整個上海市的地表會形成區域性的甚至整體的不均勻沉降。

目前為同濟大學地下建筑與工程系教授的蔣明鏡稱，地面不均勻沉降和沉降速度過快一樣，都將引發多種城市災害，例如，地面不均勻沉降導致防汛墻的防汛標準持續降低，迫使不斷投入資金加高防汛墻；建筑沉降威脅著煤氣、供水等市政管線的安全；隧道不均勻沉降又導致機動車加速磨損，增加運營風險和維修費用等。

蔣明鏡說，建筑物建好后，一開始會有一定的沉降，但隨著地基下的土壤逐步發生固結，沉降也就穩定下來甚至停止。但是當周邊再有建筑施工時，就會使本來穩定的老建筑再次發生沉降。而且一個地區雖然總體上都是軟土，可是每隔幾米土質都不一樣，有的硬一些，有的軟一些，這就需要在施工前進行風險檢測和評估，并提出施工修改建議，例如需不需要對地基周圍進行加固和支撐，以有效防范沉降。

可是，蔣明鏡回國后發現，在摩天大樓林立的上海，沒有一家本地公司請他進行相關的評估。一些建筑公司請的專家并不是專門從事這方面研究的，“國內在巖土工程方面的技術水平很落后。”他說，在日本，每個企業在建筑施工時都很重視預先的沉降評估，因為那里的土地都是私有化的，如果施工給其他建筑造成損害，那是要賠償一大筆錢的。

蔣明鏡的專業知識似乎在工程評估方面派不上用場，卻能在自己買房時進行“專業評估”。他在上海買的是舊小區基礎上開發的住宅，因為那樣的建筑，地基下土壤已經基本固結。他不買在農田上建起來的和靠近江河堤壩的住宅，因為那些地方的土壤比較松軟。也不買附近可能修地鐵和高層建筑的住宅，因為老建筑都會被新建筑所影響，容易產生繼續沉降。

上海市徐匯區凱華公寓的住戶們就沒有蔣明鏡這么多土壤和建筑知識了，他們在買下住房時并沒有在意附近是否要修地鐵。這座1998年竣工的6棟連在一起的樓房，在2003被發現房屋墻壁出現裂縫。56戶居民集體投訴說，裂縫最寬處可以伸進一排手指，而且樓體看起來也“歪了”，這些投訴者懷疑這些現象與住宅樓地下20米深處正在進行的地鐵明珠2線隧道施工有關。

不均勻沉降造成的地質災害已經引起了地質學專家越來越多的關注。上海市地質學會秘書長劉守祺在接受《中國新聞周刊》記者采訪時一開始就說，“我已經不研究地下水造成的沉降了，我現在研究的是，施工過程中不均勻沉降造成的地質災害。”

漫長的“控沉”歷程

可是，劉守祺畢竟研究地下水問題幾十年，最近他一直關注著泰國曼谷洪水的新聞。在他看來，曼谷洪水泛濫的原因 “除了氣候，就是地面沉降鬧的，海水回灌進曼谷了。”劉守祺30年前就受到過泰國有關方面的邀請，研究曼谷的地面沉降問題。多年來，曼谷以每年1.5厘米至5.3厘米的速度下沉，直到現在城區已經有一大部分處于海平面之下。劉守祺的觀點和世界銀行專家簡.博喬基本一致：曼谷下沉的原因之一，就是毫無節制地抽取地下水。

然而，對于同樣被認為沉降嚴重的上海，劉守祺并不怎么擔心，他對《中國新聞周刊》說，上海發生曼谷那樣的災難“可能性很小”。

2009年，有媒體報道稱，美國科羅拉多大學一份最新研究報告表明，全球33個人口密集的大型三角洲地區中，有三分之二正面臨“地陷海升”的雙重威脅，而中國的長江三角洲、珠江三角洲及黃河三角洲，已躋身這一危機榜上最嚴重的一級。報道對上海的描述是，“城市平均標高才4米，而黃浦江漲一次潮就高達5米多，再繼續沉陷2米，上海立刻就會陷入汪洋。”

研究上海地質幾十年的劉守祺不完全認同上述說法：地陷海升確實已成既有事實，但美國學者將中國的三個三角洲列為“最嚴重級別”，這個結論還有待商榷。

實際上，上海從上世紀二三十年代開始就被發現有嚴重的沉降現象。最開始提出上海沉降的，是一個叫沃爾遜的外國人，根據1921年至1938年的“重復水準點”測量結果，提出了上海存在地面沉降。從1921年到1965年，上海市區總共沉降了1.69米。而從1966年到2000年，市區平均累計沉降量為218毫米，每年沉降6毫米。

地面沉降是上海主要的地質災害，與它軟土的地質特點有很大關系。上海境內除西南部有少數丘陵山脈外，全為低平的平原，是長江三角洲沖積平原的一部分，平均海拔高度為4米左右。整個地區好像是從東向西傾斜的半個碟子，極易受到海平面上升和地層擠壓的影響。土的結構是一層砂層、一層粘土層。砂土孔隙大，含水。上海的地下水，主要就在它的5個含水砂層中。

劉守祺告訴《中國新聞周刊》，“當集中過量地開采了某一沙層的地下水后，沙層因為孔隙水被抽走而壓縮固結，它上面的土層就整體往下壓，抽水越多的地方，壓得越低，這就形成了上海的地面沉降。”

上海最早于1860年開采地下水。一百年后的1963年，上海地下水開采量達到頂峰，年開采總量達2.03億立方米。開采地下水最多的時期，也是上海沉降最厲害的時期，上海地方志辦公室網站記載，1957年至1961年上海各地區平均沉降110毫米，個別地區達到170毫米。