天津市津南区地面沉降影响因素及防控管理

罗立红，邵 兴，牛 毅，吕潇文

（天津市地质环境监测总站，天津 300191）

天津市津南区地面沉降影响因素及防控管理

罗立红，邵 兴，牛 毅，吕潇文

（天津市地质环境监测总站，天津 300191）

天津市津南区是四个环城区之一，近年来该区地面沉降形势严峻，开采地下水及工程建设活动为主要的人为加剧地面沉降的因素。地下水位漏斗与沉降漏斗在该区重叠，在地下水资源管理方面，天津已经实行严格的禁采、限采条例，地下水资源开采呈逐年减少趋势；随城市化进程的加速，工程建设对区域地面沉降的影响不断累积，以工程实例分析周边区域水准监测点遭受工程建设影响程度，正确认识了工程建设对区域地面沉降的影响，在区域地面沉降管理方面，应在大型工程建设区建立专项地面沉降监测体系。

地面沉降；防控管理；地下水；工程建设

1 天津市津南区概况

津南区是天津市四个环城区之一，位于天津市东南部，海河下游南岸，素有天津“金三角”之称。主要为冲积平原和海积、冲积平原，海拔2～4m之间。津南区处于天津市经济发展的主轴上，是承接中心城区城市功能和滨海新区产业功能的重要地区，东部的葛沽镇是滨海新区的重要组成部分。津南区2015年累计建成还迁安置房1157万m2，6.77万户群众迁入新居，全面打造了8个新型城镇，初步形成了统筹协调、各具特色的现代化新型城镇体系。2015年，城镇化率达到90%以上，城乡一体化发展走在全市前列。

该区属温带季风型大陆性气候，春季干旱多风、夏季炎热多雨、秋季晴朗气爽、冬季寒冷干燥，6～9月份为丰水期，12月～次年3月为枯水期。

津南区河流均属海河水系，区内一级河道一条为海河，二级河道16条。各河道的主要作用为排洪、排污河调节水源。这样津南区河网密布、纵横交错，为农灌提供了便利的条件。该区设施农业园具有较大规模，名优农产品较多。

2 天津市津南区沉降漏斗现状及原因分析

天津市地面沉降始于1923年，据历史水准点资料，伴随着地下水的开发，地面沉降相应发生。天津市中心市区地面沉降大致分为四个阶段：1923～1957年为地面沉降初期阶段，地面沉降萌芽期；1958～1966年地面沉降中心初步形成阶段，形成了天津北站、河北大街、大直沽、陈塘庄等沉降中心；1967～1985年为地面沉降急剧持续发展阶段，已形成的沉降中心进一步发展扩大；1986年至今为地面沉降治理阶段[1]。截至2015年，中心城区地下水形成水位反漏斗。津南区临近中心市区，地面沉降发展历程略有差异，该区地面沉降灾害发展目前处于治理控制阶段，其中津南双桥河镇、葛沽镇地面沉降问题较严重，2010～2015年漏斗发展变化趋势见图1。

引起地面沉降的因素主要分为欠固结软土、构造因素、地下水开采、地热及油气资源开采、人类工程活动。据天津市控制地面沉降工作办公室对天津市地面沉降影响因素定量研究显示，2008～2009年天津津南区地下水开采、人类工程活动因素对区域地面沉降影响比例分别为63.57%、12.39%[2]。

除自然因素外，天津津南区地面沉降的主要原因为地下水开采，2010年津南区地下水开采量1773万m3，开采强度每年每平房米3.38万m3，比临近东丽区、塘沽区开采强度大，2015年津南区地下水开采量有了大幅压缩至1083万m3。2015年津南区浅层咸水为主，较少开采利用，浅层地下水水位动态基本稳定；深层地下水补给条件差，深层地下水年内变幅较大，多年水位以下降为主，高水位期与降水期明显滞后是主要动态特征。三组、四组地下水开采在津南区地下水漏斗与地面沉降漏斗区重叠出现（图2）。

近年来，天津城市化进程加快，工程建设对区域地面沉降的影响越来越显著，建筑密度越大，建筑容积率越高，地面沉降越显著[3]；然而，工程建设影响在时间、空间有一定范围，工程建设对区域地面沉降影响需要具体工程具体分析。

图1 2011～2015年沉降漏斗变迁Fig.1 2011～2015 subsidence funnel change

图2 水位与沉降漏斗叠加Fig.2 Water level and subsidence center superimposed

3 工程建设周边水准点变化分析

十二五期间，津南区双桥河镇、葛沽镇沉降中心，周边大型工程项目包括高层住宅、教育基地、轨道交通等工程，对区域地面沉降有一定的影响，工程建设影响的本质原因为建设期抽汲地下水、荷载增加、工后期动荷载等因素。本次选取三个工程片区进行详细分析。

（1）海河教育园区、津南新城片区

本工程建设施工期降水及荷载对周边地层压缩影响有一定的影响范围，区域水准监测点与工程建设场地有一定的距离，虽然不能准确的反映工程建设对区域地面沉降的影响程度，但区域水准点作为区域地面沉降发育情况的衡量指标，在指导地面沉降控制工作中起决定性作用，分析工程建设对周边水准点影响程度，对正确认识地面沉降发育形势起积极作用。

2011～2013年地面沉降速率大于70mm的漏斗中心出现较大偏移，与海河教育片区、津南新城建设有较大关系。工程建设在特定地点、特定时段发生，对周边已有水准点影响程度差异较大，津南新城工程区周边临近水准点较少，施工场地周边1公里范围内水准点JC816、JN006 (图3)，水准点平面位置见图1，在2011年沉降速率较其它年份有明显的增大现象，点JC816的监测数据较连续，该水准点因周边工程建设导致该点沉降值较2009年、2012年增大15.3mm、15.52mm，2013年津南新城高层建设期间该点沉降增大0.92mm。水准点JN006埋设时间较短，自建成以来一直呈递减趋势，2011年较2012年沉降值大38.24mm，该点距津南合安园工程场地1km左右，周边未发现其他大型工程建设（图4）。

图3 水准点监测情况Fig.3 Leveling point Monitor situation

图4 2011年8月工程施工状况Fig.4 Construction of the project in August 2011

（2）双桥河示范小镇工程

天津市津南区双桥河示范小城镇用房工程区，该工程区体量大，2010年1月发布公开招标，一标段～三标段，建筑面积合计313669m2，地上26、16、10层，地下1层；四标段：商场工程,建筑面积34247m2，地上5层；地下1层。工期为2010年2月11日至2011年10月11日，从影像图可以直观显示2011年工程场地建设规模。该工程区周边后续又建设了祥水馨苑、兆和园工程项目，兆和园农民安置用房建筑面积311592.54m2，2014年基本完成工程地基降水工程（图6）。

图5 水准点监测情况Fig.5 Leveling point monitor situation

图6 2011年8月工程施工状况Fig.6 Construction of the project in August 2011

2010～2013年该工程场地均划定在年沉降速率70mm的沉降区内，周边现存水准点监测情况如图5，监测时间较连续的JC755变化情况在2011年出现年沉降大值与工程建设影响吻合，2011年较2010年、2012年年沉降量差值分别为18.07mm、16.29mm，2010年较2009年沉降量增加4.91mm。其余监测点埋设时间短，JN005监测点2011年沉降变形量较2012年大40.97mm，从水准点与工程建设场地距离分析，该点沉降量增加不仅仅是因工程建设影响。

（3）地铁1号线双桥河车辆段工程

沉降漏斗区包含在建的天津地铁1号线东延伸两个车站，一个区间段，一个车辆段。天津地铁1号线东延长线双桥河车辆段，主要工程量总建筑面积176000m2，其中停车列检库56387m2，废水处理厂253.4m2，附属用房807.3m2，跟随式变电所411.8m2，工程车库2497m2，联合检修库44537.6m2，门卫房2个117.3m2，物资总库9271.6m2，洗车库1137.2m2，易燃品间426.9m2，综合楼11000m2，综合维修中心8794.4m2。铺轨辅助线长1.28km，正线单线长30.48km，双桥河车辆段场区轨道及出入段线长22.08km。其建设规模如图7，平面位置见图1。

图7 2015年9月工程施工状况Fig.7 Construction of the project in September 2015

图8 水准点监测情况Fig.8 Leveling point monitor situation

根据上海市城市化进程引起的地面沉降因素分析显示,盾构隧道施工引起横向地表变形接近土体的破坏棱体，下沉影响范围为60～75m；上海基坑降水影响范围可达30～80m[4]。天津地铁建设影响范围较少研究。本次编制工程线路周边较近的水准点JC309、JN006（平面位置见图1）历时曲线（图8），由此可见两水准监测点在工程建设期未发现明显的异常变化；天津地铁建设对周边环境影响研究较少，已有水准点与工程线路距离在100m以外，因此，地铁建设影响已有水准点的监测成果未能及时反映。

本次研究区工程建设区内监测点JC816 JC755 JC309具有相似的变化趋势，三个监测点周边工程建设有较大差异，工程建设对区域水准点监测成果不同工程规模、不同工程类型、不同水准点距影响程度差异较大，在控制地面沉降管理方面应有相关工程的具体监测数据。本次选取的监测点数量有限、分析范围有限，上述结论仅适用于2010～2015年津南区双桥河镇周边区域监测成果分析。

4 区域地面沉降预防性控制方法

天津市目前已实施严格的水资源管理办法，地下水压采成效明显，区域地面沉降得到有效的控制，然而地面沉降问题依然严峻。工程建设对区域地面沉降的影响在不同水准监测点影响程度差异较大，影响随时间推移慢慢减少。

区域水准点主要用于掌握区域地面沉降发育形势，目前天津市域内已有水准点在重点沉降区平均间隔2～3km其它沉降区平均间隔3～4km，近年来，已建水准监测点损坏较多，后续新建更替点，造成连续记录缺失。因此，工程建设影响并未在区域地面沉降监测成果中完全显示出来。

工程建设管理方面，2014年2月《天津市控制地面沉降管理办法》[5]正式颁布实施，该办法明确了开挖深度超过5m的建设项目，建设单位应对施工影响范围区域的地面沉降进行监测，发现异常情况，及时报告水行政主管部门和建设管理部门，在确保施工安全的同时，采取有效防止地面沉降措施。

以往对工程建设影响研究，主要关注高层建筑群的影响范围，不同规模影响差异较大，很难给出一个明确的结论。高层建筑监测方面在天津滨海新区做过类似大型工程区地面沉降监测实例[6]，建立了水准监测点与分层标点的联合监测体系，监测点密度大，监测频率高，对不同工程时段区域地面沉降有了可靠的认识。

天津地面沉降总体形势严峻，在地面沉降形势严重的漏斗区，且为新兴城镇初期建设地带，高层建筑、公共交通、新建产业园区，应加密水准监测，必要时建立水准点、分层标点监测体系，天津也在探索建立长期运营的轨道交通工程的地面沉降监测管理办法。

5 结束语

人类工程活动是城市发展的命脉，工程建设加剧地面沉降灾害差异性很大，区域水准点监测范围有限，有些工程致灾情况并不能完全显现，天津城镇化率已接近90%，为保证人民财产的安全、社会稳定，在沉降严重区建立工程分类监管体系是目前地面沉降管控的主要发展方向。

References)

[1] 张云霞.天津市滨海新区地面沉降防治对策研究[D].天津大学, 2004:4-5.

Zhang Y X.Study on countermeasures of land subsidence prevention in tianjin binhai new area[D].Tianjin University, 2004:4-5.

[2] 朱庆川,王巍,时绍玮,等.天津市地面沉降影响因素定量分析[J].中国水运,2014,(3):360-363.

Zhu Q C, Wang W, Shi S W, et al.Quantitative analysis of infuencing factors of land subsidence in Tianjin[J].China Water Transport, 2014,(3):360-363.

[3] 介玉新,高燕,李广信.城市建设对地面沉降影响的原因分析[J].岩土工程技术,2007,(4):78-82.

Jie Y X, Gao Y, Li G X.Analysis of the influence of urban construction on land subsidence[J].Geotechnical Engineering Technology, 2007,(4):78-82.

[4] 许烨霜,马磊,沈水龙.上海市城市化进程引起的地面沉降因素分析[J].岩土力学,2011,(4):578-581.

Xu Y S, Ma L, Sheng S L.Analysis of land subsidence factors caused by urbanization in Shanghai[J].Geotechnical Mechanics, 2011,(4):578-581.

[5] 天津市水务局.天津市控制地面沉降管理办法[Z].2014.

Tianjin Water Affairs Bureau.Measures for the control of land subsidence in Tianjin[Z].2014.

[6] 罗立红,万广欣,牛毅,等.天津高层建筑建设对周边土层影响监测工程实例[J].城市地质,2014,(2):47-50.

Ruo L H, Wan G X, Niu Y, et al.Engineering example of infuence of high-rise building construction on surrounding soil layer in Tianjin[J].Urban Geology, 2014,(2):47-50.

Land subsidence infuencing factors and prevention and control management in the Jinnan district of Tianjin city

LUO Li-Hong, SHAO Xing, NIU Yi, LÜ Xiao-Wen
(Tianjin Monitoring Central Station of Geology Enviromental, Tianjin 300191, China)

Jinnan District in Tianjin is one of the four ring cities.In recent years, the situation of land subsidence in the area has become grim, with mining groundwater and construction activities as the main man-made factors that aggravate the ground subsidence.Groundwater and sedimentation funnels in the area overlap.In the management of groundwater resources, Tianjin has implemented a strict mining ban and mining regulations.As a result, groundwater resource mining has decreased year by year.With the acceleration of urbanization process, the construction of the regional ground subsidence The impact of the project construction on the regional ground subsidence, as pertaining to land subsidence management, should be considered in the large-scale construction area by establishing a special ground settlement monitoring system.

land subsidence; the prevention and control management; groundwater; engineering construction

P642.26

A

2095-1329(2017)03-0070-04

10.3969/j.issn.2095-1329.2017.03.016

2017-04-01

修回日期: 2017-05-26

罗立红(1982-),女,硕士,高级工程师,主要从事地面沉降监测研究.

电子邮箱: 44534829@qq.com

联系电话: 022-23682576

中国地质调查局地质调查项目(水[2014] 02-031-011);天津市国土资源和房屋管理局科研项目“天津市低海拔地区地面沉降灾害调查及防治对策研究”(国土房任[2015]1号)