上海:一個(gè)城市在沉降中的自救

馬多思

蔣明鏡先后在日本、英國(guó)和加拿大從事了8年的研究工作之后，2006年決定回中國(guó)發(fā)展。站在上海黃浦江邊遠(yuǎn)望對(duì)岸，陸家嘴聳立的摩天樓群令他感到興奮，同時(shí)，這位研究巖土力學(xué)的專家也相信，發(fā)揮自己專業(yè)特長(zhǎng)的機(jī)會(huì)應(yīng)該就在這里。蔣明鏡知道，他腳下的這塊土地是由近千年來(lái)長(zhǎng)江帶來(lái)的泥沙所形成的軟土層結(jié)構(gòu)，數(shù)千幢快速建起的高樓在推動(dòng)上海發(fā)展的同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生一系列的問(wèn)題——加劇地面沉降便是其中之一。

過(guò)度抽取地下水，曾經(jīng)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(gè)原因，是不斷拔地而起的高層建筑。自上世紀(jì)90年代以來(lái)，高樓林立的陸家嘴地區(qū)的地面沉降就達(dá)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(yuǎn)東第一高樓”國(guó)際飯店，但高層建筑數(shù)量的迅速膨脹還是近10年的事。數(shù)字顯示，上海建于上世紀(jì)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(lái)，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(shí)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的變形。以往人們認(rèn)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(dá)到三成，但是上海地質(zhì)學(xué)會(huì)秘書長(zhǎng)劉守祺說(shuō)，“根據(jù)目前的研究成果，發(fā)現(xiàn)高層建筑的影響能達(dá)到四成，對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響非常明顯”。

為了應(yīng)對(duì)地面沉降問(wèn)題，上海2003年出臺(tái)了針對(duì)容積率的“雙增雙減”政策，即增加公共綠地和公共活動(dòng)空間，減少建筑容量和高層建筑，同時(shí)也規(guī)定了住宅2.5、商用4.0的容積率上限。實(shí)施一年后，上海市中心總建筑量已減少約400多萬(wàn)平方米，上海376個(gè)容積率過(guò)高的歷史遺留項(xiàng)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(shè)高層建筑引發(fā)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(shù)值繼續(xù)下降，直到2010年的不到6毫米。

上海地面沉降的速度降下來(lái)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(guān)系，上海市地質(zhì)調(diào)查研究院與上海市城市規(guī)劃院合作進(jìn)行了專項(xiàng)調(diào)查。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，單個(gè)高層建筑發(fā)生的一般是均勻沉降，這種沉降不大會(huì)對(duì)該建筑物本身產(chǎn)生太大的影響。但在眾多位置、規(guī)格不一的高層建筑的合力作用下，整個(gè)上海市的地表會(huì)形成區(qū)域性的甚至整體的不均勻沉降。

目前為同濟(jì)大學(xué)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(guò)快一樣，都將引發(fā)多種城市災(zāi)害，例如，地面不均勻沉降導(dǎo)致防汛墻的防汛標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)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(dǎo)致機(jī)動(dòng)車加速磨損，增加運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)和維修費(fèi)用等。

蔣明鏡說(shuō)，建筑物建好后，一開始會(huì)有一定的沉降，但隨著地基下的土壤逐步發(fā)生固結(jié)，沉降也就穩(wěn)定下來(lái)甚至停止。但是當(dāng)周邊再有建筑施工時(shí)，就會(huì)使本來(lái)穩(wěn)定的老建筑再次發(fā)生沉降。而且一個(gè)地區(qū)雖然總體上都是軟土，可是每隔幾米土質(zhì)都不一樣，有的硬一些，有的軟一些，這就需要在施工前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)和評(píng)估，并提出施工修改建議，例如需不需要對(duì)地基周圍進(jìn)行加固和支撐，以有效防范沉降。

可是，蔣明鏡回國(guó)后發(fā)現(xiàn)，在摩天大樓林立的上海，沒(méi)有一家本地公司請(qǐng)他進(jìn)行相關(guān)的評(píng)估。一些建筑公司請(qǐng)的專家并不是專門從事這方面研究的，“國(guó)內(nèi)在巖土工程方面的技術(shù)水平很落后?！彼f(shuō)，在日本，每個(gè)企業(yè)在建筑施工時(shí)都很重視預(yù)先的沉降評(píng)估，因?yàn)槟抢锏耐恋囟际撬接谢?，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(yè)知識(shí)似乎在工程評(píng)估方面派不上用場(chǎng)，卻能在自己買房時(shí)進(jìn)行“專業(yè)評(píng)估”。他在上海買的是舊小區(qū)基礎(chǔ)上開發(fā)的住宅，因?yàn)槟菢拥慕ㄖ鼗峦寥酪呀?jīng)基本固結(jié)。他不買在農(nóng)田上建起來(lái)的和靠近江河堤壩的住宅，因?yàn)槟切┑胤降耐寥辣容^松軟。也不買附近可能修地鐵和高層建筑的住宅，因?yàn)槔辖ㄖ紩?huì)被新建筑所影響，容易產(chǎn)生繼續(xù)沉降。

上海市徐匯區(qū)凱華公寓的住戶們就沒(méi)有蔣明鏡這么多土壤和建筑知識(shí)了，他們?cè)谫I下住房時(shí)并沒(méi)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(fā)現(xiàn)房屋墻壁出現(xiàn)裂縫。56戶居民集體投訴說(shuō)，裂縫最寬處可以伸進(jìn)一排手指，而且樓體看起來(lái)也“歪了”，這些投訴者懷疑這些現(xiàn)象與住宅樓地下20米深處正在進(jìn)行的地鐵明珠2線隧道施工有關(guān)。

不均勻沉降造成的地質(zhì)災(zāi)害已經(jīng)引起了地質(zhì)學(xué)專家越來(lái)越多的關(guān)注。上海市地質(zhì)學(xué)會(huì)秘書長(zhǎng)劉守祺在接受《中國(guó)新聞周刊》記者采訪時(shí)一開始就說(shuō)，“我已經(jīng)不研究地下水造成的沉降了，我現(xiàn)在研究的是，施工過(guò)程中不均勻沉降造成的地質(zhì)災(zāi)害?！?/p>

漫長(zhǎng)的“控沉”歷程

可是，劉守祺畢竟研究地下水問(wèn)題幾十年，最近他一直關(guān)注著泰國(guó)曼谷洪水的新聞。在他看來(lái)，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(jìn)曼谷了?！眲⑹仂?0年前就受到過(guò)泰國(guó)有關(guān)方面的邀請(qǐng)，研究曼谷的地面沉降問(wèn)題。多年來(lái)，曼谷以每年1.5厘米至5.3厘米的速度下沉，直到現(xiàn)在城區(qū)已經(jīng)有一大部分處于海平面之下。劉守祺的觀點(diǎn)和世界銀行專家簡(jiǎn).博喬基本一致：曼谷下沉的原因之一，就是毫無(wú)節(jié)制地抽取地下水。

然而，對(duì)于同樣被認(rèn)為沉降嚴(yán)重的上海，劉守祺并不怎么擔(dān)心，他對(duì)《中國(guó)新聞周刊》說(shuō)，上海發(fā)生曼谷那樣的災(zāi)難“可能性很小”。

2009年，有媒體報(bào)道稱，美國(guó)科羅拉多大學(xué)一份最新研究報(bào)告表明，全球33個(gè)人口密集的大型三角洲地區(qū)中，有三分之二正面臨“地陷海升”的雙重威脅，而中國(guó)的長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲及黃河三角洲，已躋身這一危機(jī)榜上最嚴(yán)重的一級(jí)。報(bào)道對(duì)上海的描述是，“城市平均標(biāo)高才4米，而黃浦江漲一次潮就高達(dá)5米多，再繼續(xù)沉陷2米，上海立刻就會(huì)陷入汪洋。”

研究上海地質(zhì)幾十年的劉守祺不完全認(rèn)同上述說(shuō)法：地陷海升確實(shí)已成既有事實(shí)，但美國(guó)學(xué)者將中國(guó)的三個(gè)三角洲列為“最嚴(yán)重級(jí)別”，這個(gè)結(jié)論還有待商榷。

實(shí)際上，上海從上世紀(jì)二三十年代開始就被發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重的沉降現(xiàn)象。最開始提出上海沉降的，是一個(gè)叫沃爾遜的外國(guó)人，根據(jù)1921年至1938年的“重復(fù)水準(zhǔn)點(diǎn)”測(cè)量結(jié)果，提出了上海存在地面沉降。從1921年到1965年，上海市區(qū)總共沉降了1.69米。而從1966年到2000年，市區(qū)平均累計(jì)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(zhì)災(zāi)害，與它軟土的地質(zhì)特點(diǎn)有很大關(guān)系。上海境內(nèi)除西南部有少數(shù)丘陵山脈外，全為低平的平原，是長(zhǎng)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(gè)地區(qū)好像是從東向西傾斜的半個(gè)碟子，極易受到海平面上升和地層擠壓的影響。土的結(jié)構(gòu)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(gè)含水砂層中。

劉守祺告訴《中國(guó)新聞周刊》，“當(dāng)集中過(guò)量地開采了某一沙層的地下水后，沙層因?yàn)榭紫端怀樽叨鴫嚎s固結(jié)，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?！?/p>

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(dá)到頂峰，年開采總量達(dá)2.03億立方米。開采地下水最多的時(shí)期，也是上海沉降最厲害的時(shí)期，上海地方志辦公室網(wǎng)站記載，1957年至1961年上海各地區(qū)平均沉降110毫米，個(gè)別地區(qū)達(dá)到170毫米。