■羅濟(jì)穩(wěn)

（上海市巖土地質(zhì)研究院有限公司　上海　200072）

上海地面沉降防治分區(qū)管控方法研究

■羅濟(jì)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(jìn)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(diǎn)，本文就其主要成因進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并針對(duì)地面沉降防治管理新時(shí)期的特點(diǎn)，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(shè)計(jì)沉降防治

近年，人類的經(jīng)濟(jì)和工程活動(dòng)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(zāi)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(jìn)程不斷深化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(shí)期，依舊顯著存在著空間上的地面不均勻沉降的特點(diǎn)。

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(biāo)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(dòng)兩種。在上海地面沉降中，有伴隨區(qū)域土層屬性導(dǎo)致土體自然固結(jié)的引發(fā)因素，也有工程建設(shè)活動(dòng)、深層地下水開采等人為因素。在對(duì)地面沉降進(jìn)行長期監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)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(fù)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(huì)因時(shí)空分布存在相當(dāng)大的區(qū)別，所以非常復(fù)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(dòng)態(tài)、工程建設(shè)活動(dòng)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(chǔ)的內(nèi)部因素

從區(qū)域上看，上海第四紀(jì)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(gè)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(diǎn)。因而，淺部全新世軟土在工程建設(shè)活動(dòng)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(qiáng)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(shí)期，其年度地面沉降量也達(dá)到105mm峰值，后期對(duì)地下水開采量進(jìn)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(dǎo)致地面沉降的主要外部因素。

1.3以工程建設(shè)活動(dòng)為主的重要因素

現(xiàn)階段地下沉陷態(tài)勢(shì)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(shè)活動(dòng)的相繼開展，仍存在著微量發(fā)展態(tài)勢(shì)。結(jié)合對(duì)實(shí)際情況的監(jiān)測(cè)，其中最具代表性的就是軌道交通等線性工程建設(shè)和深基坑等地下空間開發(fā)建設(shè)，他們分別對(duì)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(shí)際防治要點(diǎn)，目前上海地面沉降防治的關(guān)鍵在于強(qiáng)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(shè)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(gè)階段。首先，對(duì)上海市歷年地下水位和含水層的變化進(jìn)行分析，把握含水層應(yīng)力應(yīng)變特點(diǎn)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(duì)地下水環(huán)境容量計(jì)算的模型進(jìn)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(gè)區(qū)域特性對(duì)管控目標(biāo)進(jìn)行分類細(xì)化，并采取相應(yīng)的管控措施。對(duì)地面沉降重點(diǎn)防治區(qū)，要強(qiáng)化地下水采灌管理，嚴(yán)格限制地下水開采量，擴(kuò)大人工回灌規(guī)模，推進(jìn)線性工程地面沉降監(jiān)測(cè)與預(yù)警機(jī)制建設(shè)；對(duì)次重點(diǎn)防治區(qū)，完善區(qū)域地下水采灌格局，加強(qiáng)重點(diǎn)區(qū)域地面沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)；對(duì)一般防治區(qū)，推進(jìn)長江三角洲區(qū)域地面沉降防治聯(lián)動(dòng)機(jī)制建設(shè)。

2.3深基坑工程減壓降水地面沉降防治

現(xiàn)場(chǎng)、模型試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算等綜合手段的運(yùn)用，是進(jìn)行深基坑工程減壓降水地面沉降防治工作的重要切入點(diǎn)。無論是依托建深基坑工程進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，還是深基坑抽水-回灌的力學(xué)試驗(yàn)和模型試驗(yàn)，都為地面沉降防治措施提供了基礎(chǔ)依據(jù)。同時(shí)，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(biāo)，對(duì)基坑圍護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論、淺部地下水人工回灌等有效防治措施進(jìn)行了有效挖掘。

2.4重大市政工程設(shè)施沿線地面沉降監(jiān)測(cè)

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(duì)脆弱的地質(zhì)環(huán)境，其地面沉降危害必須得到重視，對(duì)重大市政工程設(shè)施沿線地面沉降的防治工作不容馬虎。這就需要建立相關(guān)監(jiān)測(cè)與安全機(jī)制，合理利用檢測(cè)網(wǎng)、沉降預(yù)警、信息共享等技術(shù)，實(shí)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(duì)當(dāng)前地面沉降發(fā)育特點(diǎn)的分析，本文對(duì)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(diǎn)，得出其防治分區(qū)管理方法的四個(gè)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(shè)施沿線地面沉降監(jiān)測(cè)，為實(shí)際防治工作提供參考。

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P642.26[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-486-1