上海地面沉降防治分區管控方法研究

■羅濟穩

（上海市巖土地質研究院有限公司　上海　200072）

上海地面沉降防治分區管控方法研究

■羅濟穩

（上海市巖土地質研究院有限公司上海200072）

隨著世界范圍內的城市化、工業化進程，地面沉降已成城區發展的普遍性問題。根據上海地面沉降由緩慢轉微量的階段性特點，本文就其主要成因進行了系統的分析，并針對地面沉降防治管理新時期的特點，探討了以區域地面沉降分區管控、工程性地面沉降防治、地下水資源開發利用綜合管理為代表的分區管控方法。

地面沉降降水優化設計沉降防治

近年，人類的經濟和工程活動頻繁開展，使得地面沉降成為上海典型的地質環境問題和最具代表性的地質災害，得到了政府部門的高度重視。現階段可以看到，上海地面沉降防治研究和防治管理進程不斷深化，實現了對區域地面沉降速率的有效把控。然而，在上海地面沉降從緩慢沉降階段轉入微量沉降階段的新時期，依舊顯著存在著空間上的地面不均勻沉降的特點。

1　上海地面沉降特性與成因分析

地面沉降是一種因地下松散地層固結壓縮形成地面標高降低的地質現象，其引發因素分自然因素和人為活動兩種。在上海地面沉降中，有伴隨區域土層屬性導致土體自然固結的引發因素，也有工程建設活動、深層地下水開采等人為因素。在對地面沉降進行長期監測統計分析的過程中，發現上海地面沉降存在著多重特性：沉降滯后性、沉降回彈和不可逆性、沉降緩變和持續性、沉降復雜和不均勻性等。

影響地面沉降的因素在產生和演化、作用程度方面會因時空分布存在相當大的區別，所以非常復雜。探其始源，與第四系覆蓋層厚度與地質結構特征、區域基巖埋深及起伏狀況、含水層發育和地下水開采動態、工程建設活動等因素密不可分。故而，研究地面沉降成因從內部因素、外部因素、重要因素展開：

1.1以地質環境為基礎的內部因素

從區域上看，上海第四紀地址環境條件各有其特性。通常，北部地區第四系松散沉積物厚度系數高于300m，最高超過450m,軟土層發育也超過了4個承壓含水層，擁有足夠的地下水水量。而中南部第四系松散沉積物厚度系數因其空間的不連續性分布和起伏落差，多介于100m至250m之間。西北部全新世軟土數量不足，東南部又缺乏晚更新世軟土，整體情況呈現東部深、西部淺的特點。因而，淺部全新世軟土在工程建設活動下固結變形，增加了地面沉降的發生概率，上海大部分地區屬于地面沉降隱患區。

1.2地下水開采不合理的外部因素

上海地面沉降早有歷史根源，從1860年的第一口深井誕生開始，上海地下水開采強度、開采量、開采空間和開采層次呈現的持續性和無序性，使得地面沉降問題不斷惡化。在開采量頂峰時期，其年度地面沉降量也達到105mm峰值，后期對地下水開采量進行限制和層次調整，并加以人工回灌，至2013年其年度平均沉降量竟降低至5.9mm。可見，地面沉降直接受地下水開采影響，地下水開采是導致地面沉降的主要外部因素。

1.3以工程建設活動為主的重要因素

現階段地下沉陷態勢在地下水開采量的大力限制下得到大體控制，但伴隨城市工程建設活動的相繼開展，仍存在著微量發展態勢。結合對實際情況的監測，其中最具代表性的就是軌道交通等線性工程建設和深基坑等地下空間開發建設，他們分別對地面沉降有著區域性和局部性的顯著影響。

2　地面沉降分區管控方法

根據地面沉降實際防治要點，目前上海地面沉降防治的關鍵在于強化地面沉降分區管控。研究分區管控方法，具體可從地下水資源開發利用、區域地面沉降、深基坑工程減壓降水地面沉降、重大市政工程設施沿線地面沉降等方面著手。

2.1地下水資源開發利用管控

地下水資源分區管控分為兩個階段。首先，對上海市歷年地下水位和含水層的變化進行分析，把握含水層應力應變特點和地下水資源量限制條件。然后立足區域三維地面沉降模型，對地下水環境容量計算的模型進行制作并優化。

2.2區域地面沉降分區管控

根據各個區域特性對管控目標進行分類細化，并采取相應的管控措施。對地面沉降重點防治區，要強化地下水采灌管理，嚴格限制地下水開采量，擴大人工回灌規模，推進線性工程地面沉降監測與預警機制建設；對次重點防治區，完善區域地下水采灌格局，加強重點區域地面沉降監測網絡建設；對一般防治區，推進長江三角洲區域地面沉降防治聯動機制建設。

2.3深基坑工程減壓降水地面沉降防治

現場、模型試驗和數值計算等綜合手段的運用，是進行深基坑工程減壓降水地面沉降防治工作的重要切入點。無論是依托建深基坑工程進行的現場試驗，還是深基坑抽水-回灌的力學試驗和模型試驗，都為地面沉降防治措施提供了基礎依據。同時，利用數值法模擬不同分區地面沉降影響規律和控制指標，對基坑圍護系統的設計理論、淺部地下水人工回灌等有效防治措施進行了有效挖掘。

2.4重大市政工程設施沿線地面沉降監測

上海重大市政工程繁雜，從軌道交通到高架道路，從高鐵道路到越江隧道，以及防汛墻、磁浮道路等等。這些工程都屬于上海的生命線工程，面對脆弱的地質環境，其地面沉降危害必須得到重視，對重大市政工程設施沿線地面沉降的防治工作不容馬虎。這就需要建立相關監測與安全機制，合理利用檢測網、沉降預警、信息共享等技術，實現高效地面沉降防治。

3　結束語

上海地面沉降具有多重性特征，通過對當前地面沉降發育特點的分析，本文對影響地面沉降的內部因素、外部因素和重要因素展開了系統討論，并結合目前地面沉降的防治重點，得出其防治分區管理方法的四個研究方向：地下水資源開發利用管控、區域地面沉降分區管控、深基坑工程減壓降水地面沉降防治、重大市政工程設施沿線地面沉降監測，為實際防治工作提供參考。

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P642.26[文獻碼]B

1000-405X（2016）-9-486-1