上海地面沉降防治分區(qū)管控方法研究

■羅濟穩(wěn)

（上海市巖土地質(zhì)研究院有限公司　上?！?00072）

上海地面沉降防治分區(qū)管控方法研究

■羅濟穩(wěn)

（上海市巖土地質(zhì)研究院有限公司上海200072）

隨著世界范圍內(nèi)的城市化、工業(yè)化進程，地面沉降已成城區(qū)發(fā)展的普遍性問題。根據(jù)上海地面沉降由緩慢轉(zhuǎn)微量的階段性特點，本文就其主要成因進行了系統(tǒng)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(qū)域地面沉降分區(qū)管控、工程性地面沉降防治、地下水資源開發(fā)利用綜合管理為代表的分區(qū)管控方法。

地面沉降降水優(yōu)化設計沉降防治

近年，人類的經(jīng)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(zhì)環(huán)境問題和最具代表性的地質(zhì)災害，得到了政府部門的高度重視?，F(xiàn)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(xiàn)了對區(qū)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(zhuǎn)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(jié)壓縮形成地面標高降低的地質(zhì)現(xiàn)象，其引發(fā)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(qū)域土層屬性導致土體自然固結(jié)的引發(fā)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(jiān)測統(tǒng)計分析的過程中，發(fā)現(xiàn)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(xù)性、沉降復雜和不均勻性等。

影響地面沉降的因素在產(chǎn)生和演化、作用程度方面會因時空分布存在相當大的區(qū)別，所以非常復雜。探其始源，與第四系覆蓋層厚度與地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征、區(qū)域基巖埋深及起伏狀況、含水層發(fā)育和地下水開采動態(tài)、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(nèi)部因素、外部因素、重要因素展開：

1.1以地質(zhì)環(huán)境為基礎的內(nèi)部因素

從區(qū)域上看，上海第四紀地址環(huán)境條件各有其特性。通常，北部地區(qū)第四系松散沉積物厚度系數(shù)高于300m，最高超過450m,軟土層發(fā)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(shù)因其空間的不連續(xù)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(shù)量不足，東南部又缺乏晚更新世軟土，整體情況呈現(xiàn)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(jié)變形，增加了地面沉降的發(fā)生概率，上海大部分地區(qū)屬于地面沉降隱患區(qū)。

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(xiàn)的持續(xù)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(diào)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?？梢?，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(xiàn)階段地下沉陷態(tài)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(fā)展態(tài)勢。結(jié)合對實際情況的監(jiān)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(fā)建設，他們分別對地面沉降有著區(qū)域性和局部性的顯著影響。

2　地面沉降分區(qū)管控方法

根據(jù)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(qū)管控。研究分區(qū)管控方法，具體可從地下水資源開發(fā)利用、區(qū)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(fā)利用管控

地下水資源分區(qū)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(qū)域三維地面沉降模型，對地下水環(huán)境容量計算的模型進行制作并優(yōu)化。

2.2區(qū)域地面沉降分區(qū)管控

根據(jù)各個區(qū)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(qū)，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(guī)模，推進線性工程地面沉降監(jiān)測與預警機制建設；對次重點防治區(qū)，完善區(qū)域地下水采灌格局，加強重點區(qū)域地面沉降監(jiān)測網(wǎng)絡建設；對一般防治區(qū)，推進長江三角洲區(qū)域地面沉降防治聯(lián)動機制建設。

2.3深基坑工程減壓降水地面沉降防治

現(xiàn)場、模型試驗和數(shù)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(xiàn)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(jù)。同時，利用數(shù)值法模擬不同分區(qū)地面沉降影響規(guī)律和控制指標，對基坑圍護系統(tǒng)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(jiān)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(zhì)環(huán)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(jiān)測與安全機制，合理利用檢測網(wǎng)、沉降預警、信息共享等技術(shù)，實現(xiàn)高效地面沉降防治。

3　結(jié)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(fā)育特點的分析，本文對影響地面沉降的內(nèi)部因素、外部因素和重要因素展開了系統(tǒng)討論，并結(jié)合目前地面沉降的防治重點，得出其防治分區(qū)管理方法的四個研究方向：地下水資源開發(fā)利用管控、區(qū)域地面沉降分區(qū)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(jiān)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