探析城市地面沉降的原因与应对策略

■罗跃

（广东省有色金属地质局水文地质队广东广州510800）

探析城市地面沉降的原因与应对策略

■罗跃

（广东省有色金属地质局水文地质队广东广州510800）

地面沉降属于现代城市的主要地质灾害之一，并且其规模和危害还在不断随着我国城市发展而增大，因此需要得到相关方的高度重视。本文对为什么会发生城市地面沉降的原因做出了简要阐述，并就怎样应对和预防进行了进一步的探索。

城市地面沉降原因策略

1　引言

地面沉降又称为地面下沉或地陷。它是在人类工程经济活动影响下，由于地下松散地层固结压缩，导致地壳表面标高降低的一种局部的下降运动（或工程地质现象）。截至2011年12月，中国有50余个城市出现地面沉降，长三角地区、华北平原和汾渭盆地已成重灾区。2012年2月，中国首部地面沉降防治规划获得国务院批复，地面升降与经济上升有关。并且随着城市建设的不断发展，其表现出来的危害和后果也越来越严重，可喜的是，现在有越来越多的人关注到了这个问题，并针对其发生的原因进行应对和预防。

2　地面沉降的类型及成因

2.1地面沉降的类型

总的来说，地面沉降大致分为构造沉降、采空沉降和抽水沉降三种类型。构造沉降是由地壳沉降运动而引起的地面下沉现象；采空沉降是由于地下大面积采空引起顶板岩（土）体下沉而造成的地面碟状洼地现象。这种类型在我国城市的地面沉降中出现的比较多；抽水沉降是因为过量抽汲地下水（或油、气）引起水位（或油、气压）下降，在欠固结或半固结土层分布区，土层固结压密而造成的大面积地面下沉现象。

2.2地面沉降的成因

造成地面沉降的自然因素是地壳的构造运动和地表土壤的自然压实；人为的地面沉降广泛见于一些大量开采地下水的大城市和石油或天然气开采区。另外，还可能是抽汲地下水引起的地面沉降；采掘固体矿产引起的地面沉降；开采石油、天然气引起的地面沉降；抽汲卤水引起的地面沉降；地面下施工如地铁施工引起的地面沉降等原因。如图所示。

2.2.1地壳活动包括地震、断裂构造、火山喷发在内的都属于地壳活动。上个世纪50年代，日本神户发生的地面严重沉降就是由于地震引起的砂土液化而在造成的，最大沉降量达4.7 m （Ka ga wa e t a l一2 0 0）。

2.2.2地表荷载影响

交通工具和地表建筑物等动、静荷载的影响，造成区域性地面沉降。

2.2.3自然作用

有机质氧化和土层自重固结是自然作用的表现形式。意大利旁德拿平原在1927～1939期间地面沉降速率高达50mm/a，1958一1994年期间也以30mm/a的平均年沉降速率沉降。根据实地勘察发现地面沉降范围与泥炭沉积层分布保持了一致，最终得出了为排水固、泥炭层生物氧化和土层自重固结是造成该地区地面沉降的主要原因。

2.2.4矿产资源开发

矿产资源开发主要包括气体（天然气）、液体（地下水、石油）和固体（煤、盐岩、金属矿产）等矿产资源的开发活动，这些开发活动都会在一定程度上造成区域内的地面沉降。位于波兰的莱格纳卡铜矿是目前世界上最大的铜矿，每年的开采量庞大由此产生了大量的排水，久而久之导致地面沉降，最大沉降量高达0.8m；南斯拉夫吐斯拉的城岩盐矿经过近10年的开采，盐水层水压力下降造成了地面最大沉降量高达l 0m。据相关部门统计，当今世界上有高达8 0%的地面沉降都是因为地下水开采而造成的，如中国的上海、宁波、墨西哥的墨西哥城、意大利的威尼斯以及日本的东京等地区和城市。

3　地面沉降引发的后果

目前，地面沉降已成为影响我国乃至全世界城市发展的主要地质灾害之一，已经严重影响到了受灾害地区社会经济发展和人民生命财产安全。具体危害主要表现在以下几个方面：

3.1河床下沉给南水北调等引水工程带来了安全隐患

地面沉降导致的河床下沉，当引水工程的涉及到的城市发生该情况是，会在很大程度上影响到引水工程的正常运行，尤其是对我国最大的引水工程，南水北调工程。由于河床下沉，则相关城市的过水能力大打折扣，甚至是低于原设计能力的一半，如河北省的沧州市由于地面沉降导致的河床下沉使之为天津的供水能力大大低于之前，影响到了相关地区的用水。

3.2城市内涝积水

一般而言，出现地面沉降的城市大多都会存在着较为严重的滞汛积水问题，这不仅在很大程度上阻碍了城市交通和破坏了环境，而且还使得地下室和低层建筑物容易在汛期时被水浸没，从而造成了比较严重的经济损失。

3.3河道防洪排沥能力降低

在我国，许多城市都是沿河发展的，这种现状就使得如果城市发生地面沉降后，就会使得城市高程进一步降低，并且还会破坏到拦河堤坝等防洪设施，从而导致一些城市御洪能力不断下降，最终出现严重的水患威胁。

3.4浅层地下水水位相对上升引起一系列城市环境问题

浅层地下水水位相对上升是地面沉降可能会引起的后果之一，这一危害会进一步引发一系列城市环境问题。水位上升会使得金属管线和混凝土的腐蚀速度提升，导致建筑物地基承载力下降，从而加重了基础侵蚀的程度；对建筑基坑降水造成不良影响；另外，浅层地下水水位相对上升直接危害到了对柏油路面，使其使用寿命大幅度减少；浅层地下水水位相对上升还使得树木成活率降低，不利于市区的绿化，造成市容市貌大打折扣，增加了城市建设的成本。

3.5地裂缝频发危及城乡建筑安全

地面沉降造成地面高低不均分布，也可能造成建筑物、道路、河堤等遭到破坏，从而引发当地社会恐慌。

3.6油田油水井管上窜影响油田的正常开发

地面沉降还可能会造成部分油田发生了套管上窜现象，从而影响严重影响到油水井的寿命和油田的正常开发。

3.7地面沉降造成地面高程资料不准

地面高程资料作为国民经济建设和发展的重要基础资料，其效果失真会导致相关工作的经费投入，并且短时间给相关工作带来不便。

4　地面沉降的控制与防治措施

4.1依法严格管理地下水资源

相关部门需要根据时代的发展不断建立健全保护地下水资源的管理制度和管理机构，严格依法去保护和合理利用地下水资源，防止地面沉降。其具体措施有:严格控制地下水的开采量，开流的时候尽可能用地表水来代替地下水源，在用水的时候要有节约意识，实行一水多用并循环，还可以采取开采地表水人工回灌补给地下水的方式。

4.2设置预警预报系统，对地面沉降进行实时监测

目前有条件的城市可以对有地面沉降的各城市所有的地面沉降点都进行监测，并将监测重点放在地面沉降相对严重的地区，并主要监测它每年下沉的高度，一旦超过危险度要发出警告。靠监测站网从平面到立体的整体监测，可以有助于相关工作人员定位沉降层的具体位置，从而提前采取应对措施。

4.3严格控制高层建筑深基坑降和对水桩型的选择

在对高层建筑深基坑开挖时尽可能用基坑止水方案来取代降水方案，同时对深挖孔桩的使用进行限制，这样能够大大降低因为桩基施工降水加剧地下水位下降而造成的地面下沉。

4.4加强民的防灾减灾意识的宣传及教育

与其他环境工程地质问题相同，地面沉降与人类的工程活动有着密不可分的关系。所以要有效的控制和预防地面沉降，首先就要做好加强环境保护的宣传工作，提高全民的防灾减灾意识，只有做好人的工作才能从根本上做好防治和减少各种人为地质灾害工作。

5　结束语

城市的地面沉降灾害作为一个严重影响城市发展和人民安全的新兴灾害，必须要引起各方面的深切关注。相关部门对地下水的开采进行严格控制是减少城市地面沉降的必要措施，并需要设置专管部门进行严格把关。另外，要采用先进的监测技术，对城市地面沉降进行实时监测，并及时公布观测成果鉴定，以便及时了解城市地面沉降情况从而提前做好预防措施。

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P641.4+3［文献码］ B

1000-405X（2016）-8-491-2