上海地面沉降防治分区管控方法研究

■罗济稳

（上海市岩土地质研究院有限公司　上海　200072）

上海地面沉降防治分区管控方法研究

■罗济稳

（上海市岩土地质研究院有限公司上海200072）

随着世界范围内的城市化、工业化进程，地面沉降已成城区发展的普遍性问题。根据上海地面沉降由缓慢转微量的阶段性特点，本文就其主要成因进行了系统的分析，并针对地面沉降防治管理新时期的特点，探讨了以区域地面沉降分区管控、工程性地面沉降防治、地下水资源开发利用综合管理为代表的分区管控方法。

地面沉降降水优化设计沉降防治

近年，人类的经济和工程活动频繁开展，使得地面沉降成为上海典型的地质环境问题和最具代表性的地质灾害，得到了政府部门的高度重视。现阶段可以看到，上海地面沉降防治研究和防治管理进程不断深化，实现了对区域地面沉降速率的有效把控。然而，在上海地面沉降从缓慢沉降阶段转入微量沉降阶段的新时期，依旧显著存在着空间上的地面不均匀沉降的特点。

1　上海地面沉降特性与成因分析

地面沉降是一种因地下松散地层固结压缩形成地面标高降低的地质现象，其引发因素分自然因素和人为活动两种。在上海地面沉降中，有伴随区域土层属性导致土体自然固结的引发因素，也有工程建设活动、深层地下水开采等人为因素。在对地面沉降进行长期监测统计分析的过程中，发现上海地面沉降存在着多重特性：沉降滞后性、沉降回弹和不可逆性、沉降缓变和持续性、沉降复杂和不均匀性等。

影响地面沉降的因素在产生和演化、作用程度方面会因时空分布存在相当大的区别，所以非常复杂。探其始源，与第四系覆盖层厚度与地质结构特征、区域基岩埋深及起伏状况、含水层发育和地下水开采动态、工程建设活动等因素密不可分。故而，研究地面沉降成因从内部因素、外部因素、重要因素展开：

1.1以地质环境为基础的内部因素

从区域上看，上海第四纪地址环境条件各有其特性。通常，北部地区第四系松散沉积物厚度系数高于300m，最高超过450m,软土层发育也超过了4个承压含水层，拥有足够的地下水水量。而中南部第四系松散沉积物厚度系数因其空间的不连续性分布和起伏落差，多介于100m至250m之间。西北部全新世软土数量不足，东南部又缺乏晚更新世软土，整体情况呈现东部深、西部浅的特点。因而，浅部全新世软土在工程建设活动下固结变形，增加了地面沉降的发生概率，上海大部分地区属于地面沉降隐患区。

1.2地下水开采不合理的外部因素

上海地面沉降早有历史根源，从1860年的第一口深井诞生开始，上海地下水开采强度、开采量、开采空间和开采层次呈现的持续性和无序性，使得地面沉降问题不断恶化。在开采量顶峰时期，其年度地面沉降量也达到105mm峰值，后期对地下水开采量进行限制和层次调整，并加以人工回灌，至2013年其年度平均沉降量竟降低至5.9mm。可见，地面沉降直接受地下水开采影响，地下水开采是导致地面沉降的主要外部因素。

1.3以工程建设活动为主的重要因素

现阶段地下沉陷态势在地下水开采量的大力限制下得到大体控制，但伴随城市工程建设活动的相继开展，仍存在着微量发展态势。结合对实际情况的监测，其中最具代表性的就是轨道交通等线性工程建设和深基坑等地下空间开发建设，他们分别对地面沉降有着区域性和局部性的显著影响。

2　地面沉降分区管控方法

根据地面沉降实际防治要点，目前上海地面沉降防治的关键在于强化地面沉降分区管控。研究分区管控方法，具体可从地下水资源开发利用、区域地面沉降、深基坑工程减压降水地面沉降、重大市政工程设施沿线地面沉降等方面着手。

2.1地下水资源开发利用管控

地下水资源分区管控分为两个阶段。首先，对上海市历年地下水位和含水层的变化进行分析，把握含水层应力应变特点和地下水资源量限制条件。然后立足区域三维地面沉降模型，对地下水环境容量计算的模型进行制作并优化。

2.2区域地面沉降分区管控

根据各个区域特性对管控目标进行分类细化，并采取相应的管控措施。对地面沉降重点防治区，要强化地下水采灌管理，严格限制地下水开采量，扩大人工回灌规模，推进线性工程地面沉降监测与预警机制建设；对次重点防治区，完善区域地下水采灌格局，加强重点区域地面沉降监测网络建设；对一般防治区，推进长江三角洲区域地面沉降防治联动机制建设。

2.3深基坑工程减压降水地面沉降防治

现场、模型试验和数值计算等综合手段的运用，是进行深基坑工程减压降水地面沉降防治工作的重要切入点。无论是依托建深基坑工程进行的现场试验，还是深基坑抽水-回灌的力学试验和模型试验，都为地面沉降防治措施提供了基础依据。同时，利用数值法模拟不同分区地面沉降影响规律和控制指标，对基坑围护系统的设计理论、浅部地下水人工回灌等有效防治措施进行了有效挖掘。

2.4重大市政工程设施沿线地面沉降监测

上海重大市政工程繁杂，从轨道交通到高架道路，从高铁道路到越江隧道，以及防汛墙、磁浮道路等等。这些工程都属于上海的生命线工程，面对脆弱的地质环境，其地面沉降危害必须得到重视，对重大市政工程设施沿线地面沉降的防治工作不容马虎。这就需要建立相关监测与安全机制，合理利用检测网、沉降预警、信息共享等技术，实现高效地面沉降防治。

3　结束语

上海地面沉降具有多重性特征，通过对当前地面沉降发育特点的分析，本文对影响地面沉降的内部因素、外部因素和重要因素展开了系统讨论，并结合目前地面沉降的防治重点，得出其防治分区管理方法的四个研究方向：地下水资源开发利用管控、区域地面沉降分区管控、深基坑工程减压降水地面沉降防治、重大市政工程设施沿线地面沉降监测，为实际防治工作提供参考。

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P642.26[文献码]B

1000-405X（2016）-9-486-1